2025年玉米秸秆纤维素提取工艺优化VIP免费

玉米秸秆纤维素提取工艺优化作者：杨文玲王妨茶来源：《安徽农业科学》第01期摘要[目的]优化提取玉米秸秆纤维素的最佳工艺条件。[办法]采用氢氧化钠-醋酸-亚氯酸钠法提取玉米秸秆纤维素，并用硝酸乙醇法测定纤维素含量。运用单因素实验探讨原料用量、提取时间以及提取温度等因素对产品纤维素含量的影响，并运用正交实验优化工艺条件。[成果]提取玉米秸秆纤维素的最佳工艺条件为：提取过程中，搅拌速度为500r/min;半纤维素脱除过程中，称取5g秸秆粉末，NaOH溶液质量分数为9%，提取温度T1为60℃，提取时间t1为120min，将产物洗涤烘干;木质素脱除过程中，取上述产物进行实验，亚氯酸钠用量为1.5g，醋酸用量为10mL，提取温度T2为70℃，提取时间t2为60min，将产物洗涤烘干得到纤维素。在此最优工艺条件下，产品纤维素纯度平均可达81.45%，最高可达82.29%，并且经红外分析可发现半纤维素和木质素已基本被去除。[结论]该工艺研究可为玉米秸秆纤维素的批量生产提供理论指导。核心词玉米秸秆;纤维素;提取工艺;正交实验中图分类号S131文献标记码A文章编号0517-6611（）01-0198-04doi：10.3969/j.issn.0517-6611..01.058开放科学（资源服务）标记码（OSID）：纤维素属于可降解天然高分子化合物，广泛存在于植物秸秆中。现在，我国农作物秸秆产量约占全球总量的20%，但是综合运用率只有50%，大部分被就地还田或直接焚烧，造成严重的资源浪费[1]。秸秆中含有大量的纤维素，是一种丰富的生物质能源。因此，植物秸秆的开发运用品有重要意义。近年来，人们对秸秆纤维素的提取工艺进行了大量研究[2-6]。现在，秸秆纤维素提取普通采用高压蒸煮法[7]、氢氧化钠-醋酸-亚氯酸钠法[8]、过氧酸体系法[9]等。在植物秸秆中，纤维素是秸秆中的支架，而半纤维素和木质素则是其中的填充物。秸秆重要由纤维素（36.5%～38.6%）、半纤维素（38.0%～38.8%）和木质素（12.3%～17.6%）3个部分构成[10]。即使纤维素不溶于水，但是半纤维素含有亲水性，可溶于碱溶液，碱液能够切断半纤维素与纤维素之间的氢键连接[11];亚氯酸盐含有强氧化性，与木质素反映，增加了亲水性，木质素氯酸盐在酸性条件下产物进一步水解，木质素氯酸盐溶出，最后可将纤维素从秸秆中提取出来。因此，笔者以玉米秸秆粉末为原料，采用氢氧化钠-醋酸-亚氯酸钠法提取玉米秸秆中的纤维素，运用硝酸乙醇法测定纤维素的含量;通过单因素实验分析各个实验条件的影响，并运用正交实验优化提取玉米秸秆纤维素的最佳工艺条件。1材料与办法1.1材料1.1.1研究对象。玉米秸秆粉末，來自河北省石家庄市的秋天秸秆。1.1.2重要试剂。氢氧化钠，分析纯，天津市永大化学试剂有限公司;亚氯酸钠，分析纯，天津欧博凯化工有限公司;醋酸，分析纯，天津市富宇精细化工有限公司;无水乙醇，分析纯，天津市永大化学试剂有限公司;硝酸，分析纯，天津市凯通化学试剂有限公司。1.1.3重要仪器。恒温水浴锅，XMTD-7000型，北京市永光明医疗仪器有限公司;精密增力电动搅拌器，JJ-1100W型，江苏金坛宏华仪器厂;马弗炉，SX-2.5-10型，天津市泰斯特仪器有限公司;真空泵，SHB-Ⅲ型，郑州长城科工贸有限公司;鼓风干燥箱，101-1A型，天津市泰斯特仪器有限公司;傅里叶红外光谱仪，FTS-135型，美国BIO-RAD。1.2办法1.2.1秸秆纤维素的提取。秸秆纤维素的提取分为两步进行。首先，称取5g左右玉米秸秆粉末，加入100mLNaOH水溶液中，水浴加热并搅拌，以去除玉米秸秆中的半纤维素，反映完毕后抽滤并烘干;然后将上述产物加入亚氯酸钠与醋酸的100mL混合水溶液中，水浴加热并搅拌，以去除玉米秸秆中的木质素，反映完毕后，过滤并烘干。1.2.2纤维素含量测定。实验中采用硝酸乙醇法测定纤维素的含量[12-13]。称取1g左右的产品（m0）放入干燥的锥形瓶中，加入25mL体积比为14∶的硝酸乙醇混合液中，加热回流1h，冷却后用G4玻璃砂芯漏斗抽滤，并用混合液洗涤残渣，再用热水洗涤至不再呈酸性为止，最后用无水乙醇洗涤2次，烘干并称重（m1），然后500℃下焙烧2h并称重（m2）。纤维素含量C计算办法以下：C=（m1-m2）/m0×100%式中，C为纤维素含量（%）;m0为所取产品的质量（g）;m1为产品焙烧前的质量（g）;m2...