目前,在化石能源日益减少,环境污染问题和粮食危机日益严重的大背景下,专家们认为,世界能源结构亟待从化石能源为主的模式转向可再生生物能源为主的模式转化。

      在查阅大量文献的基础上,本文针对实验室自组装的超临界反应装置,制定一套稻秆在超临界水中糖化的试验方案,进行一系列实验,针对实验现象和结果进行理论分析。首先以稻秆作为原材料,利用化学方法对其进行成分分析,并进行超临界水糖化实验研究,通过高效液相色谱分析水溶性部分中还原糖分布和产量,考察了反应压力、温度和物料比对产物的影响,由此确定在410℃的反应温度下,反应压力为23MPa,液固质量比为80.00:6.00是为本实验设备的稻秆在超临界水中糖化的较佳工况。然后利用不同浓度的NaOH溶液对稻秆进行预处理,通过成分分析,利用扫描电镜和X射线衍射,分别考察处理前后的稻秆成分,微观形貌以及结晶情况。继而对处理后的稻秆进行超临界水糖化实验,研究表明:随着预处理的氢氧化钠溶液浓度升高,超临界水糖化稻秆的还原糖浓度先升高后降低,纤维素的糖化率呈现先升高后降低的趋势。经3%NaOH溶液处理的稻杆糖化所得的还原糖浓度较高,达到1.08g/L,糖化率达到2.65%。同时本文还以H2SO4、NaOH、Na2CO3、CuSO4、Al2O3、CaCO3和MgSO4为催化剂,考察了稻秆在超临界水中糖化受到催化剂种类和质量的影响,研究表明:不同的催化剂会促使稻杆糖化的产物分布发生变化,且产量也发生不同规律的变化。

      随着H2SO4加入量的增加,葡萄糖的浓度逐渐增加,在加入0.8gH2SO4时,葡萄糖浓度达到0.11g/L,糖化率达到0.46%。这一现象表明:H+的增加有效促进纤维素的水解;而NaOH和Na2CO3的加入则使得还原糖浓度呈现先升高后降低的趋势。在添加CuSO4为催化剂的实验中,仅产生了少量果糖,未发现葡萄糖的存在,我们认为葡萄糖发生了异构化,生成果糖。