摘要
木质纤维素作为优质的生物质原料,可通过预处理及发酵处理成功转化制得具备高附加值的产品,其中最重要的产物生物乙醇更是因其可作为内燃机清洁能源,被认为是满足能源需求最有希望的候选者。胶合板作为优良的功能性材料,被广泛应用家居行业中。然而近年来随着需求量和产率的不断增加,也产生了大量的废弃胶合板,对环境产生了巨大的压力,对其处理方式也成为一个大难题。废弃胶合板作为木质材料其主要成分是木质纤维素,探索废弃胶合板中木质纤维素的有效转化是实现可持续发展的重要究方向。本文选取废弃胶合板为原材料,围绕胶合板生产工艺以及四种化学预处理酸法、碱法、离子液体法和有机溶剂法对原材料预处理后的酶解糖化展开研究,并通过酶解糖化效果评价废弃胶合板在生物质能源领域应用的可行性,为废弃胶合板的高效利用打下理论基础。 本论文选取废弃桉木胶合板为材料,通过探究胶合板加工工艺对胶合板酶解糖化的影响,并使用常见的稀酸、稀碱、离子液体和有机溶剂对材料进行预处理,对比并分析预处理前后对木材酶解还原糖产率的影响;采用称量法和范式洗涤法分析预处理前后的木材主要化学成分(纤维素、半纤维素和木质素)含量变化;并利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射(XRD)以及扫描电镜(SEM)对预处理废弃人造板化学结构与表面形态进行了表征,得到如下结论: (1)桉木原样和桉木经水热软化、冷压、热压以及添加胶粘剂热压后酶解72h所得酶解还原糖产率分别为125.73mg/g、216.60mg/g、230.10mg/g、259.63mg/g和204.26mg/g,胶合板原样及经稀酸、稀碱、离子液体和有机溶剂预处理胶合板后酶解72h所得酶解还原糖产率分别为221.20mg/g、417.63mg/g、414.31mg/g、429.33mg/g和397.42mg/g,与桉木原样相比酶解效率具有显著提高。 (2)成分分析、FTIR分析、XRD分析以及SEM分析结果显示,胶合板生产工艺以及预处理可以有效破坏样品中的木质素和半纤维素结构以及结晶区结构,使样品表明变得更松散多孔,表面积和纤维素可及度显著增加。同时,经不同预处理后样品中酰胺基强度与相关N元素含量均呈现出较为明显的下降,亦可证明在预处理过程中废弃胶合板表面固化脲醛树脂杂质被有效去除。