干湿循环下稻草秸秆-聚乙烯醇增强粉质黏土强度特性与微观机理

工程建设中遇到黏土场地时往往需要用固化剂增强土体的力学性能,本文研究了干湿循环下稻草秸秆-聚乙烯醇(浓度分别为0%、0.5%、2.0%、3.0%、4.5%,质量分数)增强粉质黏土的力学特性,借助扫描电子显微镜试验和IPP软件进行了微观分析。结果表明,在不同干湿循环次数下,当聚乙烯醇浓度为2%时,聚乙烯醇(PVA)溶液填充孔隙,包裹土颗粒,土体力学性能最佳。

改性稻草秸秆纤维水泥砂浆导热和耐久性能研究

采用氢氧化钠(NaOH)浸泡预处理稻草秸秆纤维制备了改性稻草秸秆纤维水泥砂浆,分析不同纤维长度和纤维掺量的水泥砂浆的力学性能,研究了用改性稻草秸秆纤维水泥砂浆制成的薄板的导热性和耐久性.研究结果表明:稻草纤维削弱了水泥砂浆的抗折强度和抗压强度,但降低了水泥砂浆薄板试件的导热系数和密度,当纤维掺量为60%时,薄板的导热系数仅为0.128 W·(m·K)^(-1),显著提高了保温隔热性能.经加速老化后,薄板试件的抗折强度有不同程度的降低,但低于45%纤维掺量的试件仍能满足纤维水泥板R1级的强度要求.

生物处理对稻草秸秆厌氧发酵产甲烷的影响及动力学分析

厌氧发酵制沼气是农作物秸秆能源化利用的有效途径,但产气效率低是其规模化应用的制约因素之一。本实验通过外源添加微生物的方式对稻草秸秆进行处理,研究其对厌氧发酵产甲烷的影响,并采用Gompertz模型对发酵过程进行拟合分析。结果表明:生物处理可有效促进稻草秸秆厌氧发酵产甲烷,且复合菌种具有协同促进作用。单种添加纤维素降解菌后,稻秆单位挥发性固体(VS)甲烷产量达203.52~213.52 mL/g,比未添加菌种的对照组提升了0.42%~5.35%;添加复合菌种的甲烷产量达217.33~245.52 mL/g,比对照组提升5.90%~19.64%。动力学分析表明Gompertz模型对稻秆厌氧发酵产甲烷过程拟合效果佳,模型相关系数R2达0.9999,产气预测值与实测值的绝对百分偏差小。研究表明,生物处理是提高稻草秸秆厌氧发酵产气率的有效手段。

稻草秸秆微晶纤维素的提取工艺优化及其应用研究

文章以稻草秸秆为原料,采用超声波辅助酸法制备微晶纤维素(MCC),利用正交试验得到MCC制备的最佳工艺参数;进一步将MCC与氧化淀粉共混制备生物基复合膜,测试并分析MCC添加量对复合膜性能的影响及其机制。结果表明,在超声功率400 W、盐酸浓度9%、反应温度80℃、反应时间50 min的条件下,MCC得率最高(55.2%);MCC的加入可提高复合膜的综合性能,当MCC添加量为8%时,复合膜综合性能最佳(拉伸强度增加169.0%,氧气的透过率降低195%)。研究实现了MCC的低能耗、高效提取,制备了具有良好综合性能的生物基复合膜,初步发掘了稻草秸秆纤维素高附加值转化及其在包装领域推广应用的潜力。

稻草秸秆对水中六价铬去除效果的研究

为实现农业废料资源化,解决水体Cr(Ⅵ)污染的问题,研究了稻草秸秆对水中Cr(Ⅵ)的去除效果。实验考察了pH,温度,溶液初始Cr(Ⅵ)浓度以及稻草秸秆粒径大小对吸附效果的影响,进而确定了稻草秸秆去除Cr(Ⅵ)的最佳条件。结果表明,在pH2.0,温度47℃时,稻草秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附效果最好,在48h内可将100mg/L的Cr(Ⅵ)完全去除。利用酒石酸对稻草秸秆进行化学改性,研究其对溶液中Cr(Ⅵ)的去除以及溶液pH的变化。Cr(Ⅵ)的去除过程中伴随着Cr(Ⅲ)的出现,说明改性稻草秸秆(TARS)不仅可以将Cr(Ⅵ)从溶液中去除,且还可将其转化成低毒的Cr。溶液pH的上升说明Cr(Ⅵ)的去除需要消耗溶液中的H+。通过RS和TARS对Cr(Ⅵ)的热力学吸附过程的进一步分析,结果表明:RS和TARS对Cr的吸附均较符合Langmuir吸附等温模式,其中TARS的最大吸附容量可以达到5.266mg/g。

稻草秸秆纤维素分解菌的分离筛选

本研究基于获得高效木质纤维素分解菌的目的,以刚果红纤维素琼脂和滤纸条培养基为初筛培养基,从分离获得的124株真菌中筛选出透明圈与菌落直径比值较大、滤纸条分解能力较强的11个菌株。经液体发酵,测定其酶活力,复筛得到羧甲基纤维素酶活和滤纸酶活均较高的4个菌株;并进行了不同碳源和不同pH对筛选菌株产酶能力的影响试验,发现不同菌株对不同纤维素物质的分解能力不一样,同一菌株对不同纤维素碳源的利用能力也不相同。

杂色云芝产木质纤维素酶及对稻草秸秆的降解

在外加碳源和氮源的固态稻草秸秆基质上,对杂色云芝生长过程中产酶活性、主要化学成分及结构进行了分析.结果表明,不同的碳源、氮源浓度对所产酶活性有较大影响,除产半纤维素酶的最佳条件是低碳低氮外(0.15%的葡萄糖和0.03%氯化铵),其他如纤维素酶、木质素过氧化物酶、锰依赖过氧化物酶和漆酶产生的最佳条件都是高碳低氮(2%的葡萄糖和0.03%氯化铵).各种酶在稻草秸秆的降解中起着关键作用,酶活性直接影响主要化学成分的降解率.纤维素和半纤维素的降解对木质素的降解有明显的促进作用.经过32d的培养,稻草秸秆中纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为65.39%,45.11%和39.16%.经过降解,秸秆结构发生了明显的变化.

拟康氏木霉和白腐菌混菌发酵处理稻草秸秆的研究

以拟康氏木霉3.3002(Trichoderma pseudokoningii)和白腐菌5.776(Phanerochaete chrysosporium)的混合菌发酵处理稻草秸秆,并对处理结果进行了试验研究。研究结果表明,当接入拟康氏木霉与白腐菌时间间隔为3d,接种液体积比为2ml∶2ml,氮源为0.3%(质量分数)的(NH4)2SO4,发酵时间为8d时,稻草秸秆纤维素降解率和木质素降解率分别为40.38%和31.52%,比单独使用拟康氏木霉(纤维素和木质素降解率分别为24.62%,13.78%)或白腐菌(纤维素和木质素降解率分别为6.96%,20.06%)处理稻草秸秆的效果有显著提高。

以稻草秸秆为底物制取复合型生物絮凝剂的研究

以稻草秸秆作碳源,采用两段式发酵工艺制取复合型生物絮凝剂,首先通过纤维素降解菌HIT-3对稻草秸秆进行生物降解,再使产絮菌F2-F6利用秸秆糖化液替代葡萄糖制备生物絮凝剂,并定量分析了复合型生物絮凝剂的产量.结果表明,预处理后的秸秆还原糖产率达到10.6%,纤维素酶活性最大为0.13U/mL,TOC含量不断增加,TN含量不断减少,纤维素降解菌株对稻草秸秆具有很好的降解作用,生物絮凝剂絮凝率为90%.向秸秆糖化液中补加0.2g/L酵母膏调整发酵液营养比例,可使产絮高峰期提前,絮凝率达到95%.每t稻草秸秆可以制取复合型生物絮凝剂44kg.

稻草秸秆活性炭的制备及其表征

利用廉价的农业废弃物稻草秸秆,选择磷酸氢二铵为活化剂在不同的活化温度和预氧化条件下来制备活性炭。应用N2吸附-脱附等温曲线对产品表面孔结构进行表征,采用热重分析来研究稻草秸秆的活化过程。结果表明,同其他处理方法相比,先浸泡后预氧化处理并在700℃下活化制得的样品不但有最大的比表面积(1078.21m2·g-1),其得率和碘吸附值也最大,分别为39.75%和636mg·g-1。热重分析表明磷酸氢二铵的浸泡可以增加稻草秸秆的热稳定性。不论是否经过预氧化,制得的样品平均孔径在2～3nm。(NH4)2HPO4的浸泡可以明显地增加样品的比表面积从而增加其吸附性能。

白腐菌及黑曲霉所产的纤维素复合酶对稻草秸秆的生物降解

研究了白腐菌及纤维素复合酶对稻草秸秆的协同生物降解。结果表明,利用黄孢原毛平革菌固态发酵稻草秸秆的过程中,LiP和MnP的最大活力可以达到28.3U/g和12.6U/g,同时,秸秆中的木质素能被有效降解,但纤维素、半纤维素降解率较低。添加黑曲霉所产的纤维素复合酶能有效地促进秸秆腐熟程度。在接入白腐菌培养10d后,每克稻草添加3IU纤维素酶液并酶解48h可以使稻草秸秆中纤维素降解53.8%,半纤维素降解57.8%,木质素降解44.5%,干物质损失46.3%。此时细胞壁出现大范围破损,整个组织变得松散,秸秆完全腐熟。

改性稻草秸秆对重金属Pb^(2+)吸附作用研究

以农业废弃物稻草秸秆为原料,经过高锰酸钾和乙二胺改性后,制成对金属离子具有吸附作用的新型吸附材料,研究其对废水中Pb2+吸附效果,对吸附过程pH值和吸附剂投加量的影响以及吸附动力学特征和等温吸附特征进行研究,并将改性稻草秸秆用于鲕状赤铁矿选矿废水混凝后Pb2+深度处理。实验结果表明:改性稻草秸秆对Pb2+具有明显的吸附作用;pH在3~8之间,Pb2+吸附率均可达到80%以上;在室温下,pH为5~5.5,固液比为2 g/L时,吸附时间90 min时,吸附率可达98.7%;吸附过程符合二级动力学吸附过程,饱和吸附容量达到156.9 mg/g;不同浓度下吸附量与平衡浓度之间遵从Freundlich经验公式;混凝后鲕状赤铁矿选矿废水中Pb2+经过改性稻草秸秆深度吸附处理后,可以达到国家排放标准。

稻草秸秆多酶水解条件研究

研究了稻草秸秆经过稀酸预处理后的酶水解条件,得到用于生产燃料乙醇的还原糖。试验结果表明:稻草秸秆经1%(w/w)的稀硫酸浸润,液固比(v/w)为5∶1,在121℃条件下处理60min后,每克稻草秸秆的初始水解还原糖得率达到0.187g。预处理后,在45℃,pH4.8,120r/min,48h条件下,采用酶的添加量最优配比(每克秸秆添加木聚糖酶217IU,纤维素酶5.13FPU,果胶酶25μ,β-葡聚糖酶500μ,淀粉酶150μ)时,水解产生的还原糖浓度达到最大值84.22g/L,原料水解率为41.19%。在酶水解糖化过程中,当MgSO4,Tween80的添加量分别为0.0001,0.005g时对纤维素酶有激活作用。

稻草秸秆基活性炭对苯酚和亚甲基蓝的吸附性能研究

[目的]研究稻草秸秆基活性炭对苯酚和亚甲基蓝的吸附性能。[方法]选用(NH4)2HPO4为活化剂,利用农业废弃物——稻草秸秆为原料,通过化学活化法制得3种稻草秸秆基活性炭RN-1、RN-2和RN-3。通过N2吸附-脱附等温曲线和Boehm滴定法对其表面的物理和化学性质进行表征。[结果]结果表明,预氧化处理不仅会改变活性炭表面含氧基团的含量,也对其比表面积有影响。将活性炭应用于水中的亚甲基蓝和苯酚吸附,活性炭吸附苯酚和亚甲基蓝符合拟二级动力学方程。RN-3(187.7 mg/g)具有最大的苯酚吸附量,对亚甲基蓝的最大吸附量RN-3(166.35 mg/g)和RN-1(161.00 mg/g)相近。说明活性炭对亚甲基蓝的吸附受比表面积和含氧基团的共同影响,含氧基团量的升高不利于其对亚甲基蓝的吸附。[结论]该研究为稻草秸秆的合理利用提供科学依据,以达到以废制废的目的。

^(60)Co-γ射线处理稻草秸秆对其纤维质酶解效果的影响

通过60Co-γ射线处理干稻草秸秆以及提取的稻草粗纤维,研究辐照预处理后的稻草秸秆酶降解效果。采用DNS法和硫酸-苯酚法分别测定处理样品中水溶性还原糖和总糖的含量;通过电子显微镜扫描观测辐照处理对稻草秸秆纤维组织结构的影响。结果表明:采用1 000 kGy^1 500 kGy的辐照剂量处理稻草秸秆,能有效破坏稻草的纤维组织结构,特别是稻草表面硅晶结构和纤维结构,随着辐射剂量的加大破坏程度增强,稻草水溶性还原糖和总糖含量显著增加。辐照与酶复合处理稻草秸秆能极显著地提高稻草秸秆纤维的转化率,稻草秸秆降解的水溶性还原糖含量达到21.44%,总糖含量达75.85%。辐照处理对木质素降解无明显影响。

碱性预处理对稻草秸秆酶解的影响

以稻草秸秆为原料,弱碱性预处理后进行酶解糖化,对预处理前后的稻草秸秆进行扫描电镜观察,研究预处理条件对稻草秸秆半纤维素、纤维素、木质素含量及损失率的影响,通过酶解还原糖的释放量来判断预处理的效果.结果表明:碱性预处理降低了稻草秸秆中木质素的含量,提高了纤维素的含量,增加了纤维素酶与底物的酶解可及度,促进了稻草秸秆酶解糖化.经2.0%NaOH、60℃、固液比1﹕12处理24h后的稻草秸秆,在pH5.0、加酶量31.2mg/g、45℃条件下酶解120h的还原糖达到了790.3mg/g,糖化率为81.01%.扫描电镜观察显示,经碱性预处理过的稻草秸秆孔隙度增大,机械组织暴露,酶解的有效比表面积增大,酶解速率加快.

改性稻草秸秆对鲕状赤铁矿选矿废水中COD的吸附性能研究

以农业废弃的稻草秸秆为原料,经过高锰酸钾氧化和乙二胺胺化两步改性后,制成对选矿废水中有机物具有吸附作用的新型吸附材料,研究pH、吸附剂投加量以及吸附时间对选矿废水中COD去除率的影响,并通过化学表征进一步分析改性秸秆对选矿废水COD的去除原理。结果表明,改性秸秆对废水中COD具有明显的吸附作用;在室温下溶液的pH为6～8,吸附固液比为4 g/L,吸附时间为60 min时,吸附去除率可达到98%以上。经过化学改性后的水稻秸秆的元素成分发生了明显的变化,改性秸秆材料表面裂纹增加,沟壑、断裂增多,并出现许多颗粒状物质,秸秆结晶度下降,秸秆分子的活性以及可及度相应增强,这些改变都进一步促进了秸秆材料对选矿废水中有机物吸附效果的改善。

改性稻草秸秆对低浓度含油污水的吸附去除研究

对改性稻草秸秆吸附去除低浓度含油污水的效果进行了研究,稻草秸秆改性采用磷酸活化后高温改性。对其改性温度条件进行了优化,结果表明稻草秸秆最佳改性温度为500℃。考察了改性稻草的投加量和粒径,含油污水的盐度和温度等条件对低浓度含油污水吸附去除效果的影响。当改性稻草投加量为0.8 g/L时,对60 mg/L的含油污水中原油的去除率达到89.5%;原油的吸附去除效果随着样品粒径变小吸附能力提高,在盐度为15‰~30‰,温度为10~35℃,改性稻草秸秆对低浓度含油污水具有较好的吸附去除效果。改性稻草秸秆对低浓度含油污水的吸附过程符合准二阶动力学模型。

[Bmim]Cl离子液体中微波辐射加热促进稻草秸秆酸水解制备还原糖

以[Bmim]Cl离子液体为介质,研究了微波辐射加热对硫酸催化稻草秸秆水解的促进作用,并对水解产物中的还原糖进行了测定。着重考察了[Bmim]Cl离子液体用量、硫酸浓度、反应温度和反应时间等因素对还原糖收率的影响,并采用正交试验法对微波辐射下稻草酸水解条件进行了优化。结果表明,在[Bmim]Cl离子液体介质中,用微波辐射加热促进稻草酸水解制备还原糖的最佳条件是:[Bmim]Cl用量10.0ml,硫酸浓度10.0%,微波加热温度85℃,反应时间60min。在此条件下还原糖的收率可达到23.22%,而常规酸水解得到的还原糖收率仅为18.74%。通过显微镜和红外光谱对水解残余物与稻草原料进行分析后发现:水解后的稻草残渣变细、变薄,并且与稻草原料的结构基本一致,保留了较好的纤维素特征。

白腐真菌对稻草秸秆生物降解的研究

试验对白腐菌TK-X-03在固态培养条件下稻草秸秆的生物降解进行了研究。通过正交试验,确定葡萄糖、(NH4)2SO4和MnSO4的最适添加量分别为3%、0.015%、0.05%。稻草降解过程中赖锰过氧化物酶(MnP)、木质素过氧化物酶(LiP)、漆酶(Laccase)、纤维素酶和木聚糖酶的酶活在培养的第6、7、9、10和15d达到最高值,分别为1.06U/g、8.71U/g、0.054U/g、400U/g和0.26U/g。培养25d后,稻草秸秆中纤维素、半纤维素和木质素的降解率依次为25.1%、29.8%和55.1%。