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SO3微热爆/酶催化H2O2氧化稻草秸秆制备药用微晶纤维素的研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 药用徽晶纤维素的简介

1.1.1 药用纤维素的概况

1.1.2 药用微晶纤维素的应用

1.1.3 微晶纤维素的来源与制各方法

1.2 生物质稻草秸秆的组成成分

1.3 稻草秸秆预处理技术

1.3.1 物理法

1.3.2 化学法

1.3.3 物理-化学联合法

1.3.4 生物法

1.4 微晶纤维素利用现状

1.5 本课题的研究目的和主要研究内容

1.6 创新点及意义

第二章 SO3微热爆协同稀碱对稻草秸秆各组分的处理

2.1 引言

2.2 实验原料以及方案

2.2.1 实验原料

2.2.2 主要耗材及试剂

2.2.3 所需实验仪器

2.3 实验方法

2.3.1 秸秆组份含量的测定方法

2.4 实验内容

2.4.1 SO3微热爆协同稀碱液的稻草秸秆预处理工艺

2.4.2 SO3微热爆协同稀碱液预处理稻草秸秆工艺条件的优化

2.5 结果与讨论

2.5.1 半纤维素标准曲线的绘制

2.5.2 纤维素标准曲线的绘制

2.5.3 SO3微热爆协同稀碱液对稻草秸秆预处理效果

2.5.4 SO3微热爆协同稀碱液预处理稻草秸秆工艺条件的优化

2.6 本章小结

第三章 基于SO3微热爆的酶催化H2O2氧化的稻草秸秆预处理

3.1 引言

3.2 实验材料与方案

3.2.1 实验材料

3.2.2 主要耗材及试剂

3.2.3 培养基

3.2.4 主要实验仪器

3.3 实验方法

3.3.1 粘质沙雷氏菌胞外酶粗酶液的制备方法

3.3.2 粘质沙雷氏菌胞外酶的过氧化酶的活力测定方法

3.3.3 双氧水残留量的检测方法

3.4 实验内容

3.4.1 实验步骤

3.4.2 实验内容与方案

3.5 结果与讨论

3.5.1 SO3微热爆与酶催化H2O2氧化联合前后预处理效果对比

3.5.2 酶催化H2O2氧化联合稀碱液预处理前后酶活力的考察

3.5.3 酶催化H2O2氧化联合稀碱液预处理工艺条件的优化

3.5.4 SO3/酶催化H2O2氧化联合稀碱液预处理机制的初步研究

3,6本章小结

第四章 酶催化H2O2氧化脱色与秸秆微晶纤维素的制备

4.1 引言

4.2 实验原料以及方案

4.2.1 实验原料

4.2.2 主要的实验试剂

4.2.3 培养基

4.2.4 主要的实验仪器

4.3 实验方法

4.3.1 双氧水残留量的检测方法

4.3.2 微晶纤维素含量的检测方法

4.3.3 灼烧残渣含量的检测方法

4.3.4 微晶纤维素酸碱度的测定

4.3.5 样品半纤维素、纤维素、木质素含量测定方法

4.4 实验步骤与内容

4.4.1 实验步骤

4.4.2 实验内容

4.5 结果与讨论

4.5.1 不同漂白工艺制各稻草秸秆微晶纤维素的效果对比

4.5.2 稻草微晶纤维素制备工艺的优化

4.5.3 工艺流程框图

4.5.4 稻草微晶纤维素的测定结果

4.6 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

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摘要

由纤维素、半纤维素和木质素三者交织在一体的秸秆结构致密且复杂,限制了稻草秸秆在微晶纤维素领域的开发与应用,必须经预处理后才能制备得到高值化的微晶纤维素。本论文在SO3/NH3联合稀碱液的预处理方法的基础上,提出了SO3微热爆/酶催化H2O2氧化联合稀碱液预处理法,该法能显著提高木质素去除率,综纤维素损失率几乎不变,且废水排放量降低。基于酶催化H2O2氧化木质素的特性,又延伸出了酶催化H2O2结合NaClO2氧化脱色制备微晶纤维素的新工艺,所得稻草微晶纤维素白度约84%、结晶度约87%、含量约98%,且除灼烧残渣超标外,都满足2015版《中国药典》中药用微晶纤维素的要求。本研究可以得出如下结论:
  1、SO3/NH3协同稀碱液对稻草秸秆预处理经条件优化后,木质素残留量为5.5~6.5%,综纤维素损失率为5~8%,得率为54~56%。最优工艺条件为:含水量为6%的3cm长的杆状秸秆为为原料,SO3微热爆温度为60℃,时间为90min,在60℃下碱处理3.5h。
  2、SO3微热爆/酶催化H2O2氧化联合稀碱液预处理稻草秸秆时,半固态与液态处理法相比,酶吸附在秸秆表面,催化双氧水原位氧化降解稻草表面木质素,氧化效率高,预处理效果更好。木质素残留量在3.2~4.5%之间,综纤维素损失率基本不变,且废水量减少约一半。最优工艺条件为:55℃下酶吸附时间为90min,双氧水喷淋后静置2h。
  3、酶催化双氧水协同NaClO2漂白法与NaClO2漂白法制备的稻草微晶纤维素相比,除灼烧残渣超标以外,各含量都达到中国药典标准,其白度为84%,含量为98%,结晶度为87%,均高于2015版《中国药典》标准。

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