Ca(OH)_2预处理对水稻秸秆沼气产量的影响(英文)

生物质材料经碱预处理后的发酵效率和甲烷产气量明显增加。为了提高预处理技术的经济效益及简化其工艺流程,利用自行设计的可控性恒温发酵装置,以秸秆为发酵原料,研究发酵沼液以及Ca(OH)2预处理对于水稻秸秆厌氧发酵产气量的影响。结果表明,与对照相比,沼液和Ca(OH)2预处理后的水稻秸秆木质素、半纤维素和纤维素含量显著降低,产气量明显提高。其中,Ca(OH)2预处理的产气量高于沼液预处理,8%浓度的Ca(OH)2下的秸秆产气量最高,为14374mL,比对照增加100.91%。该研究认为采用Ca(OH)2预处理水稻秸秆不仅简洁方便,成本低廉,而且具有较高的沼气产量,因此,可作为提高户用沼气产气效率的方法。

NaOH预处理对玉米秸秆纤维结构特性和酶解效率的影响

为研究不同温度下Na OH预处理对玉米秸秆纤维结构特性和酶解得率的影响,为确定纤维原料碱法预处理的适宜条件提供理论依据,采用稀Na OH溶液对玉米秸秆分别在60、80、105℃下预处理,测定了预处理前后纤维原料的化学组成和酶解得率,并采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(IR)对预处理前后玉米秸秆的纤维结构进行了表征。结果表明:Na OH预处理能够有效脱除玉米秸秆中木质素,增加纤维素和半纤维素比例,提高纤维素结晶度,产生的润涨作用导致纤维束状结构疏松。Na OH 80℃预处理1 h后,玉米秸秆中纤维素结晶度达到63.7%,60 h的酶解得率达到71.4%;碱处理温度进一步升高则会充分暴露纤维表面纹孔,同时使纤维素分子内氢键重新形成,容易进一步损失半纤维素,降低纤维素的润涨程度,从而降低酶解效率。80℃条件下碱处理能够有效改善玉米秸秆纤维结构,提高其转化利用效率。

Ca(OH)_2固态温和预处理对玉米秸秆厌氧消化的影响

为了探索绿色高效的预处理技术,该文研究了Ca(OH)_2固态温和预处理对玉米秸秆溶出物组分和物理-化学结构以及厌氧消化性能的影响。结果表明:提高处理温度能降低纤维素和半纤维素含量,提高木质素含量,但对提高还原糖含量和比表面积作用不大;碱能提高纤维素含量,降低木质素和半纤维素含量,对提高还原糖含量和比表面积效果显著。经过预处理,玉米秸秆的累积沼气产量均有所增加,但不是碱含量越高越好。60℃,6%Ca(OH)_2预处理条件下的产气效果最好,累积沼气产量和单位VS产气量最大,分别为3468.5m L和271.08m L/g VS。

不同预处理条件对水稻秸秆厌氧消化产气性能的影响

为探索合理的预处理方法以实现水稻秸秆的高效厌氧消化,笔者研究了NaOH,H_2SO_4与纤维素酶处理3种预处理方法对水稻秸秆厌氧消化产气性能的影响。将经预处理的60 g干物质的水稻秸秆放入发酵瓶中,在恒温(35℃±1℃)下进行沼气发酵试验。比较不同质量分数的NaOH,H_2SO_4,不同投加量纤维素酶预处理水稻秸秆的厌氧发酵效果,综合原料分解程度、总产气量、气体组分含量变化等指标,得出6%NaOH,2%H_2SO_4,纤维素酶添加量为40 U·g-1TS的预处理效果要分别优于同一组中其余质量分数的NaOH,H_2SO_4和不同添加量的纤维素酶;对比不同处理方法预处理水稻秸秆厌氧发酵产沼气的效果,经过纤维素酶预处理的单位固体发酵产气量、底物分解率、甲烷体积百分数总体表现优于对照组、NaOH以及H_2SO_4预处理组。因此,生物预处理可能成为今后水稻秸秆沼气工程较理想的预处理方法。

粉煤灰水热合成A沸石及其生长机理研究

通过对粉煤灰水热制备A型沸石实验和晶体生长过程的研究,发现了A型沸石新的生长过程,并由此提出了新的水热法合成A型沸石的生长机理。实验证明,粉煤灰煅烧特别是加碱煅烧能提高其反应活性,并揭示了水热体系中A型沸石的生长经历了粉煤灰颗粒的溶解→Al(OH)3沉淀→Al(OH)3沉淀溶解→硅铝酸盐凝胶→集聚→初晶(晶核)→完整晶体等阶段。硅铝酸盐凝胶的集聚是形成晶核的基础,晶核及小颗粒的集聚则是A型沸石晶粒长大的主要方式。

Fenton-活性炭工艺预处理高浓度聚乙二醇废水研究

为提高高浓度聚乙二醇(PEG)废水的可生化性,在传统Fenton工艺的基础上结合活性炭组成Fenton-活性炭工艺对废水进行预处理。研究了活性炭在反应体系中的作用,并以PEG的去除率和m(BOD5)/m(COD)作为评价指标,考察活性炭投加量、H2O2投加量、n(Fe^(2+))/n(H_(2)O_(2))、初始pH值对预处理效果的影响。结果表明,活性炭在反应体系中主要作为催化剂催化Fenton反应快速产生·OH,·OH的产生量与产生率均高于传统Fenton法。当活性炭投加量为0.2 g/L、H2O2投加量为1 mL/L、n(Fe^(2+))/n(H_(2)O_(2))=0.11、pH值为2.4时,PEG去除率与m(BOD5)/m(COD)分别可达72.4%和0.46,较传统Fenton法分别提升10%和32%。

果皮废弃物木质纤维素水解实验分析

为了研究果皮废弃物(柚子皮、橘子皮、香蕉皮)Na OH预处理与酶水解的效率,探讨三种果皮混合酶水解的可行性。第一步选择原料进行前处理和不同浓度(0.5%、1%的Na OH)的碱预处理;第二步通过选取较优预处理(1%的Na OH预处理)样品,根据配方试验设计的单纯形格子点设计的方法制样,建立混合样品比例进行酶水解实验分析。通过测定计算样品水解率,得出酶Accellerase1500对香蕉皮的选择性最强;验证了三种果皮混合酶水解的可行性,对实际的生物质乙醇的生产具有重要的参考价值。

预处理对废纸脱墨浆氢氧化镁基碱源过氧化氢漂白影响的研究

进行了酸预处理和螯合预处理后废纸脱墨浆Mg(OH)2基碱源H2O2漂白实验的研究,对比探讨了两种预处理方法对废纸脱墨浆Mg(OH)2基碱源H2O2漂白的影响。研究结果表明,经过酸或螯合预处理,未漂浆中金属离子含量呈现不同程度的下降,螯合处理比酸处理能更有效地控制废纸脱墨浆中过渡金属离子的含量。在相同氢氧化镁取代率的条件下,螯合预处理比酸预处理后的过氧化氢漂白消耗更少的过氧化氢,产生更少的COD;螯合预处理比酸预处理后的过氧化氢漂白浆的抗张指数高(1.8 3.5)N·m/g,而酸预处理比螯合预处理后的过氧化氢漂白浆的白度高(0.8%1.3%)ISO。

NaOH预处理对杂交狼尾草厌氧发酵产沼气的影响

研究了Na OH预处理对杂交狼尾草厌氧消化制沼气的影响。采用质量分数分别为0%、2%、4%、6%和8%的Na OH溶液对杂交狼尾草进行碱预处理,在中温(35℃)、TS质量分数6%、接种率20%及初始p H为7.0条件下,进行厌氧发酵实验。对比了处理前后原料木质纤维素含量,探讨了不同浓度预处理对发酵过程沼气产量、甲烷浓度、p H以及产气速率的影响。结果表明,Na OH预处理有助于提高杂交狼尾草厌氧发酵的产气量和产气速率,其中4%Na OH预处理为较优条件。经4%Na OH溶液常温浸润24 h后,杂交狼尾草木质素降解率最大,比未处理实验组提高了31.2%;厌氧发酵总产气量比未处理实验组提高了31.6%。

热碱预处理对菊芋茎秆组成和酶水解影响

为了深入了解菊芋茎秆用于生物能源转化的潜力,在对菊芋茎秆的全秆、韧皮以及髓芯的组成分析基础上,采用不同浓度的Na OH在121℃对菊芋茎秆进行预处理,并对预处理后的茎秆进行酶水解。结果表明:菊芋茎秆具有较高木质素含量(32.0%),且韧皮中木质素含量最高;茎秆中碳水化合物总含量与传统农作物秸秆相当,但纤维素含量相对较高(40.5%),半纤维含量相对较低(19.6%)。经不同浓度Na OH预处理后,相对于未处理茎秆,全秆、韧皮以及髓芯中木质素含量分别降低13.1%–13.4%、8.3%–13.5%和19.9%–27.2%,半纤维素含量分别降低了87.8%–96.9%、87.6%–95.0%和74.0%–90.2%。纤维素含量在全秆、韧皮和髓芯中相应增加了56.5%–60.2%、52.2%–55.4%和62.7%–73.2%。酶水解的结果显示,增加预处理过程中Na OH的浓度,全秆和韧皮的水解率可被提高2.3–2.6倍和10.3–18.5倍。虽然热Na OH预处理可以有效地改善髓芯水解性能,但经过高浓度的Na OH(2.0 mol/L)预处理,髓芯的水解性能下降明显。由此可见,菊芋用于生物能源转化技术中,热碱法可较好地适用于菊芋秸秆预处理。提高碱浓度,有利于半纤维素和木质素的去除,并实现酶水解糖化产率的提高。但鉴于碱浓度过高会造成髓芯糖产率降低,热碱预处理菊芋秸秆工艺条件需进一步优化。