木質纖維素生物質精煉

木質纖維素生物質精煉

《木質纖維素生物質精煉》是2018年06月01日科學出版社出版的圖書,作者是秦夢華。

基本介紹

  • 書名:木質纖維素生物質精煉
  • 作者:秦夢華
  • ISBN:9787030572981
  • 頁數:537
  • 定價:235.00元
  • 出版社:科學出版社
  • 出版時間:2018年06月01日
  • 裝幀:圓脊精裝
  • 開本:B5
內容簡介,圖書目錄,

內容簡介

以木質纖維素為原料的製漿造紙工業向生物質精煉工業的轉型是必然的發展趨勢。本書介紹了利用木質纖維素中的主要成分生產生物燃料、生物化學品和生物材料的理論與技術。首先介采檔紹了木道廈講質纖維素生物質精煉的研究現狀及面臨的挑戰與機遇;在分析全球尤其是我國木質纖維素資源現狀的基礎上,介紹了破解木質纖維素生物質頑抗性的各種預處理技術;重點介紹了利用碳水化合物生產生物燃料的原理與工藝技術,以及利用木質纖維素各組分生產各種化學品和生物材料的原理與技術;最後介紹了現行的製漿造紙工業與生物質精煉結合的模式。

圖書目錄

目錄
前言
第一篇 緒論
第1章 概論 3
1.1 生物質精煉的概念與分類 4
1.1.1 概念及其基本要素 4
1.1.2 生物質精煉的分類 4
1.1.3 本書所探討的生物質精煉的範疇 10
1.2 木質纖維素生物質精煉的基本原理與研究現狀 10
1.2.1 基本原理 10
1.2.2 木質纖維素生物質精煉的研究現狀 12
1.3 木質纖維素生物質精煉的挑戰與機遇 23
1.3.1 木質纖維素生物質原料 23
1.3.2 轉化工藝 24
1.3.3 產品 24
參道廈判凳考文獻 25
第2章 木質纖維素生物質資源 44
2.1 生物質分類 45
2.1.1 能源作物 45
2.1.2 農業剩餘物 46
2.1.3 森林剩餘物 47
2.1.4 工業和城市廢棄物 47
2.2 世界木質纖維素生物質資源 47
2.2.1 立木蓄積和生物量 48
2.2.2 碳儲量 49
2.2.3 木材的砍除 50
2.2.4 經濟林和多用途林的面積變化 50
2.3 我國木質纖維素生物質資源 50
2.3.1 農業剩餘物 51
2.3.2 森林剩餘物 53
2.3.3 退化土地的草類生物質 58
2.3.4 城市固體廢棄物 59
參考文獻 60
第二篇 木質纖維素的酶解頑抗性
第3章 影響木質纖維素酶解頑抗性的因素 67
3.1 木質生物質的頑抗性 67
3.2 生物質化學組成對酶解頑抗性的影響 69
3.2.1 木素 69
3.2.2 半纖維素 69
3.2.3 乙醯基 71
3.2.4 細胞壁蛋白質 71
3.3 生物質物理特性漿才員對酶解頑抗性的影響 72
3.3.1 可及表面積 72
3.3.2 纖維素結晶度 73
3.3.3 纖維素聚合度 74
3.4 化學組成仔台謎和物理結構的互動影響 76
參考文獻 77
第4章 木素對木質纖維素酶解頑抗性的影響 86
4.1 木素在木質纖維素中的含量 86
4.1.1 木素的類型及其含量 86
4.1.2 木素結構單元之間的化學連線 88
4.1.3 木素的功能基 88
4.2 纖維素酶的特性 88
4.3 木素 90
4.3.1 疏水作用 91
4.3.2 靜電作用 92
4.3.3 氫鍵作用 94
4.4 木素對纖維素的立體或物理阻隔 95
4.5 木質纖維素酶解中非生產性吸附的阻止策略 96
參考文獻 96
第三篇 木質纖維素的預處理技術
第5章 化學預處理 105
5.1 鹼預處理 105
5.1.1 鹼預處理技術的概述 105
5.1.2 氫氧化鈉和碳酸鈉預處理 106
5.1.3 氨預處理 110
5.1.4 氨水預處理 110
5.1.5 無水液頁刪愉氨預處理 111
5.1.6 氨解 111
5.1.7 石灰預處理 112
5.2 酸預處理 112
5.2.1 酸預處理的反應 112
5.2.2 稀酸預處理 114
5.2.3 濃酸預處理 115
5.3 室溫離子液體 117
5.3.1 離子液體溶解纖維素及其機理 118
5.3.2 離子液體中纖維素的水解 121
5.4 氧化脫木素 124
5.4.1 過氧化氫 124
5.4.2 臭氧 124
5.4.3 濕氧化 124
5.5 有機溶劑預處理 125
5.5.1 反應機理 126
5.5.2 有機溶劑分離工藝 131
5.6 熱水預處理 141
5.6.1 熱水預處理的主要組拳探旋反應 141
5.6.2 熱水抽提動力學 144
5.6.3 相對時間 148
5.6.4 操作條件的影響 149
參考文獻 155
第6章 物理預處理 175
6.1 傳統機械預處理的類型 175
6.2 機械磨漿 177
6.2.1 製漿造紙工業中的機械磨漿 177
6.2.2 機械磨漿在生物質精煉中的套用 180
6.3 擠壓預處理 184
6.3.1 擠壓預處理工藝 185
6.3.2 單螺旋擠壓機和雙螺旋擠壓機 184
6.3.3 擠壓過程中的預處理作用 187
6.3.4 擠壓處理的經濟分析 190
6.4 高能輻射處理 192
6.4.1 γ 射線輻射 192
6.4.2 微波處理 193
6.5.3 電子束輻射 194
6.4.4 超音波 195
6.5 影響機械尺寸降低過程的性能和能耗 196
6.5.1 生物質的結構與性能 196
6.5.2 最終產品的顆粒特性需求及設備 199
6.5.3 化學 201
6.5.4 機械尺寸降低的能量效率 205
參考文獻 207
第7章 物理化學預處理 218
7.1 蒸汽爆破 218
7.1.1 蒸汽爆破處理的作用過程與機理 218
7.1.2 蒸汽爆破預處理的關鍵影響因素 220
7.1.3 蒸汽爆破工藝 222
7.2 二氧化碳爆破 224
7.2.1 超臨界二氧化碳預處理機理 224
7.2.2 超臨界二氧化碳預處理影響因素 225
7.2.3 超臨界二氧化碳工藝 228
7.3 烘焙 228
參考文獻 229
第8章 預處理過程中酶解抑制劑的產生與控制 234
8.1 預處理過程中所產生的抑制劑 234
8.1.1 低分子量有機酸和呋喃 236
8.1.2 酚類化合物 238
8.2 抑制劑作用機理 241
8.2.1 脂肪酸 241
8.2.2 糠醛和 242
8.2.3 酚類化合物 243
8.2.4 無機化合物 243
8.2.5 其他抑制劑 244
8.2.6 協同作用 244
8.3 消除或減輕抑制作用的策略 244
8.3.1 物理方法 245
8.3.2 化學方法 247
8.3.3 生物處理 249
8.3.4 發酵條件改善 251
8.3.5 提高酵母對抑制劑的適應性 253
8.3.6 改善抑制劑耐受性的酵母重組 254
8.3.7 提高酵母抑制劑耐受性的進化工程 256
參考文獻 257
第四篇 木質纖維素生物能源
第9章 木質纖維素的水解糖化 273
9.1 纖維素酶解機理 273
9.2 影響纖維素酶解活性的因素 274
9.2.1 溫度 274
9.2.2 pH 274
9.2.3 底物濃度 275
9.2.4 抑制劑及激活劑 275
9.3 提高木質纖維素酶解糖化效率的途徑 275
9.3.1 產酶菌株最佳化及酶的生產 275
9.3.2 酶技術 277
9.3.3 酶解助劑 280
9.3.4 反應器的改進 282
9.3.5 外場輔助作用 285
9.3.6 酶的回收 285
參考文獻 286
第10章 利用碳水化合物生產乙醇 292
10.1 水解和發酵工藝的模式 292
10.1.1 獨立的酶解和發酵 292
10.1.2 同步糖化發酵 293
10.1.3 同步糖化共發酵 294
10.1.4 一體化生物加工過程 294
10.2 戊糖發酵生產乙醇 296
10.2.1 戊糖發酵生產乙醇的機理 296
10.2.2 自然界中能利用戊糖的微生物 296
10.2.3 木糖降解基因工程菌的構建 297
10.3 己糖發酵生產乙醇 300
10.3.1 利用己糖的微生物 300
10.3.2 己糖發酵生產乙醇的途徑 300
10.3.3 混合糖發酵中基因技術的套用 300
10.4 乳酸發酵 301
10.5 琥珀酸發酵 302
參考文獻 304
第11章 碳水化合物制氫 308
11.1 化學催化制氫 309
11.2 生物催化制氫 310
11.2.1 發酵產氫微生物 310
11.2.2 微生物發酵產氫代謝途徑 312
11.2.3 氫酶 313
11.2.4 木質纖維素產氫的生物過程及工藝 315
11.2.5 木質纖維素生物轉化氫氣技術前景 317
11.3 生物轉化合成途徑 317
參考文獻 320
第五篇 木質纖維素生物化學品
第12章 半纖維素化學品 329
12.1 酶催化製備半纖維素化學品 329
12.1.1 酶解 330
12.1.2 乙醇 334
12.1.3 琥珀酸 334
12.1.4 木糖醇 334
12.1.5 丁二醇 338
12.1.6 其他化合物 341
12.2 通過化學轉化製備半纖維素化學品 342
12.2.1 糠醛 342
12.2.2 5-HMF 345
12.2.3 乙醯丙酸 347
12.2.4 木糖醇 349
參考文獻 350
第13章 木素化學品 367
13.1 木素的分離 368
13.1.1 硫酸鹽木素 369
13.1.2 亞硫酸鹽木素 369
13.1.3 燒鹼木素 370
13.1.4 有機溶劑木素 370
13.1.5 快速熱解木素 373
13.1.6 稀酸水解木素 374
13.1.7 水熱分離木素 374
13.1.8 雙相分離木素 375
13.2 木素的解聚 376
13.2.1 分離木素的熱解 377
13.2.2 催化加氫熱解 378
13.2.3 亞臨界和超臨界水處理 380
13.2.4 超臨界溶劑處理 380
13.3 氣化 381
13.3.1 傳統氣化 381
13.3.2 木素所形成的熱解氣 383
13.3.3 超臨界水氣化 383
13.4 木素的最終利用 384
13.4.1 燃料 385
13.4.2 芳香族化學品 386
參考文獻 388
第14章 抽出物化學品 398
14.1 化學組成及其特性 398
14.1.1 萜烯和類萜 398
14.1.2 脂肪酸 401
14.1.3 酚類化合物 401
14.1.4 生物鹼 403
14.2 木質纖維素中抽出物成分的分離 403
14.3 抽出物組分的套用 404
14.3.1 松節油 404
14.3.2 松香 406
14.3.3 甾醇類化合物 409
14.3.4 脂肪酸 410
14.3.5 酚類物質 410
14.3.6 生物鹼 412
參考文獻 412
第15章 纖維素材料 419
15.1 纖維素的結構 419
15.1.1 纖維素的鏈結構 419
15.1.2 纖維素聚集態結構 420
15.1.3 氫鍵網路結構 421
15.2 纖維素的物理性質 421
15.2.1 纖維素的溶脹 421
15.2.2 纖維素的溶解 422
15.3 纖維素的改性反應 425
15.3.1 酯類纖維素 425
15.3.2 磺化纖維素 425
15.3.3 醚類纖維素 426
15.3.4 醚酯類纖維素 426
15.3.5 交聯纖維素衍生物 427
15.3.6 接枝共聚纖維素衍生物 427
15.4 纖維素材料 427
15.4.1 再生纖維素纖維 427
15.4.2 再生纖維素膜 429
15.4.3 纖維素氣凝膠 435
15.4.4 納米纖維素 439
參考文獻 451
第16章 木素材料 472
16.1 木素的多級結構 472
16.1.1 木素結構單元 473
16.1.2 木素結構單元之間的連線鍵 473
16.1.3 木素的官能團 475
16.1.4 木素分子量 476
16.1.5 木素大分子與立體化學 476
16.2 木素的物理性質 478
16.2.1 表觀物理性質 478
16.2.2 溶解性 479
16.2.3 熱學性質 479
16.2.4 分子形狀及超分子特徵 479
16.2.5 締合特性 481
16.3 木素的化學改性 481
16.3.1 衍生化 481
16.3.2 接枝改性 484
16.4 木素的聚合改性 485
16.4.1 交聯反應 485
16.4.2 縮合反應 486
16.5 幾種主要的木素材料 486
16.5.1 合成樹脂材料 486
16.5.2 吸附劑 488
16.5.3 表面活性劑 490
16.5.4 碳纖維 491
16.5.5 納米材料 497
16.5.6 水凝膠 501
參考文獻 503
第17章 製漿造紙工業與生物質精煉的結合模式 519
17.1 近中性預抽提 519
17.2 亞硫酸鹽溶解漿生物質精煉模式 521
17.2.1 亞硫酸銨工藝 521
17.2.2 亞硫酸鎂工藝 522
17.2.3 SPORL工藝 523
17.3 預水解 525
17.3.1 基於預水解的硫酸鹽法生產溶解漿工藝 526
17.3.2 水解強度等工藝條件對水解和製漿的影響 528
17.4 溶劑製漿生物質精煉模式 529
17.5 製漿廢液精煉技術 530
17.5.1 黑液氣化 530
17.5.2 廢液中木素的精煉 532
17.5.3 粗塔羅油的精製 532
參考文獻 533

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