复合微生物菌剂对玉米秸秆的预处理与厌氧产气性能的研究

利用乳酸菌、EM菌、黑曲霉、白腐菌、草酸青霉及木霉组成的复合微生物菌剂CM-2对玉米秸秆进行预处理试验与厌氧发酵产气试验.将复合微生物菌剂按比例加入玉米秸秆中处理30d,试验结果测得纤维素降解率达52.94％、半纤维素降解率为33.33％、木质素降解率为2.67％.经过复合微生物菌剂CM-2预处理后的玉米秸秆与牛粪按照...     

碱预处理后的玉米秸秆发酵生产燃料乙醇

采用玉米秸秆为原料,先氢氧化钠进行预处理后,再加入纤维素酶与酵母进行乙醇发酵。首先通过单因素试验,确定了酵母菌接种量、发酵时间、发酵温度、发酵p H四因素对乙醇的最佳影响程度。再采用四因素三水平的正交实验确定发酵的最佳组合条件。结果表明,乙醇发酵最佳工艺条件为酵母接种量6环、发酵时间36 h、温度38℃、p H=4.8,此时乙醇浓度值为12.5432 mg/m L。     

酸碱预处理对辣椒秸秆厌氧消化性能的影响

为资源化利用辣椒秸秆,本文以废弃辣椒秸秆为原料,进行了中温(35±0.5)℃批式厌氧消化试验,通过研究不同浓度(0.2～0.8 mol/L) HCl、NaOH溶液预处理对辣椒秸秆产甲烷性能的影响,探讨HCl和NaOH溶液在辣椒秸秆厌氧消化应用中的可行性。结果表明：酸碱预处理均对辣椒秸秆木质纤维素有一定的降解作用,其中NaOH溶液预处理的降解效果更好,对纤维素、半纤维素及木质素的降解率分别达到了8.63%～18.83%、15.33%～44.25%和19.44%～38.92%。同时,酸碱预处理均能改善辣椒秸秆的产甲烷性能,其中NaOH溶液预处理效果优于HCl溶液预处理,0.4 mol/L NaOH溶液预处理获得了最大累积甲烷产量,为122.53 mL/g,较对照提高了79.29%。研究显示,低浓度NaOH溶液预处理是一种能够提高辣椒秸秆厌氧消化性能的方法。     

微波辅助预处理对玉米秸秆酶解的影响

研究了微波辅助硫酸、氢氧化钠预处理对玉米秸秆酶解糖得率的影响,并对温度、酸碱添加量、预处理时间、液固比4个因素进行了单因素试验分析。结果表明预处理的最佳条件为：微波-硫酸预处理时,温度190℃,硫酸质量浓度为10 g/L,预处理时间3 min,液固比20(硫酸体积(mL)与玉米秸秆质量(g)之比)条件下,预处理得糖率及酶解得糖率分别为44.6%和30.3%;微波-氢氧化钠预处理时,温度130℃,氢氧化钠质量浓度15 g/L,预处理时间7 min,液固比30(氢氧化钠溶液体积(mL)与玉米秸秆质量(g)之比)条件下,预处理得糖率及酶解得糖率分别为1.5%和80.0%。     

玉米秸秆中半纤维素的微波-碱预提取工艺

研究了玉米秸秆中半纤维素的微波-碱预提取工艺。实验结果表明:与碱预提取相比,微波-碱预提取不仅能提高半纤维素得率(增幅为10%~30%),还能提高半纤维素的提取速率,处理时间从2 h甚至是20 h加快到20 min。还研究了液固比(每克秸秆对应加水的毫升数)、碱用量(每克秸秆对应加入氢氧化钠的克数)、处理时间、微波功率以及温度等因素对半纤维素得率的影响,得到了最优提取条件为:液固比20、碱用量1.5、处理时间20 min、微波功率1167 W,秸秆粒径40目。此外,采用红外光谱对所提取的半纤维素进行分析,探讨了微波-碱预提取工艺机理。     

热—碱联合处理改善污泥厌氧消化性能的研究

针对污泥厌氧消化过程中水解速率缓慢的问题,采用热—碱联合的处理方式处理污泥,分别考察热碱处理温度、时间、pH等因素对污泥的破解效果,以污泥上清液中溶解性蛋白质、溶解性多糖、SCOD及COD溶出率来表征对污泥的破解程度,通过生化甲烷势(BMP)试验来评价热碱处理对厌氧消化性能的改善。结果表明,剩余污泥经过热碱处理后COD溶出率、SCOD、溶解性蛋白质及溶解性多糖浓度明显升高,高温及强碱性条件对破解污泥有明显效果,在pH=12、 90℃的条件下处理120 min破解效果最佳,经过预处理的污泥厌氧消化20 d累积甲烷产量1 508 mL,甲烷产率为70.07 mL/g,未处理污泥累积甲烷产量547 mL,甲烷产率为24.14 mL/g,热碱处理后污泥厌氧消化性能得到明显提升。     

煅烧温度对氢氧化钙溶液处理过的玉米秸秆灰活性的影响

本研究评估了煅烧温度对玉米秸秆灰火山灰活性的影响。将经500℃、700℃、850℃煅烧后的玉米秸秆灰样品分别在氢氧化钙溶液中溶解6个小时,并得到其残留样品。用Fourier变换红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱对玉米秸秆灰样品和玉米秸秆灰残留样品进行分析,确定化学键形式、矿物组成、微观结构和Si 2p转化行为,并研究了玉米秸秆灰-氢氧化钙混合溶液的电导率、pH值、电导率损失随溶解时间的变化规律。玉米秸秆灰的主要氧化物成分为二氧化硅和氧化钾。与其他煅烧温度相比,经500℃煅烧后的玉米秸秆灰Si4+溶解度含量较高。由于玉米秸秆灰在700℃下含有较多的KCl,有加快反应速率的作用,因此经700℃煅烧的玉米秸秆灰与氢氧化钙混合溶液的电导率和电导率损失均高于其他煅烧温度。玉米秸秆灰样品中检测有水化硅酸钙,玉米秸秆灰残留样品中发现有较小的立方形和接近球形的水化硅酸钙颗粒。总的来说,在500℃下玉米秸秆灰具有最佳的火山灰活性但要考虑凝聚的影响。     

碱法-酶法处理玉米秸秆的制糖工艺研究

以天然玉米秸秆为原料研究碱法-酶法制糖工艺,考察了碱预处理条件对样品组分变化、酶解效率和总糖得率的影响。试验结果表明,碱预处理具有良好的木素脱除效果,但会伴随半纤维素的损失,为了获得高的总糖得率,必须适当降低预处理强度。试验范围内固液比1∶10,预处理条件为1.5 % NaOH,80 ℃下反应1 h时,总糖得率最高。固相中保留了近100 %纤维素和6958 %半纤维素,木素去除率为54.84 %。预处理样品在底物质量浓度30 g/L,酶用量为纤维素酶15 μmol/(min·g),纤维二糖酶30 μmol/(min·g),水解48 h,纤维素酶解得率从24.18 % 上升至71.29 %,半纤维素酶解得率达到78.85 %。整个工艺总糖得率为66.86 %,较未处理样品提高46.66 %。     

金属离子及表面活性剂对纤维素酶水解预处理玉米秸秆的影响

研究了不同的金属离子及表面活性剂对纤维素酶水解的影响,试验表明添加某些金属离子及表面活性剂能够促进纤维素酶的水解,其中Cu2 和Tween80促进效果最佳。50g反应体系在pH 5.0、温度50℃、预处理玉米秸秆（PCS）10 wt%、1300纤维素酶(泽生科技)加入量1g条件水解3 h,添加20 mg/L Tween80的水解液中还原糖浓度比不加Tween80时提高21.3%;添加0.13 mmol/LCu2 的水解液中还原糖浓度比不加金属离子时提高38.2%。     

预处理温度对玉米秸秆暗发酵制氢性能的影响

为了比较不同预处理温度对玉米秸秆暗发酵制氢性能的影响,在不同温度（40、80、120、160 ℃和200 ℃）下,采用1% H₂SO₄和2% NaOH两种试剂分别对玉米秸秆进行预处理,再进行中温暗发酵实验,接种物来源于以猪粪为原料的厌氧消化后的沼液。结果表明：最佳的预处理条件为80 ℃下,采用1% H₂SO₄对玉米秸秆预处理60 min,其单位总固体（TS）产氢量达到27 mL/g,比未预处理玉米秸秆提高了56.27%,且最大产氢速率最高可达到15.42 mL/h,比未预处理玉米秸秆的最大产氢速率提高了83.57%。玉米秸秆产氢最适宜的pH值范围为5.0~5.5,不同预处理温度会对产酸量和产酸的组分造成影响,发酵类型均为丁酸型发酵。因此,预处理温度是影响暗发酵制氢性能的一个重要因素。     

添加铁氧化物和活性炭对玉米秸秆两相厌氧消化性能和微生物学特性影响研究

为了提高玉米秸秆厌氧消化性能,将铁氧化物（Fe₂O₃,Fe₃O₄）和活性炭分别添加到玉米秸秆两相厌氧消化系统中的酸化相和甲烷相进行试验。结果表明,在酸化相和甲烷相中分别添加Fe₃O₄粉末和活性炭粉末（PAC）的试验组效果最佳。Fe₃O₄粉末添加到酸化相后,挥发性脂肪酸（volatile fatty acids,VFAs）与乙醇的总含量比对照组中两者的总含量提高了25.4%。酸化结束后加入活性炭粉末继续进行甲烷化试验,玉米秸秆累积产甲烷量达到7 965 mL,比对照组提高了27.8%。与对照组相比,添加Fe₃O₄粉末和活性炭粉末试验组的t₈₀（累积产甲烷量达到总甲烷产量的80%所用的时间）缩短了8 d,电导率提高了33.3%。从微生物群落角度分析,在Fe₃O₄+PAC试验组中,细菌优势菌属为Clostridium_sensu_stricto_1,古菌优势菌属为Methanobacterium,可以提高H₂利用率并且促进厌氧过程中的直接种间电子传递（direct interspecies electron transfer,DIET）。因此,Fe₃O₄粉末和活性炭粉末的添加可以有效提高玉米秸秆厌氧消化产甲烷潜力。     

预处理促进玉米秸秆发酵试验

微生物预处理可增加沼气的产量,但实验室培养菌种的成本较高,笔者采用堆放新鲜玉米秸秆的预处理法,对堆放厚度、堆放时间对微生物活性和浓度进行比较,并对堆放前后的化学成分测试比较。采用自行设计的可控性干式厌氧发酵装置,对预处理前后的玉米秸秆分别与牛粪、污泥作为接种物进行发酵,对玉米秸秆中纤维素变化及产沼气效果进行试验研究。试验结果表明：堆放20 d中层玉米秸秆酶活数值较高,且此玉米秸秆中纤维素、木质素、半纤维素的质量分数比未经处理的分别减少了5.8%、16.8%和5.7%,中温干式发酵实验中,玉米秸杆与牛粪质量为1∶1混合发酵时,堆放预处理后累计产气量比未预处理前累计产气量高24.4%;玉米秸杆与污泥质量为1∶1混合发酵时,堆放预处理后累计产气量比未预处理前累计产气量高23.27%。     

汽爆玉米秸秆渣诱导产纤维素酶及其水解特性

为提高玉米秸秆的生物降解效率,研究了汽爆处理玉米秸秆渣对纤维素酶的诱导作用及所产纤维素酶的水解特性。结果表明：玉米秸秆采用汽爆处理可以去除大量的半纤维素成分,获得的汽爆渣对里氏木霉NL02合成纤维素酶的诱导作用良好,以10 g/L的汽爆渣为碳源发酵7 d滤纸酶活达到1.90 U /mL。发酵5 d获得的汽爆酶水解效果最佳,当酶用量25 U/g,底物质量浓度50 g/L条件下,水解24 h酶解得率达到95.9%,水解48 h葡萄糖产率为76.4%。当汽爆渣质量浓度为80 g/L,酶用量为15 U/g时,48 h酶解效率达到90.1%,葡萄糖产率为62.9%。     

添加外源物对蒸汽爆破玉米秸秆酶水解性能的影响

研究了8种添加物辅助单、双酶水解蒸汽爆破玉米秸秆的效果和规律。结果表明,在8种外源物中,添加Tween-80对β-葡萄糖苷酶和纤维素酶水解的促进作用最佳,可显著提高酶水解得率和酶活的稳定性。在底物纤维素质量浓度为50 g/L、纤维素酶用量为15.0μmol/(min.g)、β-葡萄糖苷酶用量为30.0μmol/(min.g)的条件下,添加4.0 g/L Tween-80反应48 h,纤维素水解生成葡萄糖和总还原糖的酶解得率分别达到86.85%和93.45%,较空白对照分别提高了7.34%和9.59%,其中可发酵性葡萄糖占总还原糖的92.94%。进一步考察该酶解条件下的蛋白质和酶活回收率,结果表明:添加Tween-80后可溶性总蛋白质的回收率提高了56.83%,β-葡萄糖苷酶和纤维素酶酶活回收率分别提高了16.87%和40.04%。     

玉米秸秆稀酸预水解液两种脱毒方法的研究

以玉米秸秆稀酸预水解液为原料,研究了减压蒸发和络合萃取两种脱毒方法对乙酸等抑制物的去除情况。结果表明:玉米秸秆稀酸预水解液减压蒸发脱毒,糠醛完全被去除,而5-羟甲基糠醛则基本不能被去除;当水解液浓缩5.80倍时,其浓缩液中乙酸质量浓度和去除率分别为4.06 g/L和60.45%。络合萃取脱毒的最佳条件:络合萃取剂的组成为30%三烷基胺+50%正辛醇+20%煤油,油水相比2∶1,温度25℃,时间60 min,此时脱毒液中乙酸质量浓度和去除率分别为1.43 g/L和52.33%,糠醛完全被去除,5-羟甲基糠醛的去除率为27.78%。     

碱预处理促进椰衣纤维厌氧消化产气研究

针对当前存在的椰衣纤维量大且难处理的问题,研究了NaOH、KOH、Ca （OH）₂和碱性H₂O₂（AHP）预处理对其厌氧消化性能的影响。结果表明,碱预处理可以缩短椰衣纤维厌氧消化反应的迟滞期,提高累积沼气产量。采用7% NaOH和7% AHP预处理可显著去除木质素,累积产气量（基于挥发性固体含量,VS）可达218.3 mL/g和217.8 mL/g,较未预处理的椰衣纤维（累积产气量为101.1 mL/g）提升了115.9%和115.4%。     

玉米秸秆戊聚糖硫酸酯的制备工艺

以玉米秸秆为原料碱法提取戊聚糖,选择合适的酯化体系（氯磺酸/吡啶法、三氧化硫吡啶复合物/吡啶法、三氧化硫吡啶复合物/N,N-二甲基甲酰胺法、浓硫酸法）,磺化修饰制备戊聚糖硫酸酯。实验最终确定了采用氯磺酸/吡啶法合成戊聚糖硫酸酯,产物结构特征经UV,IR确证。     

碱性过氧化氢预处理对醋渣厌氧消化性能的影响

利用单因素法研究了碱性过氧化氢预处理过程中的H₂O₂浓度、预处理温度以及预处理时间3个因素对醋渣厌氧消化性能的影响,结果表明,H₂O₂浓度、预处理温度和预处理时间的最优条件分别为4%、40℃和12 h。经实验验证,在最佳联合预处理条件下醋渣厌氧消化累积甲烷产量（基于挥发性固体含量）达302.0 mL/g,生物降解率为70.0%,较未预处理醋渣提升了54.4%。