摘要: 秸秆的高值化转化是一世界性难题，而组分分离是高值转化的基础。因此本文以秸秆组分分离为研究重点，首先建立了玉米秸秆组分的近红外光谱清洁快速分析方法；然后对玉米秸秆的不均一性进行了研究，并在此基础上，建立了玉米秸秆的纤维束组织和杂细胞... 展开 秸秆的高值化转化是一世界性难题，而组分分离是高值转化的基础。因此本文以秸秆组分分离为研究重点，首先建立了玉米秸秆组分的近红外光谱清洁快速分析方法；然后对玉米秸秆的不均一性进行了研究，并在此基础上，建立了玉米秸秆的纤维束组织和杂细胞组织的分离方法；第三探讨了离子液体用于秸秆组分分离的可行性。 针对现有的秸秆组分分析方法复杂、污染成本高等缺点，以改进的秸秆化学分析方法——滤袋分析技术为化学分析依据，首次建立了中国玉米秸秆的近红外光谱数据库和玉米秸秆六大组分(灰分、半纤维素、纤维素、Klason木素、酸不溶灰分和水分)的近红外快速测定模型，模型的相关系数在0.86以上，预测误差<2.58%，可以满足我国玉米秸秆组分快速测定的需要。 针对秸秆整株利用价值低的问题，对玉米秸秆的不均一性进行了研究。结果发现，玉米秸秆不同部位的组成和结构存在很大差异，皮和叶的结构致密，芯的结构比较疏松，各部分在秸秆中所占的重量比例也不同，而且随着秸秆直径的变化而变化。从化学组成来看，皮中的纤维素含量最高(36.66%)，与其它各部位的纤维素含量差异显著；叶中的半纤维素含量最高(33.86%)；而木质素主要集中在皮和结，含量分别为14.23%和12.52%，两者差异显著与其它各部位也差异显著；灰分则主要集中在叶部(11.63%)，与其它各部位差异显著。从细胞组成来看，皮中的杂细胞含量最少为50%，叶和芯中的杂细胞分别为60%和70%(面积比)。这种结构的不均一性导致了各部位的酶解率的不均一性，芯的酶解率最高，酶解24h后可达88.32%，而相同条件下叶的酶解率为28.33%。不同部位的纤维特征也不一致，在皮和叶中存在与木材纤维特征相近的优质纤维。因此，有必要对不同部位的组织进行分离，实行分步转化。 针对上述秸秆的不均一性研究结果，建立了秸秆的蒸汽爆破——机械梳理组织分离技术，实现了秸秆中优质纤维与杂细胞组织的分离。不同部位的汽爆条件不同，其中皮为1.5Mpa，7min，梳理时的物料水分含量为30%。分离得到的纤维束组织利于制浆，浆得率可达65%，浆白度在60%以上。分离得到的杂细胞更易于发酵，采用绿色木霉发酵生产纤维素酶，最高酶活可以达到194.18FPU/g干曲。说明不同组织的利用性能不同，组织分离利于实现高值转化。 离子液体氯化1-丁基-3-甲基-咪唑([BMIM]Cl)是一种绿色溶剂，因此探讨了它对秸秆组分分离和酶解发酵的影响。研究证明，[BMIM]Cl也可通过破坏半纤维素之间的氢键溶解半纤维素，但[BMIM]Cl对大分子木质素不溶，因此可以实现木质素的分离。[BMIM]Cl能使纤维素酶不可逆失活，但经离子液体处理后的汽爆秸秆具有良好的酶解和发酵性能，酶解率可以达100%，纤维素酶酶活可达118.64FPU/g干曲。利用离子液体的纤维素溶液可进行再生纤维素膜的制备，膜具有良好的力学性能和水通量。离子液体可回收重复使用，是一种良好的纤维素溶剂，具有工业应用价值。 收起