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。     

玉米秸秆稀酸-蒸汽爆破预处理和水解糖化的试验研究

考察了玉米秸秆经1%(w/w)稀硫酸和水分别浸泡后在不同汽爆压力(分别确定研究压力为1.5 MPa,1.8 MPa和2.0 MPa)和保压时间(分别为4 min,6 min和8 min)下进行蒸汽爆破预处理的处理效果。分析了预处理后固体和液体部分的主要成分和含量。通过考察预处理后固体部分经过纤维素酶作用后所得到的葡萄糖得率,确定了最佳的稀酸-蒸汽爆破预处理工艺。在1%稀硫酸预浸12 h后,采用1.8 MPa汽爆条件保压8 min,经过预处理玉米秸秆的最大葡萄糖得率为26.9 g/100g原料;在该条件下,预处理后过滤液中总糖得率最高为34.5 g/100 g原料。     

热碱预处理对玉米秸秆厌氧消化的影响

在55℃下利用氢氧化钙和氢氧化钾对玉米秸秆进行预处理,考察氢氧化钾和氢氧化钙两种热碱预处理对玉米秸秆中温厌氧消化的影响。结果表明,相同浓度的碱用量下,KOH预处理后厌氧消化产气效果明显优于Ca(OH)₂ 预处理。0.5%KOH和2.0%Ca(OH)₂耦合的预处理效果与1.5% KOH以及1.5%Ca(OH)₂单独预处理效果相当,累积单位挥发性固体（VS）甲烷产量为247.3mL/g,相比于未预处理组甲烷产量提高了58.7%,说明可以用2.0%Ca(OH)₂代替1.0% KOH。从成本节约的角度,1.5%Ca(OH)₂为最佳的热碱预处理条件,累积单位VS甲烷产量为242.2mL/g,比未预处理效果提高了55.4%。     

KOH预处理玉米秸秆与猪粪混合厌氧消化过程中性能参数变化规律研究

为了探究KOH预处理玉米秸秆与猪粪厌氧消化过程中性能参数的变化规律,采用间隔卸料的方式在中温条件下进行厌氧共发酵,结果表明：预处理玉米秸秆与猪粪混合后可以改善产气性能,提高厌氧消化效率。经KOH预处理后的玉米秸秆与猪粪混合原料的产气高峰比未预处理的玉米秸秆与猪粪混合原料的产气高峰提前了3~6 d,产气速率和累积甲烷产量分别比未预处理组提高了9.6%~65.6%和13.8%;预处理可使原料消化更彻底,有机物去除率达到71.1%;修正后的Gompertz方程能较好地反映厌氧消化产甲烷过程,其中预处理组的产甲烷率速率（基于挥发性固体含量）比未处理组提高了8.8%。因此,采用KOH预处理玉米秸秆可以提高混合厌氧消化的产甲烷性能。     

超声波结合稀碱预处理玉米秸秆发酵的研究

将超声波萃取工艺结合传统的稀碱法对玉米秸秆进行发酵预处理研究。结果表明：2%NaOH溶液预处理1d,再采用双频（28kHz,60W;20kHz,900W）超声60min预处理的样品,比未做任何处理的样品产气量提高18.13%,比2%NaOH预处理3d、但未作超声处理的样品产气量提高8.58%,并且还可以节约12%的时间成本。发酵条件优化得最佳预处理方案为：固液比1∶12,单频(20kHz,900W),超声30min。     

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%。     

生物质成型技术的研究

以玉米秸秆、杨树锯末和梧桐树叶生物质为研究对象,经收集、破碎等预处理后,常温下装入成型模具进行成型实验。研究成型压力、含水率及原料粒径对生物质成型效果与成型成品物理特性的影响。为生物质成型燃料的生产和使用,燃烧设备的研制以及合理选择燃烧设备的种类提供理论基础。     

预处理玉米秸秆中抑制物对酶解与发酵影响研究

玉米秸秆在预处理过程中会生成酵母抑制物,不利于发酵产乙醇。本文考察了七种模型抑制物对酵母菌发酵乙醇的影响,并对预处理玉米秸秆（PCS）进行了脱毒试验,研究了酶解与同步糖化发酵过程。得到,对酿酒酵母FE-B抑制作用由强到弱为苯系化合物＞呋喃衍生物＞弱酸类;水洗至中性后挤压PCS的酶解和发酵效果均好于未处理和挤压处理PCS,在固含量为30%的酶解与发酵体系中,72 h葡萄糖浓度为12.23%,发酵24 h乙醇浓度达到5.82 w%。     

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%。     

汽爆玉米秸秆水提液制备糠醛的研究

针对目前糠醛生产中玉米芯原料有限,用酸量大及糠醛渣难以综合利用等问题,本文以玉米秸秆为原料,探索汽爆水提液制备糠醛新工艺。考察了反应温度、盐酸浓度和反应时间对糠醛收率的影响并对焦化问题进行了分析。实验结果表明：汽爆玉米秸秆水提液制糠醛的最优条件是反应温度180℃,2%盐酸添加量,反应时间2h;进一步通过红外光谱分析了汽爆玉米秸秆水提液制糠醛过程中焦化产生的原因。本文的优势在于玉米秸秆原料价格低廉,来源广泛,糠醛收率高（76.6%）,便于综合利用。     

Preparation of high selectivity silicalite-1 membranes by two-step <Emphasis Type="Italic">in situ</Emphasis> hydrothermal synthesis

High selectivity silicalite-1 membranes were synthesized on silica tubes by in situ hydrothermal synthesis. Using a two-step synthesis, a membrane with a separation factor of 99 was prepared for separating an ethanol/water mixture at 60°C. The average (n = 4) flux and separation factor of the membranes were 0.47 kg m-2 h-1 and 89, respectively. The membranes exhibited high reproducibility, and the relative standard deviation of the average (n = 4) flux and separation factor were only 5.3% and 9.2%, respectively. These results suggest that silica is a suitable support for synthesis of high-performance silicalite-1 membranes.     

Fermentation of xylose to produce ethanol by recombinant <Emphasis Type="Italic">Saccharomyces cerevisiae</Emphasis> strain containing <Emphasis Type="Italic">XYLA</Emphasis> and <Emphasis Type="Italic">XKS1</Emphasis>

Fermentation of the pentose sugar xylose to produce ethanol using lignocellulosic biomass would make bioethanol production economically more competitive. Saccharomyce cerevisise, an efficient ethanol producer, cannot utilize xylose because it lacks the ability to convert xylose to its isomer xylulose. In this study, XYLA gene encoding xylose isomerase (XI) from Thermoanaerobacter tengcongensis MB4T and XKS1 gene encoding xylulokinase (XK) from Pichia stipitis were cloned and functionally coexpressed in Saccharomyces cerevisiae EF-326 to construct a recombinant xylose-utilizing strain. The resulting strain S. cerevisiae EF 1014 not only grew on xylose as sole carbon source, but also produced ethanol under anaerobic conditions. Fermentations performed with different xylose concentrations at different temperatures demonstrated that the highest ethanol productivity was 0.11 g/g xylose when xylose concentration was provided at 50 g/L. Under this condition, 28.4% of xylose was consumed and 1.54 g/L xylitol was formed. An increasing fermentation temperature from 30℃ to 37℃ did not improve ethanol yield.     

玉米秸秆预处理优化实验条件研究

目的:探索一种高效预处理玉米秸秆的方法.方法:低浓度的湿热酸或碱在高压蒸汽(121℃,0.1 Pa)条件下,对玉米秸秆进行预处理.结果:从还原糖产量方面考虑,以1%硫酸按固液比1∶5处理玉米秸秆40 min为最宜.从木质素降解方面考虑,相同条件下氢氧化钠预处理,还原糖产量极低,但木质素含量降低明显,有利于进一步酶解作用.     

羧甲基玉米淀粉合成过程的优化

以乙醇溶液为介质，分析乙醇浓度、乙醇用量、反应温度、反应时间、nNaOH/nAGU 、nMCA/nAGU等因素对羧甲基玉米淀粉取代度的影响．通过Box-Behnken实验设计和SAS确定羧甲基玉米淀粉合成的最佳反应条件：乙醇浓度93.5％、反应温度60℃、反应时间265min、nNaOH/nAGU ＝2.6、nMCA/nAGU ＝1.25，在此条件下合成的羧甲基玉米淀粉的取代度为0.914、原糊质量分数为4％时的黏度为6590mPa· s ．     

Pretreatment of biomass by torrefaction

Agricultural biomass has some drawbacks such as high moisture content, low energy density and wide distribution and as a result, the cost of transport and storage are high. Moreover, raw biomass has poor grindability so its use in a pulverized boiler or entrained flow gasifier is difficult. Torrefaction is a mild pyrolysis process carried out at temperatures ranging from 200°C to 300°C to deal with these problems. The cotton stalk and wheat straw were torrefied in a fix-bed reactor at moderate temperatures (200°C, 230°C, 250°C, 270°C and 300°C) under N₂ for 30 min. The biomass chars after torrefaction had higher energy density and improved grindability characteristics compared with raw biomass and they also showed hydrophobic characteristics. The volatiles consist of a condensable fraction and a non-condensable fraction. The former mainly contained water and tar (organic products but mainly acetic acid). The non-condensable products are typically comprised of CO₂, CO and a small amount of CH₄ and even trace H₂. The volatiles increased with an increase in the torrefaction temperature but the solid yield and the energy yield decreased. However, the grindability and energy density of the biomass char showed great improvement. A kinetic study on the generation of the main non-condensable gases was undertaken and we conclude that the gases are formed by parallel independent first-order reactions. Characteristic kinetic parameters for the generation of each gas were determined.     

紫外光引发的玉米淀粉在软材料表面的改性

以玉米淀粉作为改性剂、二苯甲酮（BP）做光引发剂对聚合物材料表面进行紫外光偶合反应,用X-射线电子能谱(XPS)、水接触角(CA)和扫描电子显微镜(SEM)对改性后的聚合物表面进行了结构和性能表征。结果表明,玉米淀粉被固定到CPP膜表面的最佳条件为0.03g/L玉米淀粉、1.0g/L BP、12.0mW/cm²光强和8min光照时间。玉米淀粉改性后的CPP膜的接触角可由105.0°变为66.3°。随着玉米淀粉的初始浓度的增加,改性CPP膜的表面水接触角先随之下降然后略有上升;延长光照时间和增加光强均会使玉米淀粉改性的CPP膜的表面水接触角随之下降。玉米淀粉改性后的CPP膜的表面形成了一定规则形状的颗粒结构。     

温度升高后碳纤维片材增强RC梁的疲劳性能

为了研究CFL增强RC梁在不同温度下的疲劳性能,分别在20°C、50°C和80°C的温度条件下对CFL增强RC梁进行了3点弯曲静载和疲劳试验.试验结果表明:当加固梁的疲劳载荷水平为其静载屈服强度的83%,极限强度的61%时,加固梁的破坏模式、疲劳寿命、载荷-挠度曲线和应变反应等受温度的影响较小.因此,在该载荷水平下,加固梁的疲劳性能受温度的影响较小.     

化学沉淀-溶剂沉淀法脱除湿法磷酸中氟的研究

 以乙醇为溶剂,RNH₂为沉淀剂,采用化学沉淀-溶剂沉淀法对湿法磷酸进行净化,在乙醇与预处理酸体积比为2.0、溶剂沉淀剂用量为3.5%、反应温度40℃、反应时间100min条件下,脱氟率可达到96%以上,磷收率为86%以上.     

pH值对纤维素酶制备的影响

ｐＨ值对纤维素酶制备有很大的影响。在纤维素酶生产中以玉米秸杆为底物,若不控制ｐＨ值,任其自由发展,虽然最终酶活较高,但产酶时间较长。若用缓冲液控制ｐＨ值,最终酶活虽不及不控制ｐＨ值的产酶过程,但是产酶时间大大缩短。在产酶过程中,较高ｐＨ值有利于纤维素酶酶系中的纤维素二糖酶的诱导,较低的ｐＨ值有利于纤维素酶酶系中的Ｃ１酶和ＣＸ酶的诱导。在发酵罐产酶过程中,宜采用分段控制ｐＨ值：第一阶段ｐＨ值控制在３．５～４．０之间,第二阶段ｐＨ值控制在４．５左右。     

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。