甘蔗渣的綜合利用

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1、循環(huán)經(jīng)濟(jì)工程技術(shù)研究系列之甘蔗渣的綜合利用甘蔗渣的綜合利用循環(huán)經(jīng)濟(jì)是人類應(yīng)對(duì)資源瓶頸制約和環(huán)境污染挑戰(zhàn)而提出的發(fā)展新理念和新的經(jīng)濟(jì)形態(tài)，其融合了生態(tài)學(xué)、清潔生產(chǎn)、產(chǎn)業(yè)共生及環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)等多學(xué)科理論，以資源的高效利用和循環(huán)利用為目標(biāo)，以“減量化、再利用、資源化”為原則，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)閉路循環(huán)和能量梯次使用。目前，循環(huán)經(jīng)濟(jì)在甘蔗制糖產(chǎn)業(yè)已得到廣泛的應(yīng)用，如“甘蔗一制糖一濾泥一有機(jī)肥一甘蔗”、“甘蔗一制糖一糖蜜一酒精一廢液一肥料一甘蔗”、“甘蔗一制糖一酒精一造紙一堿回收一水泥—碳酸鈣一復(fù)合肥一甘蔗”等物質(zhì)閉路循環(huán)及能量多級(jí)利用系統(tǒng)。廢物資源化甘

2、蔗渣的組成干蔗渣主要成分分析：濕蔗渣主要成分分析：項(xiàng)目數(shù)值（%）備注全纖維素59以重量計(jì)木質(zhì)素20以重量計(jì)多縮戊糖20以重量計(jì)灰分1以重量計(jì)1%NaOH抽出物35.95以重量計(jì)苯和醇抽出物4.23以重量計(jì)固定碳灰分揮發(fā)物水分7%1.5%42.5%49%甘蔗渣成分特點(diǎn)在適宜的營(yíng)養(yǎng)(特別是氮素)、溫度、濕度、通氣量和pH值條件下，通過(guò)微生物的繁衍，使秸稈分解，把碳、氮、磷、鉀和硫等分解礦化或形成為簡(jiǎn)單的有機(jī)物和腐殖質(zhì)的過(guò)程。秸稈中纖維素、半纖維素占極大的比例，纖維素是葡萄糖的聚合物，由于結(jié)構(gòu)特殊，因此有抵抗各種氧化劑的能力，只能被濃酸

3、水解。微生物和對(duì)纖維素的作用，完全取決于微生物的功能和分解條件。纖維素的分解分兩個(gè)階段。第一階段是在微生物分泌的纖維素酶的作用下水解，生成纖維糊精、纖維二糖，在纖維二糖酶的作用下生成葡萄糖。第二階段是水解產(chǎn)物的發(fā)酵過(guò)程。第二階段好氣微生物和厭氣微生物的發(fā)酵產(chǎn)物有所不同。好氣纖維分解菌能將纖維素完全分解，只產(chǎn)生CO2、一些粘液物質(zhì)、色素和大量微生物細(xì)胞物質(zhì)，30％～40％分解的纖維素可以轉(zhuǎn)變成纖維素分解菌的細(xì)胞物質(zhì)；嫌氣性纖維分解菌則發(fā)酵成各種有機(jī)酸(醋酸、丙酸、丁酸、蟻酸、乳酸和琥珀酸等)、醇類、二氧化碳和氫氣。木質(zhì)素是復(fù)雜的植物

4、物質(zhì)，是具有某些側(cè)鏈的苯環(huán)結(jié)構(gòu)，很難分解。一些細(xì)菌和高等真菌能把木質(zhì)素的側(cè)鏈及芳香環(huán)氧化，進(jìn)而裂解木質(zhì)素。在堆肥中有相當(dāng)數(shù)量的木質(zhì)素形成腐殖質(zhì)，它是植物營(yíng)養(yǎng)的儲(chǔ)存庫(kù)，也是土壤肥力的基礎(chǔ)。半纖維素包括多種化合物，有多縮醣醛和多縮糖醛酸。在微生物的作用下，多糖水解成簡(jiǎn)單的單糖類(C6H12O6、C5H10O5)，多縮糖醛酸水解成糖醛酸或醣醛酸糖酸和糖的混合物。主要被真菌和細(xì)菌所分解。作物的秸稈的主要成份是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。甘蔗渣中的纖維素纖維素（cellulose）是由葡萄糖組成的大分子多糖，是植物細(xì)胞壁的主要成分。半纖維素

5、(hemicellulose)：是由幾種不同類型的單糖構(gòu)成的異質(zhì)多聚體，這些糖是五碳糖和六碳糖，包括木糖、阿伯糖、甘露糖和半乳糖等。它結(jié)合在纖維素微纖維的表面，并且相互連接，這些纖維構(gòu)成了堅(jiān)硬的細(xì)胞相互連接的網(wǎng)絡(luò)。木質(zhì)素（lignin）是有氧代苯丙醇或其衍生物結(jié)構(gòu)單元的芳香性高聚物。形成纖維支架，具有強(qiáng)化木質(zhì)纖維的作用。甘蔗渣中的纖維素纖維素（cellulose）是由葡萄糖組成的大分子多糖。不溶于水及一般有機(jī)溶劑。是植物細(xì)胞壁的主要成分。纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖，占植物界碳含量的50%以上。纖維素大分子的基環(huán)

6、是D-葡萄糖以β-1，4糖苷鍵組成的大分子多糖，分子量約50000～2500000，相當(dāng)于300～15000個(gè)葡萄糖基脫水葡萄糖，其分子式為：（C6H10O5）n。甘蔗渣中的纖維素纖維素在常溫下，它是比較穩(wěn)定的，這是因?yàn)槔w維素分子之間存在氫鍵。不溶于水和乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑，能溶于銅氨Cu(NH3）4（OH）2溶液和銅乙二胺[NH2CH2CH2NH2]Cu（OH）2溶液等。水可使纖維素發(fā)生有限溶脹，某些酸、堿和鹽的水溶液可滲入纖維結(jié)晶區(qū)，產(chǎn)生無(wú)限溶脹，使纖維素溶解。纖維素加熱到約150℃時(shí)不發(fā)生顯著變化，超過(guò)這溫度會(huì)由于脫水而逐漸

7、焦化。纖維素與較濃的無(wú)機(jī)酸起水解作用，反應(yīng)時(shí)氧橋斷裂，同時(shí)水分子加入，纖維素由長(zhǎng)鏈分子變成短鏈分子，直至氧橋全部斷裂，變成葡萄糖。纖維素與較濃的苛性堿溶液作用生成堿纖維素，與強(qiáng)氧化劑作用生成氧化纖維素。甘蔗渣中的纖維素纖維素是地球上最古老、最豐富的天然高分子，是取之不盡用之不竭的，人類最寶貴的天然可再生資源。纖維素化學(xué)與工業(yè)始于160多年前，是高分子化學(xué)誕生及發(fā)展時(shí)期的主要研究對(duì)象，纖維素及其衍生物的研究成果為高分子物理及化學(xué)學(xué)科的創(chuàng)立、發(fā)展和豐富作出了重大貢獻(xiàn)。纖維素的主要生理作用是吸附大量水分，增加糞便量，促進(jìn)腸蠕動(dòng)，加快糞便

8、的排泄，使致癌物質(zhì)在腸道內(nèi)的停留時(shí)間縮短，對(duì)腸道的不良刺激減少，從而可以預(yù)防腸癌發(fā)生。甘蔗渣中的半纖維素半纖維素(hemicellulose)：指在植物細(xì)胞壁中與纖維素共生、可溶于堿溶液，遇酸后遠(yuǎn)較纖維素易于水解的那部分植物多糖。一種植物往往含有幾