随着煤炭石油等不可再生能源的消耗,在不远的将来,能源将成为制约经济发展的瓶颈,因此,寻找新型的可再生能源已经成为人类迫在眉睫的任务。木质纤维是地球上产量最丰富的可再生能源,有秸秆、农村废弃物、城市垃圾等多种来源。目前木质纤维一般被直接废弃或燃烧,造成能源的极大浪费。由木质纤维生产燃料酒精,一般需要经过以下4步:预处理、酶解、发酵和分离纯化。而其中的预处理过程是实现木质纤维利用的关键步骤,同时也是能耗最高的步骤,约占木质纤维处理成本的1/3。因此改善木质纤维预处理技术,成为世界上研究最多的领域之一。本文在比较不同预处理方法的基础上,确定利用三氟乙酸进行木质纤维预处理。三氟乙酸一种强挥发性酸,可以利用蒸馏的方式直接回收。利用高浓度三氟乙酸进行秸秆预处理,既可达到浓酸处理效果:糖化率高、反应完全,同时解决了浓酸在使用过程中的回收、循环使用问题。通过研究发现,利用100%三氟乙酸,在60℃条件下反应16h,秸秆可以完全被液化,加入有机溶剂或蒸馏水可使纤维素和酸不溶性木质素沉淀析出,半纤维素被降解为单糖或寡糖溶解于清液中。但在该条件下秸秆中纤维素和酸不溶性木质素不能进行有效分离。通过对影响反应效果的主要因素:三氟乙酸浓度,反应温度和时间的优化,最终确定出反应条件为:三氟乙酸浓度70%(v/v)、反应温度90℃、反应时间5h。反应结束后,半纤维素被降解,清液中还原糖含量为23.59±1.14%;在该条件下,低聚木糖降解率为98.05±1.14%。处理后秸秆利用纤维素酶HDL160在50℃、200rpm/min条件下酶解24h,经预处理秸秆中的纤维素被降解为葡萄糖,溶解于溶液中,剩余残渣为纯度为95.69±1.43%的酸不溶性木质素。通过上述处理方法,可以得到三种产品:五碳糖溶液、六碳糖溶液和酸不溶性木质素。五碳糖溶液中92.48%±1.34%为木糖,可通过还原反应生产木糖醇或直接作为木糖产品;六碳糖溶液中93.85%±1.15%为葡萄糖,其他还原糖含量很少,可直接利用酿酒酵母发酵制备酒精;所得酸不溶性木质素纯度达到95.69±1.43%,可直接作为工业产品。根据前面的研究过程,设计出可将秸秆中半纤维素、纤维素和酸不溶性木质素进行有效分离的工艺流程:首先利用70%三氟乙酸在90℃条件下将秸秆处理5h,反应液经离心得清液和处理后秸秆,清液即为五碳糖溶液;处理后秸秆经纤维素酶HDL160降解,酶解液为六碳糖溶液,酶解残渣为酸不溶性木质素。利用三氟乙酸进行木质纤维预处理,不仅打开了半纤维素和木质素所形成的致密髓鞘结构,更重要的是破坏纤维素的晶体结构,使处理后所得木质纤维很容易被纤维素酶降解,生成葡萄糖溶液。因此利用三氟乙酸进行木质纤维预处理是一种有效的木质纤维处理方式。