从图2可看出,随着停留时间的增加,木糖质量浓度几乎线性减小.tr=6 min时,木糖质量浓度最高,为5.86 g·L-1;tr=12 min时降到最低,为2.85 g·L-1.这是由于半纤维素较易水解生成木糖,随着停留时间的不断增加,木糖会逐渐分解,因而木糖质量浓度逐渐减少.然而伴随着停留时间的不断增加,纤维素开始大量水解(半纤维素比纤维素易水解),因而葡萄糖质量浓度开始随着停留时间的增加而增加,tr=10 min时达到最高,为19.84 g·L-1,然后葡萄糖又会逐渐分解,随后由于葡萄糖的分解速率大于生成速率,质量浓度逐渐减少.总糖质量浓度的变化趋势与葡萄糖质量浓度的基本一致,即先上升后减少.
3.2 稀硫酸质量分数对糖质量浓度影响
硫酸对生物质水解具有催化作用.当T=180℃,液固比为10 L·kg-1,tr=10 min,稀硫酸质量分数分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%时,考察其对水解效果的影响.稀硫酸质量分数和糖质量浓度的关系如图3所示.
从图3可得出,随着稀硫酸质量分数的不断增加,葡萄糖质量浓度一开始迅速增加,随后又逐渐下降.当稀硫酸质量分数为1.5%时葡萄糖质量浓度最大,稀硫酸质量分数为2.0%时降为18.26 g·L-1.而总糖质量浓度的变化趋势基本上与葡萄糖一致,即先上升后减少.木糖质量浓度有不断下降的趋势,这是由木糖不断分解造成的.
3.3 温度对糖质量浓度的影响
实验过程中,固定反应条件为tr=6 min、液固比为10 L·kg-1、稀硫酸质量分数为1.0%.当T分别为170、180、190、200、210℃时,考察温度对水解过程的影响.温度和糖质量浓度的关系如图4所示.
从图4可得出,随着温度不断升高,葡萄糖质量浓度先迅速上升,随后又出现了下降的趋势.在200℃时质量浓度达到最大,为23.10 g·L-1.质量浓度的变化趋势与葡萄糖质量浓度的基本相同.木糖质量浓度一直减小,在210℃时降到最低,为1.15 g·L-1.这是因为水解得到的木糖又不断地分解,因此它的质量浓度一直在降低.
4 结 论
(1) 随着停留时间的增加,总糖质量浓度最初缓慢增加,随后又开始减少.在较高的温度下,延长停留时间可提高木屑的水解度,有效增加糖质量浓度.
(2) 在停留时间较长时,稀硫酸质量分数对木屑水解的影响较小.
(3) 温度对水解过程影响较大.高温时在较短的停留时间内就可达到较高的总糖质量浓度.随着温度不断上升,总糖质量浓度先增加后减少,但木糖分解较快.
(4) 当稀硫酸质量分数为1.0%、停留时间为6 min、液固比为10 L·kg-1、温度为200℃时,可得到比较理想的水解效果.
参考文献:
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