生物油/预处理废旧PE复合改性沥青研究

为了解决废旧塑料改性沥青储存稳定性和低温抗裂性差等问题,采用双螺杆挤出机对废旧聚乙烯(PE)进行预处理,并将其与生物油复合制得生物油/预处理废旧PE复合改性沥青.采用离析试验、流变性能试验、荧光显微镜试验和傅里叶变换红外光谱试验分析了改性沥青的储存稳定性、低温抗裂性和高温稳定性.结果表明:经预处理后的PE密度与沥青密度相近,极性基团和C=C结构更多,化学活性增强,大大提高了废旧PE改性沥青的储存稳定性;生物油/预处理废旧PE复合改性沥青形成了连续的网状结构,进一步提高了废旧PE改性沥青的储存稳定性,并显著提升了其低温抗裂性,但降低了其高温稳定性.

生物质预处理催化热解制备液体燃料研究进展

随着能源需求的不断增长和环境问题的日益突出,生物质催化热解制备液体燃料技术成为一种可持续发展的能源利用方式。生物质直接热解生成的生物油成分复杂、热值低、含氧量高、酸性强,制约了生物油的应用。从热解机理、生物质预处理、催化剂和预处理和催化耦合技术等方面综述了影响生物油品质的主要因素。指出预处理技术普遍存在时间长的缺点,使用催化剂会导致生物油产率的降低,而预处理和催化耦合技术有望突破这2项技术难点;生物质快速热解定向制备富烃生物油、催化剂的选择与优化、预处理和催化耦合技术将是生物质快速热解制备高品质液体燃料的主要研究方向。

基于生物基衍生有机溶剂的木质纤维素预处理研究进展

木质纤维素类生物质是地球上最丰富的可再生资源,但纤维素、半纤维素、木质素三组分之间复杂的键合结构限制了其有效的转化利用。有机溶剂预处理是消除这种顽抗性的有效方法,其能有效拆解三组分、提高纤维素酶水解性能,并回收高纯木质素组分。随着对溶剂绿色和可持续性的要求,预处理有机溶剂正逐渐向生物基衍生溶剂方向发展,近期已有多种新型的生物基衍生溶剂预处理的报道。本文系统综述了基于Hansen溶度参数理论和CHEM21绿色溶剂指南的有机溶剂预处理体系设计,分别归类为均相体系、两相体系和多元相转化体系,归纳了生物基衍生预处理有机溶剂应用的研究进展,在此基础上探论了生物基衍生溶剂预处理面临的挑战和应用前景,以期为木质纤维素类生物质的有机溶剂预处理体系的设计和选择提供参考。

液氮低温预处理下生物质热解产物特性

生物质作为一种可再生能源,具有来源广、多功能、碳中和等特点。生物质的高值资源化利用有利于降低对高碳化石能源的依赖程度,保障国家能源安全,减少环境污染,符合中国“双碳”国家战略需要。热解作为生物质热化学转化的基础,是实现生物质能高值利用的最佳技术之一,但是存在生物油产率低与品质差的核心问题。针对以上问题,创新性将低温冷冻技术应用于生物质热解领域,提出“低温冷冻+快速热解”的生物质制油新方法,拟提高热解生物油产率和品质。以2种农作物秸秆为实验研究对象,采用液氮快速冷冻预处理方法,研究了低温预处理下生物质热解产物分布与组成的演变机理。实验表明,与常规热解相比,液氮低温预处理后生物质热解生物油产率升幅可达14.16%~23.73%,且低温预处理温度与生物油产率呈正相关关系,在-90℃低温预处理下生物油产率达最大值(22.3%~26.3%),超出铝甑法生物油产率8.50%~22.71%。液氮低温预处理对生物油成分分布有明显的转化作用,生物油组成中苯系物(BTEX)与酚类物质有明显上升,最大涨幅分别为43.61%和12.45%。液氮低温预处理抑制了生物质热解气中CO_(2)和CO的释放,成分占比降幅了7.2%~29.7%;促进CH_(4)和H_(2)的生成,成分占比提高了0.2%~14.7%。此外,低温预处理使固体产物元素组成中C元素质量分数增加,同时O元素质量分数下降,这有利于提高生物炭的可燃性,并降低其自燃风险。

TiO_(2)光催化预处理后树脂废水厌氧生物降解研究

为研究高浓度树脂废水的厌氧生物处理技术,采用厌氧生物法对TiO_(2)光催化预处理后树脂废水进行处理,并考察了葡萄糖共基质对废水中物质降解的影响。结果表明:驯化厌氧污泥对TiO_(2)光催化预处理后废水处理效果较好,COD最终去除率可以达到80%以上,与未预处理废水相比,COD去除率提高20~30个百分点;投加葡萄糖作为共基质,提高了微生物降解难降解物质的效率,TiO_(2)光催化预处理废水和未预处理原水中挥发酚去除率均提高10~15个百分点。

微生物培养体系预处理在MALDI-TOF MS快速鉴定血培养阳性病原菌的应用价值

目的分析微生物培养仪(HB&L)微生物培养体系预处理在基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术(MALDI-TOF MS)快速鉴定血培养阳性样本病原菌的临床应用价值。方法收集2022年1月至2022年12月安阳市人民医院实验室常规方法鉴定的120份血培养报警后单一细菌感染的阳性样本,所有样本均接受HB&L微生物培养体系预处理、分离胶促凝管法预处理,将传统方法的鉴定结果作为“金标准”对照,运用MALDI-TOF MS鉴定。对比HB&L微生物培养体系预处理、分离胶促凝管法预处理下MALDI-TOF MS快速鉴定的鉴定率;另外对比HB&L微生物培养体系预处理、分离胶促凝管法在不同分值下MALDI-TOF MS样本细菌菌属快速鉴定结果。结果HB&L微生物培养体系预处理下MALDI-TOF MS快速鉴定例数为116例,鉴定率为96.67%;分离胶促凝管法预处理下MALDI-TOF MS快速鉴定例数为92例,鉴定率为76.67%,两种预处理方法鉴定率对比差异有统计学意义(P<0.05);在3.000~2.300分值下HB&L微生物培养体系MALDI-TOF MS样本细菌菌属快速鉴定率均高于分离胶促凝管法,差异有统计学意义(P<0.05);在2.299~2.000、1.999~1.700、<1.700分值下两种预处理方法菌属鉴定率对比差异无统计学意义(P>0.05)。结论HB&L微生物培养体系是MALDI-TOF MS快速鉴定血培养阳性样本病原菌优质的预处理方法,可大幅提升鉴定率,值得应用。

预处理过滤性能对生物滞留设施污染负荷的影响研究

搭建3种不同土壤介质层的生物滞留设施,研究预处理设施的过滤效果对生物滞留设施污染负荷的影响,并针对预处理设施常用的过滤介质开展单次及累积污染物去除效果的研究。研究表明,预处理设施能够显著提升下游生物滞留设施的极限污染负荷和排空速率。预处理设施SS去除率从0%提高到40%时,生物滞留设施的极限污染负荷提升80%左右;预处理设施SS去除率从40%提高到60%时,生物滞留设施的极限污染负荷提升幅度开始减弱。从综合效益角度考量,建议预处理设施SS去除率为40%左右。

乙醇发酵预处理耦合生物炭强化城镇有机固废厌氧产甲烷

当前厌氧消化的核心技术原理是种间氢传递(IHT),其对扩散传质依赖高,在处理城镇有机固废(MOSW,主要包括餐厨垃圾和剩余污泥)时易受阻,导致厌氧产甲烷停滞。直接种间电子传递(DIET)对扩散传质依赖低,可取代IHT,成为城镇有机固废厌氧产甲烷的主要工作模式。乙醇型发酵预处理和投加碳基导电材料是促进厌氧消化中DIET的两大手段。以实际城镇有机固废为底物,采用乙醇型发酵预处理耦合生物炭的方法,对强化厌氧产甲烷性能进行探究。结果显示:(1)通过优化酿酒酵母培养时间、接种比及培养基组成,获得了酿酒酵母的最佳培养条件(培养时间为21.17 h,接种比为15%,每30 mL液体培养基组成为3.00 g葡萄糖、0.12 g蛋白胨、0.12 g酵母浸出粉及微量元素);(2)通过优化乙醇型发酵预处理的温度和酿酒酵母的接种比,获得了乙醇型发酵预处理的最佳工艺条件(最佳发酵温度为37℃,酿酒酵母接种比为20 mL/L);(3)设计半连续流厌氧消化实验,探究乙醇型发酵预处理耦合生物炭对城镇有机固废甲烷产量和底物去除的影响。相比于对照组,乙醇型发酵预处理(接种20 mL/L酿酒酵母)耦合生物炭(2 g/L)组的甲烷产量提高了102.50%,底物去除率提高了16.15%;(4)微生物群落分析发现,乙醇型发酵预处理耦合生物炭提高了Methanosaeta的相对丰度。优化了酿酒酵母的培养条件,确定了乙醇型发酵预处理的最佳温度和接种比,降低了经济成本。通过乙醇型发酵预处理耦合生物炭,构建了厌氧消化中DIET,强化了厌氧产甲烷,提高了城镇有机固废的资源化和减量化。

氯化胆碱类低共熔溶剂用于木质纤维素预处理的研究进展

丰富、可再生的木质纤维素生物质在代替化石资源制备化学品和功能材料方面具有巨大的潜力,但是,木质纤维素生物质的天然抗降解性严重制约着其有效利用,需要通过预处理打破木质纤维素的天然抗降解屏障,才能更好利用木质纤维素生物质。以低共熔溶剂(DESs)为溶剂的预处理技术是新兴的生物质预处理技术,在木质纤维素预处理方面展现出良好的应用前景。笔者综述了近年来氯化胆碱(ChCl)基DESs用于生物质预处理的研究概况,讨论了ChCl基DESs的物化性质与预处理性能之间的关联性,系统总结了以羧酸、醇、氨基或者酰胺基为氢键供体的DESs在木质纤维素预处理方面的应用,重点分析了预处理温度及时间、氢键供体的结构及其与ChCl的物质的量比、固液比等因素对预处理性能的影响。此外,还讨论了ChCl基DESs与其他辅助技术结合在生物质预处理中的应用、ChCl基DESs的回收、预处理后木质纤维素各组分的再生等。最后,展望了DESs预处理技术面临的挑战及可能的发展方向。

不同金属盐强化乙醇/水预处理对蔗渣酶解效率的影响

预处理过程可以破坏木质纤维素生物质的致密结构、降低生物抗性,是木质纤维素生物质经酶解制备糖基平台化学的重要步骤。该研究以蔗渣为原料,在预处理温度为160℃、预处理时间为10 min时,选取0.025 mol/L的不同金属盐FeCl_(3)、CrCl_(3)、AlCl_(3)、CuCl_(2)、FeCl_(2)、ZnCl_(2)、MnCl_(2)、MgCl_(2)、CaCl_(2)、NaCl、LiCl、Na_(2)CO_(3)对蔗渣进行乙醇/水预处理,并对预处理后样品进行酶解,探究不同金属盐强化乙醇/水预处理对蔗渣酶解效率的影响和规律,并进一步通过扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)和热重(thermogravimetric,TG)对蔗渣原料和预处理后的固体进行表征,探究金属盐强化乙醇/水预处理后蔗渣表面形貌与结构变化对酶解效率的影响,分析作用机理。结果表明:与原料甘蔗渣相比,不同金属盐强化乙醇/水预处理后样品中葡聚糖的质量分数从45.5%增加到77.2%,预处理后样品酶解48h后的葡萄糖得率也由51.14%增加到最高93.08%。其中,三价金属盐(FeCl_(3)、CrCl_(3)和AlCl_(3))对蔗渣酶解效率的提升最为显著,这可归因于三价金属盐强化乙醇/水预处理可以更加有效的去除蔗渣中的半纤维素和木质素,增加酶对纤维素的可及性。后续表征分析也表明经过三价金属盐(FeCl_(3)、CrCl_(3)和AlCl_(3))强化乙醇/水预处理后的样品比经过二价金属盐(CuCl_(2)、FeCl_(2)、ZnCl_(2)、MnCl_(2)、MgCl_(2)和CaCl_(2))和一价金属盐(NaCl、LiCl和Na_(2)CO_(3))强化乙醇/水预处理表面结构破坏更为彻底,结晶度相对增加最大,木素和半纤维素去除率最多,热稳定性也相对最高。该研究结果将为后续木质纤维素生物质的高效转化与利用提供参考。

生物质预处理技术研究进展

简述了不同预处理方法包括化学法、物理法和生物法在分离生物质各组分当中的应用,叙述了各预处理方法的优缺点,回顾了近年来基于传统的预处理技术在高效与环境友好等方面进行的工艺优化,从分离效率、预处理条件以及分离后各组分理化性质的变化分析不同的预处理工艺,高污染、利用率差仍是限制生物质综合利用发展的主要因素,并对未来生物质处理技术的发展方向进行了展望,指出了生物质的预处理技术应在高效率、环境友好以及循环利用的可控性方面进行新技术的研发,联合处理仍是今后生物质预处理技术的一个重要发展方向。

木质纤维素预处理技术研究现状与展望

木质纤维素是自然界中最丰富的可再生资源,可用于生产燃料乙醇、生物柴油等能源产品,也是制备化学品和造纸的主要原料。木质纤维素主要由纤维素、半纤维素和木质素组成,复杂的化学结构限制了其高效利用,故必须对其进行预处理,去除木质素、半纤维素等不可溶物质,从而使其更易被酶水解成可发酵的糖,进而提高木质纤维素的降解转化率。预处理技术可以改变木质纤维原料的内部结构和表面性质,为后续的酶解糖化创造良好条件。从物理、化学、生物、联合处理等4个方面全面综述了不同木质纤维素预处理技术的研究现状,总结了其预处理效果和优缺点,并展望了其未来的研究方向,旨在为木质纤维素生物质降解利用研究提供参考。

木质纤维素预处理方法的研究进展

木质纤维素主要包括纤维素、半纤维素和木质素,同时也含有少量的果胶、树脂、蛋白质和其他可提取物质以及无机灰分。高效利用木质纤维素制备高附加值化合物,对缓解未来能源紧缺的问题有着重要意义。但纤维素、半纤维素和木质素之间复杂的交织结构,导致可利用组分无法高效转化。因此,木质纤维素的预处理技术作为生产高附加值产物的上游工艺亟待获得重视与应用,以“疏松”或“打破”木质纤维素的晶体结构,增加各组分可及度和反应位点,提高反应效率。本文详细阐述了国内外物理法、化学法、生物法及联合处理法等木质纤维素预处理方法的研究进展,总结了各类预处理方法的优缺点,展望了木质纤维素预处理的未来发展前景,为木质纤维素预处理技术提供新思路。

洗涤预处理对玉米秸秆在二氧化碳气氛下水热转化的影响

为实现生物质水热高值转化,阐明洗涤预处理对生物质在二氧化碳气氛下水热转化的影响,该研究利用不同溶剂(去离子水、乙酸以及盐酸)对玉米秆进行了洗涤预处理,并在二氧化碳气氛下对处理前后的样品进行了水热试验(水热条件:3.7 MPa、270℃)。研究表明:洗涤预处理可以有效脱除生物质中的无机质元素,从而可以提升二氧化碳在水热液相中的溶解度,最终促进了半纤维素及纤维素在水热过程中的水解并同时抑制了其水解产物的进一步裂解。在各洗涤溶剂中,乙酸不仅可以很好地实现无机质的脱除,而且可以较好地保留生物质中的有机组分,因此,乙酸洗涤后的水热生物油显现出了对纤维素及半纤维素水解产物最佳的富集效果,生物油中以纤维素及半纤维素水解产物(糠醛及5-羟甲基糠醛)为代表的醛类物质的质量分数由玉米秆原样中的14.31%上升至了乙酸洗玉米秆中的39.45%。该研究对深入揭示二氧化碳气氛下的生物质水热转化机理具有重要意义。

木质纤维素预处理技术研究进展

世界范围能源短缺和环境恶化的双重压力促使寻找化石燃料替代品以缓解全球能源危机和解决地球环境问题,实现人类社会可持续发展具有重要意义。木质纤维素作为地球上唯一可再生的有机碳源,储量大、分布广、成本低,具有替代化石能源的潜力。然而木质纤维素的“顽抗”特性制约着其高效能源化利用。本文综述了近年来木质纤维素的预处理技术,包括物理、化学和生物法以及联合处理法等,同时简要介绍了各预处理方法的作用机制,并就其优缺点进行了分析总结,旨在为木质纤维素更高效开发利用提供参考。

两种消化内镜水气管道预处理方法的效果比较

目的:对比两种胃镜水气管道预处理方法的清洗效果和喷嘴堵塞情况。方法:将100条胃镜随机分为对照组和试验组,每组50条。其中试验组内镜使用后经初步擦拭后更换A/W按钮对水气管道和喷嘴进行冲洗,对照组内镜使用后经擦拭后直接使用水气按钮进行冲洗。两组内镜均对水气管道采样后使用ATP生物荧光法检测,观察统计内镜喷嘴的堵塞情况和处理时间。结果:预处理后,对照组内镜的ATP值高于试验组,差异有统计学意义(P<0.05);对照组和试验组内镜喷嘴堵塞发生率差异无统计学意义(P>0.05);对照组床旁预处理时间(30 s)短于试验组(81 s),差异有统计学意义(P<0.05)。结论:更换AW按钮会增加床旁预处理流程的操作步骤和时间,但有利于降低水气管道的生物负载。

氨吹脱-混凝协同活性炭吸附-Fenton氧化工艺预处理老龄垃圾渗滤液

针对老龄垃圾渗滤液成分复杂、可生物降解性差、氨氮浓度高等特点,文章采用氨吹脱-混凝协同活性炭吸附-Fenton氧化工艺对其进行预处理,研究生石灰投加量、pH值、液体PFS(聚合硫酸铁)投加量、活性炭投加比及H2O2投加量等不同因素对垃圾渗滤液中COD(化学需氧量)和氨氮去除效果的影响。试验结果表明,在生石灰投加量为10 g/L,pH值为7~8,液体PFS投加量为20 mL/L、活性炭投加比为1‰、H2O2投加量为2 mL/L的条件下,垃圾渗滤液的COD和氨氮的平均去除率分别达到79.2%和77.7%。

高毒高浓度医药化工废水预处理技术探讨分析

探讨医药化工废水处理中解毒的关键任务,着重分析目前最广泛应用的Fenton氧化工艺和新型的MCHS生物预处理工艺,并比较评估这2种工艺在废水处理中的优劣势和应用前景。结果显示,MCHS生物预处理工艺相较于Fenton氧化工艺具有较高的效果,对COD的去除率为70%~85%、总氮的去除率为20%~40%。由于MCHS生物预处理工艺具有运行成本较低、过程控制简单、安全性高、抗冲击能力强等优点,因此通过深入研究和探讨希望能为高毒性、高浓度化工废水的预处理提供有益的参考和指导,进一步推动环境保护和可持续发展的进程。

煤泥不同预处理方式对其微生物降解过程的影响研究

利用超声波、硝酸及超声波→硝酸3种方式分别对煤泥进行预处理,得到超声波预处理煤泥(CMN)、硝酸预处理煤泥(XMN)和超声波→硝酸预处理煤泥(CXMN),再采用苍白杆菌属对预处理前后的煤泥进行微生物降解,研究煤泥预处理方式对煤泥微生物降解过程的影响。实验结果表明:经过预处理的煤泥微生物降解效果均比未经预处理的煤泥(MN)微生物降解效果好,其中CXMN的降解率最高,为30.03%,超声波→硝酸预处理方式中超声波所用功率为200 W,时间为2 min,硝酸的浓度为8 mol/L;通过傅立叶红外光谱仪(FTIR)对原煤泥及不同预处理方式后的煤泥进行表征,发现经过预处理的煤泥芳香度、芳香环缩合度均降低,含氧官能团含量均增加,说明超声波和硝酸可以破坏煤泥中的芳香环结构、降低芳香环缩合度、增加煤泥表面含氧官能团含量;扫描电镜分析结果发现,CMN出现裂缝,XMN出现层状结构,CXMN呈粉末状,不同方式预处理后煤泥结构的改变有利于煤泥与微生物接触,从而提高煤泥的降解率;氮吸附分析结果发现,CMN与MN相比,孔径减小、孔体积增大、孔隙率增加,XMN孔体积和孔径较MN孔体积和孔径变化不大,CXMN孔体积和孔径较CMN孔体积和孔径均增大;采用气相色谱-质谱联用仪对不同预处理方式煤泥降解的液相产物进行表征,发现苍白杆菌属降解不同方式预处理后煤泥液相产物中的化合物组成相似,都包含烷烃类、酯类、醛酮类、羧酸类等物质。

高温预处理联合生物炭对猪粪堆肥中抗生素消减和重金属钝化的促进作用

堆肥过程中抗生素和重金属等有毒有害物质的阻控是有机肥品质提升和安全利用的重要前提。本研究采用高温预处理联合生物炭堆肥技术,系统分析了猪粪堆肥腐熟效果、抗生素消减规律和重金属钝化作用。结果发现,高温预处理联合生物炭堆肥明显加速了猪粪腐熟进程,腐熟时间最多可缩短13.6 d;腐殖化程度显著提升,腐植酸含量提高13.5%,胡富比提高了0.96倍;高温预处理联合生物炭堆肥可实现抗生素的高效降解,在堆肥14 d后四环素类抗生素去除率达100.0%,28 d后喹诺酮类抗生素去除率达100.0%,磺胺类抗生素去除率达99.0%,比其他处理缩短了14~28 d;高温预处理联合生物炭堆肥可有效钝化猪粪中的重金属,Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As和Ni的钝化率最高分别为53.8%、51.6%、48.3%、35.8%、55.0%、53.8%和58.9%,比其他处理提高0.9~19.4个百分点。研究表明,高温预处理(90℃,4 h)联合生物炭(10%)堆肥可明显加快猪粪的腐熟,有效降低其中典型抗生素含量,并提高重金属的钝化率。