2.3.1玉米秸秆成分的测定
1) 纤维素含量测定
准确称取1.0000~1.0500g试样(G1)于洁净的250mL磨口锥形瓶中,加入25mL20%硝酸乙醇溶液,装上回流冷凝管于沸水浴中加热lh,在预先恒重的玻璃砂芯滤器中小心倾倒出上清液,真空抽滤,将滤渣小心移回原锥形瓶中,重复上述操作数次,直至纤维变白为止。最后将锥形瓶中全部内容物移入过滤器,抽真空过滤,用10mL20%硝酸乙醇溶液洗涤残渣,再用热水洗涤至洗液用甲基橙试剂检验不呈酸性,最后用10mL乙醇分2次洗涤,滤渣于105℃烘干至恒重(G2)。
纤维素百分含量=
2) 半纤维素含量测定
精确称取0.5000~0.5500g试样(G)于250mL三颈烧瓶中,与冷凝器连接,另外2孔与装有 50mL的分液漏斗和温度计连接。加入10gNaCl和100mL12%的盐酸于250mL三颈烧瓶中,置于160℃甘油浴中加热,控制蒸馏速度为每 10min馏出液为 30mL,并不断补加 30mL12%的盐酸,反复操作直到蒸馏液达 350mL,馏出液用湿乙酸苯胺试纸检验糠醛蒸馏是否完全。
蒸馏完毕,将馏出液移入500mL容量瓶,并用12%的盐酸洗涤定容到500mL,从中取100mL加入 500mL磨口锥形瓶中,加入250g蒸馏水制成的冰,等温度降到0℃,用移液管准确加入 25mL溴化钾一溴酸钾溶液,塞紧瓶塞,暗处放置5min,接着加10mL10%KI溶液。塞紧瓶塞,摇匀,放置 5min,用0.1mol/L的硫代硫酸钠标准溶液滴定析出的碘。在临近终点加2mL0.5%的淀粉溶液,至蓝色褪去,记录滴定体积V1(mL)。
另取 100mL12%盐酸,按同样步骤进行空白试验,记录滴定体积V2(mL)。
半纤维素百分含量=
3) 木质素含量测定
精确称取1.0000~1.0500g试样(A1)于索氏抽提器中,沸水浴中用乙醇-苯混合液抽提3h,风干后移入100mL烧杯,加入 15mL72%的硫酸,充分搅拌后在20℃放置2.5h,然后用 300mL蒸馏水分6次洗涤移入500mL锥形瓶中,装上回流冷凝管于沸水浴中加热2h,在预先恒重的玻璃砂芯滤器中抽真空过滤,将滤饼热水洗至洗液用10êCl2试之不浑浊,105℃干燥至恒重(A2)。
木质素百分含量=
A2A1?100%
G1G2?100%
(V2-V1)?0.033?100% G2.3.2快速氧化法测定试样中的酒精含量
1) 试剂
0.05mol/L重铬酸钾溶液:准确称取重铬酸钾2.45g溶于500ml水中慢慢加入浓硫酸至1000ml(边加边小心搅拌)冷却。
1g/mL碘化钾溶液:称取碘化钾100g加水溶解至100ml。
0.1mol/L硫代硫酸钠标准溶液:称取25g硫代硫酸钠(Na2S2O3?5H2O)0.2g碳酸钠溶于1000ml新鲜煮沸并冷却后的水中贮存于棕色瓶中放置7天后标定(使用前用重铬酸钾标定)。
20g/L可溶性淀粉溶液:称取可溶性淀粉2g于烧杯中加少许水溶解后倒入已煮沸的100ml水中再煮1分钟冷却。
2) 实验原理
在酸性溶液中, 被蒸出的乙醇与过量重铬酸钾作用, 被氧化为醋酸。3C2H5OH+2Cr2O2-7+16H+→4Cr3++3CH3COOH+11H2O 剩余的重铬酸钾用碘化钾还原反应: Cr2O2-7+6I-+14H+→2Cr3++3I2+7H2O 析出的碘用硫代硫酸钠标准溶液滴定。
I2+2S2O2-3→2I-+S4O2-6
根据硫代硫酸钠标准溶液的用量计算出试样中的酒精含量。 3) 样品测定
准确移取0.05mol/L的酸性重铬酸钾溶液25ml于作为接收器的250ml的三角瓶中并将冷凝管的出口端插入此溶液中。蒸馏瓶中加入发酵液,接好蒸馏装置迅速加热至沸并继续煮沸6-7min,停止蒸馏后用100ml蒸馏水冲洗冷凝管出口端,然后加2ml的碘化钾溶液及淀粉指示剂用0.1mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定至亮绿色即为终点。同时作空白试验。
4) 计算
纤维乙醇的含量(g) =
32?10-4?16?V0-V??46.07
纤维乙醇的得率(%)= 纤维乙醇的含量(样品的质量(g)?100%g)
纤维乙醇的转化率(%)=
纤维乙醇的得率(纤维素百分含量(%)%)?半纤维素百分含量(?100%
%)式中V0----空白试验消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积,mL;
V----测定样品时消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积,mL; 46.07----乙醇的摩尔质量; 实验中每组样品的质量均为1g
2.3.3 红外光谱对离子液体表征
红外光谱分析采用KBr压片法,使用红外光谱仪对纤维乙醇及不同类型的醇
胺离子液体进行红外光谱分析。 3.创新点及其应用
针对木质素和半纤维素紧密包裹纤维素的结构特点,直接水解玉米秸秆效果不理想的问题,本实验采用传统方法和醇胺类离子液体相结合的处理方式在一定条件下对玉米秸秆进行预处理。
3.1 采用醇胺类离子液体对预处理的玉米秸秆进行纤维素和其它物质分离。离子液体处理方法结合简单的化学方法预处理方法,极大地提高了纤维素的产率; 3.2 纤维素同步糖化发酵制乙醇将纤维素酶解糖化和乙醇发酵过程耦合,解除了酶解产物纤维二糖和葡萄糖对纤维素酶的反馈抑制,提高了纤维素酶的酶解效率。
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