苯氧乙醇耦合酸/碱预处理竹屑中残留木质素对其纤维素酶水解的影响

以竹加工剩余物竹屑为对象,探究苯氧乙醇耦合酸/碱溶液预处理竹屑,分析了预处理后竹屑中残留木质素的结构特性和理化性质,并通过荧光光谱和表面等离子共振技术揭示不同方法预处理后的竹屑中残留木质素对纤维素酶的非生产性吸附机制。结果表明:随着苯氧乙醇体系中酸/碱加入,酶解72 h预处理竹屑的纤维素酶解得率从9.39%提高到67.38%和55.41%。对残留木质素进行表征,发现当温度升高,木质素的紫丁香基/愈创木基结构单元(S/G)的比值增高,且木质素相对分子质量分布更均匀。2D-HSQC NMR、^(31)P NMR、表面电荷及疏水性等测试结果表明:木质素对纤维素酶水解的抑制作用与其酚羟基含量、疏水性和Zeta电位有关。荧光光谱和表面等离子共振技术表明:木质素与纤维素酶作用的主要驱动力类型与预处理温度、苯氧乙醇体系中酸/碱溶液的加入相关。不同预处理竹屑中木质素与纤维素酶的亲和力不同,其中纯苯氧乙醇预处理竹屑中木质素与纤维素酶的亲和力最高,其次为纯酸/纯碱溶液预处理的木质素,而苯氧乙醇与酸/碱耦合预处理竹屑中木质素对纤维素酶的亲和力最低。

热碱预处理对剩余污泥发酵产酸效能提升的影响

为提高污泥的有机物溶出率,以利于后续生物处理,采用热碱技术对剩余污泥进行预处理,并利用响应曲面法对预处理工艺条件进行优化,在最佳试验条件下处理剩余污泥,进行中温厌氧发酵试验,探讨预处理对发酵过程中污泥水解、挥发性脂肪酸产生量和组成比例的影响.得到的最优预处理条件为:在pH12.0、88.8℃条件下处理73.79 min,能获得理论最大溶胞率48.1%.剩余污泥经热碱处理后能够提高厌氧发酵期间的溶胞率、溶解性蛋白质和溶解性总糖质量浓度,挥发性脂肪酸积累量在发酵第3天达到最大值,最高挥发酸质量浓度(以COD计)为3 269.20 mg/L,是对照组的3.22倍,且热碱预处理对挥发酸组成分布也有一定影响,各种挥发酸积累量顺序为:乙酸>正丁酸>异戊酸>丙酸.

超声波强化秸秆乙醇化原料碱预处理效果研究

以农业废弃物秸秆资源的综合利用为目的,对玉米秸秆乙醇化的超声波与碱联合预处理的工艺条件进行了研究.结果显示,NaOH浓度、基质浓度和粒径为主要影响因子.最佳条件为:NaOH 0.5%、基质浓度45g/L、粒径0.50 mm.超声波有利于强化秸秆预处理,还原糖得率明显高于碱单独预处理时的得率.从试验效果考虑,采用NaOH浓度0.5%,超声波功率为480W,处理时间为30 min时,可达到最佳的处理效果.

酸碱预处理对芦蒿秸秆厌氧发酵的影响

通过对芦蒿秸秆进行酸、碱预处理和厌氧发酵制沼气实验,比较不同的预处理方法对芦蒿秸秆产气性能的影响。结果表明,与对照组相比,碱处理能较好地改善秸秆的产气性能,其中2%NaOH处理效果最好,发酵初期VFA含量高达4882.34 mg·L?1,比对照组提高了705.21%,单位TS固体产气量为288.42 ml·g?1,较对照组提高了17.08%,甲烷含量最高可达61.14%。

碱预处理对大麻秆浆纤维素性质的影响

采用氢氧化钠溶液对大麻秆浆进行预处理,研究了温度、氢氧化钠浓度、预处理时间对纤维得率、R-10值、聚合度、碘吸附值和纤维素晶型的影响。结果表明:低温下氢氧化钠溶液对分子质量较低的纤维素有较强的溶解能力,温度越低,纤维素可溶的分子质量分布越宽,且纤维素Ⅰ越易通过氢氧化钠溶液的润胀转变为纤维素Ⅱ。适当提高氢氧化钠溶液的浓度有助于浆料中半纤维素及低分子质量纤维素的溶解,有利于纤维素的充分润胀。当氢氧化钠质量分数超过9%时,纤维素的晶型开始明显由纤维素Ⅰ转变为纤维素Ⅱ,导致可及度降低。在预处理时间为1～3h时,预处理时间对纤维得率、R-10值、聚合度、碘吸附值及纤维素晶型等的影响不大。

热碱预处理对餐厨垃圾厌氧发酵挥发性脂肪酸产量及组成的影响

研究了在控制温度为80℃、加热时间为30 min时不同p H值的热碱预处理对餐厨垃圾中温（35℃）单相厌氧发酵产挥发性脂肪酸（VFA）的影响。考察了热碱预处理p H值为8.0、9.0、10.0、11.0和12.0条件下的VFA浓度及组成情况。结果表明,热碱预处理p H值对餐厨垃圾厌氧发酵过程中VFA浓度及组成均有显著影响。p H10.0、p H 11.0和p H 12.0处理的总VFA以及丙酸和丁酸含量均高于p H 8.0和p H 9.0处理。在120 h厌氧发酵时间内,各处理VFA组成中乙酸和丁酸含量明显高于丙酸和戊酸,且乙酸和丁酸合计占总VFA的比例变幅为62.02%~82.08%,为典型的丁酸型发酵。p H 11.0处理发酵液中VFA浓度最大;至120 h反应结束时,其VFA浓度达60.14 g·L-1,比其他4个处理高6.14%~48.45%。可见,餐厨垃圾厌氧发酵产VFA的最佳热碱预处理p H值为11.0。

碱预处理对棉纤维接枝丝胶蛋白的影响

棉纤维经高碘酸钠选择性氧化后,可直接与丝胶蛋白产生共价结合。研究引入碱预处理能够有效地提高氧化棉纤维的醛基含量,从而使氧化棉纤维与丝胶蛋白的共价接枝能力进一步提高。并得出氧化棉纤维的醛基含量与氧化棉纤维经丝胶蛋白处理后的增重率呈显著的正线性相关性。

低品位碱预处理红土镍矿加压浸出过程

研究了低品位碱预处理红土镍矿在混合酸介质中的加压浸出过程.褐铁型红土镍矿经碱预处理改性后,铁主要以非晶态铁氧化物形态存在,而镍主要以氧化镍形态吸附于非晶态铁氧化物表面.由实验确定的改性红土镍矿加压浸出优化工艺条件为:浸出温度458K、保温时间60min、浸出体系初始酸度2.44mol/L、液固比2mL/g、搅拌转速500r/min.上述工艺具有良好的稳定性,镍与钴浸出率分别保持在95%和80%左右,浸出渣含镍和钴分别低至约0.028%和0.007%,而杂质铁浸出率低至1%左右,有价金属镍、钴与杂质铁分离性能良好.经加压浸出,改性红土镍矿中的铁最终以赤铁矿形式水解沉淀入渣,且浸出渣含铁矿物中几乎不含镍,浸出渣中的铁可进一步回收利用.

超声/碱预处理剩余污泥的中温厌氧消化效果

考察了超声/碱联合预处理对剩余污泥中温厌氧消化的影响,并与原污泥直接进行厌氧消化的效果进行了比较。试验结果表明,在高投配率(10%)下原污泥直接进行厌氧消化对有机物的去除率不高,经过超声/碱预处理后,消化过程中对TCOD的去除率提高了29.6%,单位污泥的日均产气量提高了67.9%,对VS和VSS的去除率分别提高了58.9%和28.6%。

稀碱预处理对杂交狼尾草木质纤维素降解的影响

木质纤维素结构复杂,且不同植物间差异较大,预处理技术不尽相同。为分析稀碱预处理对草类植物木质纤维素的降解情况,以杂交狼尾草为原料,利用氢氧化钠溶液进行预处理,分析碱液浓度、固液比、处理时间和温度4个单因素对杂交狼尾草木质纤维素降解的影响;在此基础上,采用L8(2^4)正交试验,确定主要影响因素,并筛选最佳条件组合。结果表明,影响稀碱预处理杂交狼尾草降解因素的主次顺序为:浓度>固液比>温度>时间,其中碱液浓度的增加促进半纤维素和木质素的降解,产生更多的水解糖;固液比的增加在一定范围内(1:8~1:10)可显著影响木质素和半纤维素的降解(P<0.05);预处理时间的延长并不能显著改善纤维素和半纤维素的降解率,100℃是影响木质素脱除的重要临界点,继续增加温度无显著性影响。杂交狼尾草稀碱预处理的最佳工艺条件是:氢氧化钠浓度3.0%、固液比1:8、时间15min及温度120℃。最佳条件预处理后杂交狼尾草木质纤维素结构发生塌陷,非纤维物质被显著脱除,纤维束清晰可见,纤维素可保留74.48%,半纤维素和木质素脱除率达77.17%和90.62%。

微波强化碱预处理对二次纤维结构及其氰乙基化反应的影响

研究了微波强化碱预处理对二次纤维(SF)化学结构、超分子结构、物理特性的影响,并通过与丙烯腈反应分析微波强化对二次纤维氰乙基化反应性能的影响,初步探讨了微波强化作用机理。结果表明,微波强化碱预处理二次纤维(WASF)的化学组分和晶型没有发生改变,但纤维素分子中的氢键受到部分破坏,结晶度下降,纤维变得疏松,表面和内部结构受到一定的损伤,保水值和可及度增大,反应活性提高。与碱预处理相比,微波强化碱预处理显著提高了二次纤维的氰乙基化反应性能,在同一辐射功率下,延长微波强化时间有利于氰乙基化反应,微波强化碱预处理氰乙基化二次纤维的含氮率由10.85%提高至17.80%。

酸碱预处理对三球悬铃木落叶同步糖化发酵产氢的影响

对三球悬铃木(俗称法国梧桐)落叶酸碱预处理及其同步糖化发酵产氢工艺进行实验研究,利用修正的冈珀茨模型(Gompertz model)对产氢曲线加以拟合,以累积产氢量和产氢速率为考察指标,研究不同酸碱预处理方法(添加质量分数为2%、4%、6%、8%的H2SO4和Ca(OH)2)对三球悬铃木落叶光合生物产氢性能的影响规律,优化出最佳酸碱预处理工艺条件为:稀酸预处理后的落叶试样的产氢性能优于氢氧化钙预处理后的落叶试样,其中H2SO4质量分数为4%时处理效果最佳,发酵产气中的氢气最大体积分数达66.34%,累积产氢量为369 m L,最高产氢速率11.03 m L/h。稀酸处理液可以实现3次有效回收利用。

麦秆碱预处理和同步糖化发酵工艺优化研究

通过响应面法和正交实验分别优化了麦秆的碱预处理工艺条件和同步糖化发酵工艺条件。首先以麦秆为底物通过Box-behnken设计研究了预处理温度、NaOH质量分数、预处理时间和底物质量浓度对总还原糖含量的影响;然后通过正交实验对碱预处理麦秆的同步糖化发酵工艺进行优化。结果表明:最佳碱预处理工艺条件为预处理温度137.64℃、NaOH质量分数6.72%、预处理时间41.93 min和底物质量浓度9.23 g/L,此时总还原糖含量最高,为496.00 mg/g,为未预处理底物的5.12倍,说明碱预处理可以较好地提高麦秆的糖化率;最佳同步糖化发酵工艺条件为发酵温度39℃、酵母接种量0.1%、酶质量浓度0.2 g/L和发酵时间2 d,此时乙醇含量最高,为22.84g/L。

超声/碱预处理对青霉素菌渣厌氧消化的影响研究

为了提高菌渣厌氧消化生产沼气的效率,最终实现菌渣的资源化和减量化,采用超声/碱预处理方法处理青霉素菌渣,考察了pH值、超声声能密度、含水率和反应时间对预处理效果的影响,并通过生化产甲烷潜力(BMP)试验考察了菌渣的可生化性。正交试验结果表明:超声/碱预处理可强化菌渣破壁效果,促进胞内有机物溶出,其最佳预处理条件:pH值为10,声能密度为2.0 W/mL,含水率为97%,反应时间为5 min,COD溶出率最高能达到84.69%,是单独超声预处理的2.08倍。BMP试验表明,预处理各因素对菌渣沼气产率的影响程度为含水率>声能密度>反应时间>pH值。按照甲烷产率确定最佳预处理条件:pH值为9,声能密度为0.5 W/mL,含水率为96%,反应时间为30min,其甲烷产率最高可达335mL/g,是未处理菌渣甲烷产率的2.2倍。

污泥浓度对碱预处理剩余污泥水解产酸的影响

通过试验对比,研究在无接种物条件下碱预处理剩余污泥厌氧水解产酸的可能性和污泥浓度对碱预处理剩余污泥厌氧水解产酸的影响。结果表明,剩余污泥经过碱预处理后在无任何接种物和外加营养物的条件下,能够实现稳定产酸;污泥浓度是影响碱预处理剩余污泥水解产酸的一个重要因素,污泥停留时间(SRT)随着污泥浓度的增大而延长才能获得较高的产酸量。最大产酸量并未随着污泥浓度的增加而增加,当污泥浓度为177g/L时,经过6d厌氧水解,产酸量达到最大值11 460mg/L;污泥浓度为233g/L时,水解产酸显示出抑制状态,第12d才达到最大值10 520mg/L。

碱预处理对棉纤维选择性氧化的影响

采用氢氧化钠对棉纤维进行预处理,再进行选择性氧化,可以有效提高氧化棉纤维的醛基生成量。对比研究经高碘酸盐选择性氧化后碱预处理棉纤维与普通棉纤维的结构与性能。结果表明:经碱预处理后棉纤维化学组成无变化,但当碱液质量分数增加到25%,其晶形结构从纤维素Ⅰ逐渐转化为纤维素Ⅱ,且结晶度不断下降,使棉纤维对高碘酸盐的可及度和反应性大大提高。通过红外光谱分析可知,经碱预处理的氧化棉纤维醛基吸收峰强度大于未预处理的氧化棉纤维。在8和32 g/L高碘酸钠氧化条件下,氧化棉纤维醛基含量随碱液质量分数增加均不断提高,而其结晶度不断下降,但当碱液浓度和氧化剂质量分数较高时,氧化过程中棉纤维的醛基增加量和降解程度都趋于平缓。

碱预处理糠醛渣性质及其纤维素酶解研究

以糠醛渣为原料进行碱法预处理,对比了处理前后的样品成分、结晶度、表面特性、红外谱图的变化以及对纤维素酶解的影响。研究结果表明:经NaOH处理样品,木质素脱除量随着温度升高而增加,120℃处理后的样品木质素脱除了10.22%,而碱性过氧化氢处理样品木质素脱除率达到12.6%。NaOH预处理后的样品酶解糖化率随处理温度的升高而降低。每克纤维素加入纤维素酶12 FPU、纤维二糖酶15 IU,120℃经NaOH预处理样品,酶解72 h后糖化率为38.6%,比原料糠醛渣低21.0个百分点,而经60℃,6 h碱性过氧化氢处理后的样品,酶解72 h糖化率可达到86.6%,比原料糠醛渣高27.0个百分点。NaOH预处理后样品红外谱图检测,证明生成了新的醚键。碱法预处理后的样品结晶度要比未处理的样品的稍高,且表面更加光滑。

碱预处理玉米芯生物转化L-乳酸

玉米芯经碱预处理后,采用米根霉对其发酵制备L-乳酸,同时考察分步糖化发酵(SHF)和同步糖化发酵(SSF)两种工艺。实验结果表明,水洗碱预处理玉米芯酶水解性能优于未水洗碱预处理玉米芯,水洗过程可显著提高米根霉发酵性能。分步糖化发酵工艺下,米根霉于40℃下发酵48 h,可将含有31.84 g/L葡萄糖、6.38 g/L木糖的酶解液转化为14.65 g/L的L-乳酸,L-乳酸得率为0.29 g/g(以绝干物料计,下同);同步糖化发酵工艺下,米根霉40℃发酵36 h将底物质量浓度为50 g/L的水洗碱预处理玉米芯高效转化为L-乳酸,L-乳酸得率为0.44 g/g。

二次纤维的微波强化碱预处理及其氰乙基化改性研究

对二次纤维(SF)的微波强化碱预处理及其氰乙基化反应工艺及反应产物氰乙基化二次纤维(CSF)结构、性能和热塑化机理进行探讨。结果表明,在微波辐射功率200、400和600 W的作用条件下,辐射特定时间都能明显提高SF的反应程度、缩短反应时间,微波连续辐射比间歇辐射更有利于提高SF的氰乙基化反应程度;SF的氰乙基化有消晶效果,CSF的结晶度降低随着含氮量的增加而不断降低、晶面间距增大;CSF具有热塑性,可热压成形;SF氰乙基化反应程度越高,CSF的热塑性能和力学性能越好;CSF之所以具有热塑化性,与SF引入取代基团—CH2CH2CN,纤维素的结晶结构遭到破坏而促进纤维素大分子或链段的运动有关。

微波辅助碱预处理对松木木屑热解的影响研究

使用微波辅助氨水(体积浓度5%)和Na OH(质量浓度5%)对松木木屑进行了预处理,并研究了对松木结构和热解性质的影响。结果表明,微波氨水预处理会破坏松木的结构,提高松木的纤维素含量和结晶度,但不能有效去除木质素组分,对松木的热解性质无明显影响。与之相比,微波Na OH溶液预处理可以更为有效地破坏松木结构,提高松木的纤维素含量和结晶度,并能去除20%的木质素组分,显著降低了松木的热解温度和活化能。但是,残留的Na离子会促进松木热解时产生积碳。通过水洗去除Na离子可以减少松木热解产生的积碳,促进松木热解。