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內(nèi)容簡介:以木質(zhì)纖維素為原料的制漿造紙工業(yè)向生物質(zhì)精煉工業(yè)的轉(zhuǎn)型是必然的發(fā)展趨勢。本書介紹了利用木質(zhì)纖維素中的主要成分生產(chǎn)生物燃料、生物化學(xué)品和生物材料的理論與技術(shù)。首先介紹了木質(zhì)纖維素生物質(zhì)精煉的研究現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇；在分析全球尤其是我國木質(zhì)纖維素資源現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，介紹了破解木質(zhì)纖維素生物質(zhì)頑抗性的各種預(yù)處理技術(shù)；重點(diǎn)介紹了利用碳水化合物生產(chǎn)生物燃料的原理與工藝技術(shù)，以及利用木質(zhì)纖維素各組分生產(chǎn)各種化學(xué)品和生物材料的原理與技術(shù)；最后介紹了現(xiàn)行的制漿造紙工業(yè)與生物質(zhì)精煉結(jié)合的模式。

作者簡介:

目錄:目錄
前言
第一篇 緒論
第1章 概論 3
1.1 生物質(zhì)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(zhì)精煉的分類 4
1.1.3 本書所探討的生物質(zhì)精煉的范疇 10
1.2 木質(zhì)纖維素生物質(zhì)精煉的基本原理與研究現(xiàn)狀 10
1.2.1 基本原理 10
1.2.2 木質(zhì)纖維素生物質(zhì)精煉的研究現(xiàn)狀 12
1.3 木質(zhì)纖維素生物質(zhì)精煉的挑戰(zhàn)與機(jī)遇 23
1.3.1 木質(zhì)纖維素生物質(zhì)原料 23
1.3.2 轉(zhuǎn)化工藝 24
1.3.3 產(chǎn)品 24
參考文獻(xiàn) 25
第2章 木質(zhì)纖維素生物質(zhì)資源 44
2.1 生物質(zhì)分類 45
2.1.1 能源作物 45
2.1.2 農(nóng)業(yè)剩余物 46
2.1.3 森林剩余物 47
2.1.4 工業(yè)和城市廢棄物 47
2.2 世界木質(zhì)纖維素生物質(zhì)資源 47
2.2.1 立木蓄積和生物量 48
2.2.2 碳儲(chǔ)量 49
2.2.3 木材的砍除 50
2.2.4 經(jīng)濟(jì)林和多用途林的面積變化 50
2.3 我國木質(zhì)纖維素生物質(zhì)資源 50
2.3.1 農(nóng)業(yè)剩余物 51
2.3.2 森林剩余物 53
2.3.3 退化土地的草類生物質(zhì) 58
2.3.4 城市固體廢棄物 59
參考文獻(xiàn) 60
第二篇 木質(zhì)纖維素的酶解頑抗性
第3章 影響木質(zhì)纖維素酶解頑抗性的因素 67
3.1 木質(zhì)生物質(zhì)的頑抗性 67
3.2 生物質(zhì)化學(xué)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 乙酰基 71
3.2.4 細(xì)胞壁蛋白質(zhì) 71
3.3 生物質(zhì)物理特性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(jié)晶度 73
3.3.3 纖維素聚合度 74
3.4 化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu)的交互影響 76
參考文獻(xiàn) 77
第4章 木素對木質(zhì)纖維素酶解頑抗性的影響 86
4.1 木素在木質(zhì)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(jié)構(gòu)單元之間的化學(xué)連接 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(zhì)纖維素酶解中非生產(chǎn)性吸附的阻止策略 96
參考文獻(xiàn) 96
第三篇 木質(zhì)纖維素的預(yù)處理技術(shù)
第5章 化學(xué)預(yù)處理 105
5.1 堿預(yù)處理 105
5.1.1 堿預(yù)處理技術(shù)的概述 105
5.1.2 氫氧化鈉和碳酸鈉預(yù)處理 106
5.1.3 氨預(yù)處理 110
5.1.4 氨水預(yù)處理 110
5.1.5 無水液氨預(yù)處理 111
5.1.6 氨解 111
5.1.7 石灰預(yù)處理 112
5.2 酸預(yù)處理 112
5.2.1 酸預(yù)處理的反應(yīng) 112
5.2.2 稀酸預(yù)處理 114
5.2.3 濃酸預(yù)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(jī)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(jī)溶劑預(yù)處理 125
5.5.1 反應(yīng)機(jī)理 126
5.5.2 有機(jī)溶劑分離工藝 131
5.6 熱水預(yù)處理 141
5.6.1 熱水預(yù)處理的主要反應(yīng) 141
5.6.2 熱水抽提動(dòng)力學(xué) 144
5.6.3 相對時(shí)間 148
5.6.4 操作條件的影響 149
參考文獻(xiàn) 155
第6章 物理預(yù)處理 175
6.1 傳統(tǒng)機(jī)械預(yù)處理的類型 175
6.2 機(jī)械磨漿 177
6.2.1 制漿造紙工業(yè)中的機(jī)械磨漿 177
6.2.2 機(jī)械磨漿在生物質(zhì)精煉中的應(yīng)用 180
6.3 擠壓預(yù)處理 184
6.3.1 擠壓預(yù)處理工藝 185
6.3.2 單螺旋擠壓機(jī)和雙螺旋擠壓機(jī) 184
6.3.3 擠壓過程中的預(yù)處理作用 187
6.3.4 擠壓處理的經(jīng)濟(jì)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 超聲波 195
6.5 影響機(jī)械尺寸降低過程的性能和能耗 196
6.5.1 生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能 196
6.5.2 最終產(chǎn)品的顆粒特性需求及設(shè)備 199
6.5.3 化學(xué) 201
6.5.4 機(jī)械尺寸降低的能量效率 205
參考文獻(xiàn) 207
第7章 物理化學(xué)預(yù)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(jī)理 218
7.1.2 蒸汽爆破預(yù)處理的關(guān)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(yù)處理機(jī)理 224
7.2.2 超臨界二氧化碳預(yù)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(xiàn) 229
第8章 預(yù)處理過程中酶解抑制劑的產(chǎn)生與控制 234
8.1 預(yù)處理過程中所產(chǎn)生的抑制劑 234
8.1.1 低分子量有機(jī)酸和呋喃 236
8.1.2 酚類化合物 238
8.2 抑制劑作用機(jī)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(jī)化合物 243
8.2.5 其他抑制劑 244
8.2.6 協(xié)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(xué)方法 247
8.3.3 生物處理 249
8.3.4 發(fā)酵條件改善 251
8.3.5 提高酵母對抑制劑的適應(yīng)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(jìn)化工程 256
參考文獻(xiàn) 257
第四篇 木質(zhì)纖維素生物能源
第9章 木質(zhì)纖維素的水解糖化 273
9.1 纖維素酶解機(jī)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(zhì)纖維素酶解糖化效率的途徑 275
9.3.1 產(chǎn)酶菌株優(yōu)化及酶的生產(chǎn) 275
9.3.2 酶技術(shù) 277
9.3.3 酶解助劑 280
9.3.4 反應(yīng)器的改進(jìn) 282
9.3.5 外場輔助作用 285
9.3.6 酶的回收 285
參考文獻(xiàn) 286
第10章 利用碳水化合物生產(chǎn)乙醇 292
10.1 水解和發(fā)酵工藝的模式 292
10.1.1 獨(dú)立的酶解和發(fā)酵 292
10.1.2 同步糖化發(fā)酵 293
10.1.3 同步糖化共發(fā)酵 294
10.1.4 一體化生物加工過程 294
10.2 戊糖發(fā)酵生產(chǎn)乙醇 296
10.2.1 戊糖發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的機(jī)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(gòu)建 297
10.3 己糖發(fā)酵生產(chǎn)乙醇 300
10.3.1 利用己糖的微生物 300
10.3.2 己糖發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的途徑 300
10.3.3 混合糖發(fā)酵中基因技術(shù)的應(yīng)用 300
10.4 乳酸發(fā)酵 301
10.5 琥珀酸發(fā)酵 302
參考文獻(xiàn) 304
第11章 碳水化合物制氫 308
11.1 化學(xué)催化制氫 309
11.2 生物催化制氫 310
11.2.1 發(fā)酵產(chǎn)氫微生物 310
11.2.2 微生物發(fā)酵產(chǎn)氫代謝途徑 312
11.2.3 氫酶 313
11.2.4 木質(zhì)纖維素產(chǎn)氫的生物過程及工藝 315
11.2.5 木質(zhì)纖維素生物轉(zhuǎn)化氫氣技術(shù)前景 317
11.3 生物轉(zhuǎn)化合成途徑 317
參考文獻(xiàn) 320
第五篇 木質(zhì)纖維素生物化學(xué)品
第12章 半纖維素化學(xué)品 329
12.1 酶催化制備半纖維素化學(xué)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(xué)轉(zhuǎn)化制備半纖維素化學(xué)品 342
12.2.1 糠醛 342
12.2.2 5-HMF 345
12.2.3 乙酰丙酸 347
12.2.4 木糖醇 349
參考文獻(xiàn) 350
第13章 木素化學(xué)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 燒堿木素 370
13.1.4 有機(jī)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(tǒng)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(xué)品 386
參考文獻(xiàn) 388
第14章 抽出物化學(xué)品 398
14.1 化學(xué)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 生物堿 403
14.2 木質(zhì)纖維素中抽出物成分的分離 403
14.3 抽出物組分的應(yīng)用 404
14.3.1 松節(jié)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(zhì) 410
14.3.6 生物堿 412
參考文獻(xiàn) 412
第15章 纖維素材料 419
15.1 纖維素的結(jié)構(gòu) 419
15.1.1 纖維素的鏈結(jié)構(gòu) 419
15.1.2 纖維素聚集態(tài)結(jié)構(gòu) 420
15.1.3 氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 421
15.2 纖維素的物理性質(zhì) 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(yīng) 425
15.3.1 酯類纖維素 425
15.3.2 磺化纖維素 425<