NaOH处理对杨树木质特性的影响
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最后 机器 粉碎 ,用 筛 网过 滤 得 到实验 样 品 。
在固液 比为 l: 0 常压下煮沸 l , 3, 采用质量分数为 0 O %、1 2 3 h %、 . 5 %、 %、 %的 Na H O
溶 液分 别处 理上 述五 种树 种 的木屑 ,用 去离 子水 冲洗 ,调整 p 值 至 中性 【 。 H l 引 1 纤维 素 、半 纤维 素和 木 质素 的测 定 . 2
纤维素含量测定采用硝酸 乙醇法【 。 l 钔
半纤 维素含 量 测 定采 用 2 %硫 酸水 解法 【 l 。
称取 0 1 品放入研钵 中,加入 7%硫酸 2 L . g( )样 5 2 0m ,用研磨棒搅拌至无块状 ,室 温静置 4 , 将该混合液移至 10 L的三角瓶 中, h 00 m 加入蒸馏水 7 5 L 在电炉上回流煮沸 6 , m 4h 后,抽滤,将残渣移入 已恒重 ( )的砂芯坩埚,放在烘箱中 15 烘至恒重,取出称 2 0 ̄ C 重 ( ) 3。样 品的木质素质量分数为: %=【 3 ) ml 0 。 ( 一 2/ 】 0 ×1
维 索、半纤维素 、木质素含量 的变化 。结果表 明,经 Na H 处理后杨树 中的纤维素 O
含 量明显增 加,半纤维素和木质素含量 明显减少 。2 %的 Na OH溶液处理效果最好 。
Na H 溶液 处理可 以显著促进杨树木质 素和 半纤维素 向纤维 素的转化,是一种较为 O
有效 的以杨树为 原料 制取燃料 乙醇的预处理方法
杆杨 ( o u s i av P p l g c)和大叶杨 ( o u s ai a a unr P p l s cr )的幼苗,均来 自兰州市红古区水车 ul o p 湾种苗繁育中心。
杨树枝条锯成小段,分类做好标记 ,放入 4 ±3 烘箱干燥 4 后置于干燥器中冷却, 5  ̄ C 8 h
著 差异 ,但与 对 照相 比,均显 著增 加 了纤维 素含 量 ;而 05 . %和 1 %的 Na H 预处 理对 箭 杆杨 O 和 大叶 杨 的纤 维素 含量 没有 显 著影 响 。
8 0
错 蟥 媒 4 o
2 0 0
妻6 0
河北杨
新疆杨
银 白杨
箭杆杨
大叶杨
图1不同浓度N O 预处理条 件下杨树的纤维素 含量 aH
木质 素)
/%
1O . 20 . 30 .
1 .4。 29
1 2 3.
料 表 明方差分 析结果为极显著 性的差异 <00 1 ; .0 )
表 明方差分析结果为显著性差异 ( . 1 0 0< 0
<00 ) .1 ;¥表 明方差分 析结果为一般显著性差异 ( .1 <00 ) O0 <p .5 ;表 中不 同字母表示树种 间差异显著
.
30 .
00 .
0. 5
2 .2 a 02
2 .9 a 27 c 2. 0 1。 1 . 78 1 .9。 50 1. 48
2 . 25
3 .6 b 02
2 5 0 3a
.
1 .3 81a 1 . 6b 7 7 e
1 . 7b 16 1 . 38 1 .3 31 1 . 45
6 2
纤 维 素 科 学 与 技 术
第 l 卷 9
河北 杨 ( F=62 ,p . 6 ) .2 =00 4 、新 疆杨 ( 0 F=1 . ,p . 1 、银 白杨 ( 1. ,P 45 2 <00 ) 0 F= 02 0 =O0 1 ) .05 、箭 杆杨 ( ,=53 ,p .15 . 4 =004 )和 大 叶杨 ( F=2 .0 39 ,p<00 1 .0 )的半纤 维 素含 量 在不 同浓 度 的 Na H 预处 理 条件 下均 表现 出显 著 性差 异 。与 对照 相 比,1 O %和 3 %的 Na H O
关键词 :杨树 ;预 处理;木质特性 ;燃料 乙醇 中图分类号 :T 3 O5 文献标识码:A
燃 料 乙醇属 于清 洁 可再 生 能源 , 是最有 可 能取 代石 油 的新 能源 , 具有 巨大 的发展 潜力 【。 ¨
现在燃料乙醇的生产主要 以糖类作物和玉米作为原料 , 其产量受到粮食资源的限制 , 且原料 成本高达总成本的 4%【。从长远考虑,必须寻找丰富而廉价的原料资源。利用纤维素生产燃 0 2 J 料乙醇正在成为生物能源领域的一个重要方向【 3 】 。木质纤维原料主要包括【:1 农业废弃物, 4 ) ] 如麦草、玉米秸秆 、玉米芯、大豆渣 、甘蔗渣等 ;2 )工业废弃物 ,如制浆造纸的纤维渣、
锯末 等 ;3 )林 业废 弃物 ;4 )城 市废 弃物 ,如废 纸 、包装 纸 等 。植 物 纤维转 化 为燃料 乙醇 需
要进行预处理,以提高其转化率 。 预处理是水解工业 的重要环节,关系到后续工序和物料转 化利用率、 品得率、 产 成本等。 预处理方法通常有物理法 ( 机械磨碎、 蒸汽爆破、电离辐射 ) 、
56 " .1 84 ¨ : 1
.
2 .3 73 a 1 . 95
1 . 72 1 . 5。 31 1 .3 46
2 .。 4 9 2 . 23
1 . lb 9 5 1. 73
2 .3。 02
1 .3 68
7 3 ・ -5 31 .2 56 * .5 10 .4
化学法 ( 酸、碱 、有机溶剂 、过氧化物氧化) 、生物法 ( 酶处理 )和综合法,围绕这些预处
理方法人们做了大量的工作【 … 5 。
Na H 用 于木质 纤 维 素预 处理 的效率主 要受 原料 木 质 素含 量 的影 响 。 OH预 处 理可 以 O Na 削弱 纤 维素与 半 纤维素 之 间 的氢键 及 皂化 半纤 维 素与木 质 素 之 间 的酯键 , 增加 木质 纤 维 素 的
2 .2 62
2 . 17
2 .1 90
2 . 81
09 .0
21 .3 17 .9 1 .2 + 2O ・
半纤维素)
/%
10 .
217 .3
1 . 7b 39
1 2 9-
1 .b 25
20 .
l .4 48 b 2 .1 75 b
2 0 2 2a
第 l 第 2期 9卷 2 1 年 2月 01
纤 维 素 科 学 与 技 术
J u n l fC l ls ce c n e h oo y o r a el o e S in e a d T c n l g o u
、o'l NO 2 ,l 9 . Jn 2 1 u . Ol
O 14 ,新疆杨、河北杨、箭杆杨与大叶杨两两之间的半纤维素含量没有显著差异 ,均显 .2) 0
著低于银 白杨 的半纤维素含量。 由于五种杨树 的木质素含量存在显著差异,因此用不同浓度 的 N O 进行预处理后 , aH
虽 然每 种杨 树 的木 质 素含 量均 有 不 同程度 下 降 ,但 种 间的差 异性 不 宜进行 比较 。
1 数 据统 计 分析 _ 3 利用 单 因素 方差 分 析 ( NO ) 处 理前 后五 种杨 树 的纤 维素 、半 纤维素 和木 质 素 的 A Ⅵ ,对
差异性进行显著性分析 ,并采用 多重比较方法,对两两之间的差异性进行 比较 。
2 结果与分析
21 a H预处理对不同杨树木质特性的影响 . N O
维素含量没有显著差异 , 均显著低于大叶杨;河北杨、箭杆杨与大叶杨的纤维素含量没有显
著 差 异 ,而且 新疆 杨 、银 白杨 与 箭杆杨 的纤 维素含 量 也 没有显 著 差异 。
对照和两种低浓度 的 Na H 预处理对五种杨树 的半纤维素含量没有显著影响。五种杨 O 树在 2 a H处理条件下的半纤维素含量表现出极显著差异 ( =1. , <0 0 ) %N O F 2 2 p . 1 ,其中 0 0 新疆杨、 白杨、箭杆杨与大叶杨两两之间的半纤维素含量没有显著差异,均显著低于河北 银 杨 的半纤维素含量 。3 Na H处理对五种杨树 的半纤维素含量有显著影响 ( =5 1 = % O , . ,p 6
2 不同浓度的 Na H预处理对杨树木质特性的影响 . 2 O 银 白杨的纤维素含量在不同浓度 N O a H预处理条件下没有显著差异 。 河北杨 ( =7 1 F ., 2
p=005 ) . 3 、新 疆 杨 ( 0 F:61 ,p . 9 ) .7 =00 1、箭 杆 杨 ( 0 =47 ,p . 0 )和 大 叶杨 ( . 6 =00 7 2 F =50 , . p=008 )的纤 维素 含量 在 不 同浓度 的 Na 6 .13 OH预 处 理条 件下 均表 现 出显 著性 差异 。
收稿 日期:2 1.23 0 0 1.0
作者简介:任 瑁 (98 ) 16~ ,男 ,教授,博士;主要从事环境科学 、生态学 的教学和研究 工作。
纤 维 素 科 学 与 技 术
第 l 卷 9
1 材 料与方法
11 实验 材料 及处 理 . 河 北 杨 ( o uu o e ni) P n ls p i s 、新疆杨 ( o ls olaa 、银 白杨 ( ouu la 、箭 h e s Ppuu l n ) b e P n l ab ) s
5 .1 42
5 .2 b O1 a
6. 10l
5 2c 9 .Biblioteka 30 . 0O .
0. 5
2 .5 88
2 .8 32 1 . 98 2 .8 25
2 .4 51
2 .4 00 1 .8 90 1 .7 b 2 2
2 _2 83
2 .2 35 2 .9 41
.
4 . 3 41 4 . 88
5 . 07 5 .2 64 5 . 8ac 38 b
4 .2 8o 5 .3 02 5 .3 37
15 .3
O.9 6
4 . 58 4 .3 95
纤维素)
/ %
10 .
2. 0
03 -8 17 .7 44 * .3
第2 期
任 瑶 等 :Na H处理 对杨 树木 质特 性 的 影响 0
6 l
0. O 0. 5
4 .9 52 4 . 93 5 4 2.2 5 -2 83 5. 71
4161 .
4 . 63 4 . 72 4 .6 98 5 .5 21 4 3 8 6
对 照和 三种 低浓 度 的 Na H 预 处 理对 五种杨 树 的 纤维 素含 量没 有显 著影 响 。五种 杨 树 O 在3 %的 Na H 预 处理 条件 下 表现 出显 著差 异性 ( O F=44 ,p . 56 ,多重 比较 的结果 表 3 :00 ) 2 明 ,河北 杨 与大 叶杨 的纤维 素含 量 没有 显著 差异 ,均 显 著 高于 银 白杨 ;新 疆杨 与银 白杨 的纤
与对照相 比,1 %、2 %、3 %的 N O 预处理显著增加 了河北杨和新疆杨的纤维素含量 ,但 aH 这三者之间没有显著差异 ,而 0 %的 N O . 5 a H预处理对河北杨和新疆杨 的纤维素含量没有显
著影响:箭杆杨和大叶杨的纤维素含量在 2 %和 3 %的 N O 预处理条件下都没有表现 出显 aH
孔隙度。 a H处理后的植物基质更适于丝状真菌的生长。 NO 用稀 Na H溶液对木质纤维素进 O 行处理, 可使原料润胀,从而增加其内部表面积 ,降低聚合度和结晶度,同时可将木质素与 碳水化合物分离【 。 l J本研究使用不 同浓度 N O 卜 a H溶液对广泛分布和种植在我国的五种杨树 进行预处理,以期为利用杨树纤维生产燃料 乙醇提供预处理技术 。
文章编 号:10 -4 52 1)20 5 -6 0 48 0 (0 1 —0 90 0
N OH 处 理对杨 树木质特 性 的影响 a
任 琚, 陶 玲,
贺
涓,
何 宝珍
( 兰州交通大学 环境与市政工程学院 ,环境生态研究所 ,甘肃 兰州 7 0 7 ) 300
摘
要 :用不 同浓度 Na OH对杨树进行预处理 ,分 析经 过处理后不 同品种杨树 的纤
在固液 比为 l: 0 常压下煮沸 l , 3, 采用质量分数为 0 O %、1 2 3 h %、 . 5 %、 %、 %的 Na H O
溶 液分 别处 理上 述五 种树 种 的木屑 ,用 去离 子水 冲洗 ,调整 p 值 至 中性 【 。 H l 引 1 纤维 素 、半 纤维 素和 木 质素 的测 定 . 2
纤维素含量测定采用硝酸 乙醇法【 。 l 钔
半纤 维素含 量 测 定采 用 2 %硫 酸水 解法 【 l 。
称取 0 1 品放入研钵 中,加入 7%硫酸 2 L . g( )样 5 2 0m ,用研磨棒搅拌至无块状 ,室 温静置 4 , 将该混合液移至 10 L的三角瓶 中, h 00 m 加入蒸馏水 7 5 L 在电炉上回流煮沸 6 , m 4h 后,抽滤,将残渣移入 已恒重 ( )的砂芯坩埚,放在烘箱中 15 烘至恒重,取出称 2 0 ̄ C 重 ( ) 3。样 品的木质素质量分数为: %=【 3 ) ml 0 。 ( 一 2/ 】 0 ×1
维 索、半纤维素 、木质素含量 的变化 。结果表 明,经 Na H 处理后杨树 中的纤维素 O
含 量明显增 加,半纤维素和木质素含量 明显减少 。2 %的 Na OH溶液处理效果最好 。
Na H 溶液 处理可 以显著促进杨树木质 素和 半纤维素 向纤维 素的转化,是一种较为 O
有效 的以杨树为 原料 制取燃料 乙醇的预处理方法
杆杨 ( o u s i av P p l g c)和大叶杨 ( o u s ai a a unr P p l s cr )的幼苗,均来 自兰州市红古区水车 ul o p 湾种苗繁育中心。
杨树枝条锯成小段,分类做好标记 ,放入 4 ±3 烘箱干燥 4 后置于干燥器中冷却, 5  ̄ C 8 h
著 差异 ,但与 对 照相 比,均显 著增 加 了纤维 素含 量 ;而 05 . %和 1 %的 Na H 预处 理对 箭 杆杨 O 和 大叶 杨 的纤 维素 含量 没有 显 著影 响 。
8 0
错 蟥 媒 4 o
2 0 0
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河北杨
新疆杨
银 白杨
箭杆杨
大叶杨
图1不同浓度N O 预处理条 件下杨树的纤维素 含量 aH
木质 素)
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1O . 20 . 30 .
1 .4。 29
1 2 3.
料 表 明方差分 析结果为极显著 性的差异 <00 1 ; .0 )
表 明方差分析结果为显著性差异 ( . 1 0 0< 0
<00 ) .1 ;¥表 明方差分 析结果为一般显著性差异 ( .1 <00 ) O0 <p .5 ;表 中不 同字母表示树种 间差异显著
.
30 .
00 .
0. 5
2 .2 a 02
2 .9 a 27 c 2. 0 1。 1 . 78 1 .9。 50 1. 48
2 . 25
3 .6 b 02
2 5 0 3a
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1 .3 81a 1 . 6b 7 7 e
1 . 7b 16 1 . 38 1 .3 31 1 . 45
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纤 维 素 科 学 与 技 术
第 l 卷 9
河北 杨 ( F=62 ,p . 6 ) .2 =00 4 、新 疆杨 ( 0 F=1 . ,p . 1 、银 白杨 ( 1. ,P 45 2 <00 ) 0 F= 02 0 =O0 1 ) .05 、箭 杆杨 ( ,=53 ,p .15 . 4 =004 )和 大 叶杨 ( F=2 .0 39 ,p<00 1 .0 )的半纤 维 素含 量 在不 同浓 度 的 Na H 预处 理 条件 下均 表现 出显 著 性差 异 。与 对照 相 比,1 O %和 3 %的 Na H O
关键词 :杨树 ;预 处理;木质特性 ;燃料 乙醇 中图分类号 :T 3 O5 文献标识码:A
燃 料 乙醇属 于清 洁 可再 生 能源 , 是最有 可 能取 代石 油 的新 能源 , 具有 巨大 的发展 潜力 【。 ¨
现在燃料乙醇的生产主要 以糖类作物和玉米作为原料 , 其产量受到粮食资源的限制 , 且原料 成本高达总成本的 4%【。从长远考虑,必须寻找丰富而廉价的原料资源。利用纤维素生产燃 0 2 J 料乙醇正在成为生物能源领域的一个重要方向【 3 】 。木质纤维原料主要包括【:1 农业废弃物, 4 ) ] 如麦草、玉米秸秆 、玉米芯、大豆渣 、甘蔗渣等 ;2 )工业废弃物 ,如制浆造纸的纤维渣、
锯末 等 ;3 )林 业废 弃物 ;4 )城 市废 弃物 ,如废 纸 、包装 纸 等 。植 物 纤维转 化 为燃料 乙醇 需
要进行预处理,以提高其转化率 。 预处理是水解工业 的重要环节,关系到后续工序和物料转 化利用率、 品得率、 产 成本等。 预处理方法通常有物理法 ( 机械磨碎、 蒸汽爆破、电离辐射 ) 、
56 " .1 84 ¨ : 1
.
2 .3 73 a 1 . 95
1 . 72 1 . 5。 31 1 .3 46
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化学法 ( 酸、碱 、有机溶剂 、过氧化物氧化) 、生物法 ( 酶处理 )和综合法,围绕这些预处
理方法人们做了大量的工作【 … 5 。
Na H 用 于木质 纤 维 素预 处理 的效率主 要受 原料 木 质 素含 量 的影 响 。 OH预 处 理可 以 O Na 削弱 纤 维素与 半 纤维素 之 间 的氢键 及 皂化 半纤 维 素与木 质 素 之 间 的酯键 , 增加 木质 纤 维 素 的
2 .2 62
2 . 17
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21 .3 17 .9 1 .2 + 2O ・
半纤维素)
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第 l 第 2期 9卷 2 1 年 2月 01
纤 维 素 科 学 与 技 术
J u n l fC l ls ce c n e h oo y o r a el o e S in e a d T c n l g o u
、o'l NO 2 ,l 9 . Jn 2 1 u . Ol
O 14 ,新疆杨、河北杨、箭杆杨与大叶杨两两之间的半纤维素含量没有显著差异 ,均显 .2) 0
著低于银 白杨 的半纤维素含量。 由于五种杨树 的木质素含量存在显著差异,因此用不同浓度 的 N O 进行预处理后 , aH
虽 然每 种杨 树 的木 质 素含 量均 有 不 同程度 下 降 ,但 种 间的差 异性 不 宜进行 比较 。
1 数 据统 计 分析 _ 3 利用 单 因素 方差 分 析 ( NO ) 处 理前 后五 种杨 树 的纤 维素 、半 纤维素 和木 质 素 的 A Ⅵ ,对
差异性进行显著性分析 ,并采用 多重比较方法,对两两之间的差异性进行 比较 。
2 结果与分析
21 a H预处理对不同杨树木质特性的影响 . N O
维素含量没有显著差异 , 均显著低于大叶杨;河北杨、箭杆杨与大叶杨的纤维素含量没有显
著 差 异 ,而且 新疆 杨 、银 白杨 与 箭杆杨 的纤 维素含 量 也 没有显 著 差异 。
对照和两种低浓度 的 Na H 预处理对五种杨树 的半纤维素含量没有显著影响。五种杨 O 树在 2 a H处理条件下的半纤维素含量表现出极显著差异 ( =1. , <0 0 ) %N O F 2 2 p . 1 ,其中 0 0 新疆杨、 白杨、箭杆杨与大叶杨两两之间的半纤维素含量没有显著差异,均显著低于河北 银 杨 的半纤维素含量 。3 Na H处理对五种杨树 的半纤维素含量有显著影响 ( =5 1 = % O , . ,p 6
2 不同浓度的 Na H预处理对杨树木质特性的影响 . 2 O 银 白杨的纤维素含量在不同浓度 N O a H预处理条件下没有显著差异 。 河北杨 ( =7 1 F ., 2
p=005 ) . 3 、新 疆 杨 ( 0 F:61 ,p . 9 ) .7 =00 1、箭 杆 杨 ( 0 =47 ,p . 0 )和 大 叶杨 ( . 6 =00 7 2 F =50 , . p=008 )的纤 维素 含量 在 不 同浓度 的 Na 6 .13 OH预 处 理条 件下 均表 现 出显 著性 差异 。
收稿 日期:2 1.23 0 0 1.0
作者简介:任 瑁 (98 ) 16~ ,男 ,教授,博士;主要从事环境科学 、生态学 的教学和研究 工作。
纤 维 素 科 学 与 技 术
第 l 卷 9
1 材 料与方法
11 实验 材料 及处 理 . 河 北 杨 ( o uu o e ni) P n ls p i s 、新疆杨 ( o ls olaa 、银 白杨 ( ouu la 、箭 h e s Ppuu l n ) b e P n l ab ) s
5 .1 42
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4 . 58 4 .3 95
纤维素)
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第2 期
任 瑶 等 :Na H处理 对杨 树木 质特 性 的 影响 0
6 l
0. O 0. 5
4 .9 52 4 . 93 5 4 2.2 5 -2 83 5. 71
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4 . 63 4 . 72 4 .6 98 5 .5 21 4 3 8 6
对 照和 三种 低浓 度 的 Na H 预 处 理对 五种杨 树 的 纤维 素含 量没 有显 著影 响 。五种 杨 树 O 在3 %的 Na H 预 处理 条件 下 表现 出显 著差 异性 ( O F=44 ,p . 56 ,多重 比较 的结果 表 3 :00 ) 2 明 ,河北 杨 与大 叶杨 的纤维 素含 量 没有 显著 差异 ,均 显 著 高于 银 白杨 ;新 疆杨 与银 白杨 的纤
与对照相 比,1 %、2 %、3 %的 N O 预处理显著增加 了河北杨和新疆杨的纤维素含量 ,但 aH 这三者之间没有显著差异 ,而 0 %的 N O . 5 a H预处理对河北杨和新疆杨 的纤维素含量没有显
著影响:箭杆杨和大叶杨的纤维素含量在 2 %和 3 %的 N O 预处理条件下都没有表现 出显 aH
孔隙度。 a H处理后的植物基质更适于丝状真菌的生长。 NO 用稀 Na H溶液对木质纤维素进 O 行处理, 可使原料润胀,从而增加其内部表面积 ,降低聚合度和结晶度,同时可将木质素与 碳水化合物分离【 。 l J本研究使用不 同浓度 N O 卜 a H溶液对广泛分布和种植在我国的五种杨树 进行预处理,以期为利用杨树纤维生产燃料 乙醇提供预处理技术 。
文章编 号:10 -4 52 1)20 5 -6 0 48 0 (0 1 —0 90 0
N OH 处 理对杨 树木质特 性 的影响 a
任 琚, 陶 玲,
贺
涓,
何 宝珍
( 兰州交通大学 环境与市政工程学院 ,环境生态研究所 ,甘肃 兰州 7 0 7 ) 300
摘
要 :用不 同浓度 Na OH对杨树进行预处理 ,分 析经 过处理后不 同品种杨树 的纤