基于制浆废液和麦草废渣的生物质颗粒燃料预测模型的建立及分析

以麦草制浆备料工段中产生的麦草废渣和制浆过程产生的制浆废液为原料,通过混合压缩成型工艺制备麦草废渣颗粒燃料,以期提高制浆造纸工业废弃物的利用价值。为探究制浆废液对生物质颗粒燃料成型的影响机制,参照麦草废渣组分,将粉末状商业纯纤维素和半纤维素在质量比10.17∶7.62下与制浆废液混合,制备生物质颗粒燃料模型,并通过曲线拟合建立生物质颗粒燃料预测模型,探究制浆废液中固形物含量对颗粒燃料成型性能及其物理性能的影响机制。结果表明:制浆废液可以提高燃料颗粒间的黏结力,有利于颗粒燃料成型,改善了麦草废渣颗粒燃料的物理性能。当制浆废液固形物含量为10.28%时,麦草废渣颗粒燃料显示出较好的物理性能,其抗渗水性为84.90%,压缩应力为1.45 MPa。生物质颗粒燃料预测模型对麦草废渣颗粒燃料物理性能的预测结果误差小于5%,显示出较高的预测精度。研究结果可为生物质颗粒燃料的制备技术提供理论参考,同时为制浆造纸工业废弃物的综合利用提供新思路。

生物化学机械法制浆过程麦草废渣基棒状颗粒燃料的性能分析

为提高农业废弃物麦草全组分资源化利用效率,本研究将生物化学机械法制浆过程产生的麦草废渣和制浆废液进行混合,利用液压成形技术制备了麦草废渣基棒状颗粒燃料(简称颗粒燃料),探讨了麦渣粒径和废液添加量对颗粒燃料形貌、稳定性、物理性能和燃烧性能的影响。结果表明,颗粒燃料制备的较优工艺条件为:麦渣粒径范围[0.22,0.90)mm,制浆废液添加量36.31%。该条件下制备的颗粒燃料具有较好的稳定性、物理性能和燃烧性能,其松弛密度为1.50 g/cm^(3),抗跌碎性为99.94%,抗渗水性时间为105 min,横向抗压强度为75.1 MPa,径向抗压强度为1.53 MPa,热值为11 715 J/g,燃烧时间可达99 s。

废液添加量对麦草废渣颗粒燃料成型及性能的影响

为了提高麦草制浆过程废弃物的资源化利用价值,采用液压压缩成型方法将备料工段麦草废渣和生物机械制浆废液混合处理后放入模具在室温、成型压力为10MPa和保压时间3min条件下制备成直径为13mm的麦草废渣颗粒燃料,并在密封袋中进行平衡。探究了废液添加量(麦草废渣和废液混配质量比)分别在1:1、1:5、1:10、1:15和1:20时对麦草废渣颗粒燃料的密度、抗跌碎性、横向抗压强度、径向抗压强度和抗渗水性的影响,以此来表示废液添加量对麦草废渣颗粒燃料的成型效果的影响。同时通过对其灰分、实际燃烧时间和燃烧热值测定,分析研究其燃烧性能,最后综合考虑成型效果及燃烧性能,优化出麦草废渣颗粒燃料在混合制备过程的中试验参数。结果表明:当麦草废渣和废液混配质量比为1:10时,制备的麦草废渣颗粒燃料的物理化学性能较优,其松弛密度高达1.24 g/cm^(3),抗跌碎值达到98.88%,横向抗压强度为69.71MPa,径向抗压强度为1.23MPa,抗渗水能力为10min,灰分为22.91%,燃烧火焰在点火110s后熄灭,热值为14689 J/g。研究可为生物质颗粒燃料的制备提供数据参考。

造纸废弃物麦草废渣高温自水解预处理对酶水解性能的影响

对造纸废弃物麦草废渣进行高温自水解预处理,并对预处理后的麦草废渣进行组成分析和酶解,以纤维素和木聚糖的酶解得率为考核指标,研究了不同自水解预处理条件对麦草废渣酶解的影响。研究表明,预处理后麦草废渣的化学组成和物理结构均发生了改变,纤维素的含量增加,比表面积增大且促进了纤维素的酶解。酶解结果显示,温度对预处理麦草废渣的酶水解得率有着极其显著的影响。以200℃自水解预处理60 min的麦草废渣为酶水解底物(质量浓度50 g/L),添加纤维素酶35 FPIU/g(以纤维素计,下同)、β-葡萄糖苷酶25 IU/g、木聚糖酶120 U/g及2 g/L聚乙二醇(PEG6000),酶解体系50 m L,于50℃酶解36 h,其纤维素和木聚糖酶解得率分别达86.29%和74.03%,是麦草废渣经170℃自水解40 min后酶解得率的2.3倍和2.8倍。

对甲基苯磺酸预处理麦草备料废渣制备纳米纤维素?

以麦草备料废渣为原料,经对甲基苯磺酸水解和盘磨机械处理得到纤维素纳米纤丝,并采用化学组分分析、扫描电子显微镜、原子力显微镜、X-射线衍射仪和热重分析仪研究探讨灰分和木质素含量对纳米纤维素形态、尺寸、结晶度和热稳定性的影响。结果表明,经过水洗涤和酸水解处理后麦草备料废渣的木质素含量从18.56%减少到10.05%;同时,麦草备料废渣原料结晶度从50.5%升高到59.1%。原子力显微镜观察表明,灰分和木质素含量越低,得到的麦草备料废渣纤维素纳米纤丝分散性越好,尺寸分布越均匀,微纤丝平均直径在60 nm左右。热重分析表明,得到的纤维素纳米纤丝在500℃后仍有高达36.3%的残余率,说明该方法用于制备麦草备料废渣可以成功制得纳米纤维素,且反应条件温和,对结晶度损害小。

亚硫酸铵预处理提高麦草备料废渣的酶水解效率

为高效经济利用制浆厂的备料废渣,研究了亚硫酸铵预处理对麦草备料废渣主要化学成分及酶水解糖化效率的影响。结果表明,原料的木素脱除率随预处理温度升高和亚硫酸铵用量增加而提高,半纤维素的降解受温度影响较大,纤维素在预处理中几乎没有降解。在本研究范围内,随着预处理强度的增大,碳水化合物的酶水解糖转化率先上升后下降,相比于提高温度,增加亚硫酸铵用量对提高酶水解效率的影响更为显著。麦草备料废渣在165℃下用16%亚硫酸铵预处理,经PFI磨磨浆得到的底物,其酶水解(以聚葡萄糖为基准的酶用量为40 FPU/g)聚葡萄糖和聚木糖转化率分别为88.9%和44.9%,总糖转化率为67.0%。

稀硫酸水解预处理对麦草制浆备料废渣酶水解糖化的影响

以制浆厂麦草备料废渣为原料,探讨了稀硫酸水解预处理对其主要化学成分及酶水解糖化效率的影响。结果表明:麦草备料废渣经170℃自水解预处理后,酶水解效率较低;预处理中加入不同量的稀硫酸水解有利于促进麦草备料废渣的酶水解糖化。未经洗涤直接磨浆得到的预处理浆料的酶水解总糖得率高于经水洗后的浆料。预处理后物料不经洗涤直接酶水解的总糖转化率随预处理酸用量的增加呈先升后降的趋势,经稀硫酸水解(H2SO4质量分数0.32%,170℃)和PFI磨浆(8 000 r)预处理得到的麦草备料废渣浆料,未经洗涤在酶用量20μmol/(min·g)下酶水解,其葡聚糖和木聚糖转化率分别为71.9%和73.9%,总糖转化率达到最大值(近70%)。