双频超声联合稀碱预处理玉米秸秆厌氧发酵工艺参数优化

为了提高秸秆厌氧消化的产气量以及产气效率,采用双频超声波与稀碱相结合的预处理方法对玉米秸秆进行预处理,研究了玉米秸秆质量、超声作用时间、单/双频以及稀碱(2%Na OH)预处理时间对玉米秸秆厌氧消化性能的影响,得到双频超声联合稀碱预处理玉米秸秆厌氧发酵的最佳工艺参数为:秸秆质量52 g,双频超声作用,作用时间30 min,稀碱预处理1.5 d。实验结果表明:采用双频超声最优预处理条件下的厌氧发酵效果最佳,比经稀碱预处理的玉米秸秆沼气产量提高18.00%,甲烷产量提高35.71%,厌氧消化时间缩短21.21%,比单频超声联合稀碱预处理玉米秸秆沼气产量提高12.80%,甲烷产量提高18.32%,厌氧消化时间缩短10.34%。     

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。     

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%。     

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%。     

预处理方法对细菌降解玉米秸秆产氢能力的影响

为提高细菌降解玉米秸秆产氢能力,实验研究了酸化汽爆预处理、硫酸预处理、氢氧化钠预处理和氨水预处理4种预处理方法对细菌Clostridium sp.X9降解玉米秸秆发酵产氢能力的影响.结果表明,酸化汽爆为最佳的预处理方式.在酸化汽爆预处理条件为硫酸体积分数1%、汽爆温度121℃和汽爆时间2 h时,纤维素降解产氢细菌Clostridium sp.X9利用酸化汽爆玉米秸秆产氢获得的最大产氢率和玉米秸秆降解率分别为6.4 mmol/g和47.8%.液相代谢末端产物主要为丁酸、乙酸和乙醇.     

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。     

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.     

玉米秸秆还原浸出高铁低品位锰矿研究

采用"玉米秸秆硫酸预处理—浸出"工艺处理含Mn 9.63%(质量分数)的朝阳锰矿.通过试验考察用硫酸对玉米秸秆进行预处理的时间、秸秆用量、温度、硫酸浓度和浸出温度对锰浸出率的影响.试验表明,在秸秆用量2.5 g、时间10 min、硫酸浓度1.2 mol/L、温度80℃时预处理秸秆,浸出温度为90℃的条件下,锰的浸出率达92%,杂质铁溶出率仅为20%.玉米秸秆处理前后FTIR分析结果表明,对秸秆进行硫酸预处理能够破坏难降解的木质素结构,有利于提高锰的浸出效果.     

玉米秸秆发酵产氢研究

传统能源储量日益减少以及能源需求的不断增长使21世纪的能源问题面临巨大的挑战,人们越来越认识到可再生能源的巨大潜力和发展前景。利用农业固体废弃物和污泥联合厌氧发酵制氢,既可解决农业废物和污泥的环境污染问题,又可制备清洁的燃料能源,因此具有非常重要的研究价值。以厌氧活性污泥为接种物,以玉米秸秆为发酵底物进行发酵产氢实验,研究了不同秸秆粒径、预处理方法、发酵液pH值和金属离子对玉米秸秆发酵产氢速率以及产氢气量的影响。结果表明：玉米秸秆粒径越小越利于发酵产氢;经过H2SO4预处理后,玉米秸秆单位总产氢量大于经NaOH预处理样品;pH值为6左右可以提高玉米秸秆的发酵产氢气速率;Fe2＋和Mg2＋对发酵产氢效果有一定的影响。     

SiC颗粒辅助微波预处理优化玉米秸秆酶水解工艺

以玉米秸秆为原料,采用SiC颗粒辅助和微波预处理的方法,在单一酶水解、SiC颗粒辅助酶水解、微波预处理、SiC颗粒辅助微波预处理和全过程辅助SiC颗粒等5种处理方式下,测定了玉米秸秆酶水解的还原糖得率。结果表明:密封水解容器比预留通气孔还原糖的得率更高。在酶水解和微波预处理的过程中,SiC颗粒辅助都能促进玉米秸秆的酶水解,增加还原糖得率,且加入80目SiC颗粒比加入24目的还原糖得率更高。在微波预处理和酶水解全过程辅助SiC颗粒,加入80目SiC颗粒处理9 min时还原糖得率达到59.22%。SiC颗粒辅助微波预处理玉米秸秆的最佳水解条件为:密封水解容器,微波和酶水解全过程加入80目SiC颗粒,微波处理9 min、酶水解60 h。     

基于不同时间碱液预处理条件下厌氧发酵物料的转化

碱液预处理法操作简便、木质素去除效果显著,是目前较为常用和有效的秸秆预处理方法。本研究以玉米秸秆为原料,采用较低浓度碱液(1.2 %)预处理,分别测量预处理2 d、4 d、6 d、8 d、10 d后的原料中纤维素、半纤维素和木质素的变化水平,选择COD、产甲烷率、产气率等指标对比分析不同预处理时间对于发酵产气率的影响及物料平衡情况,为探求预处理和厌氧发酵过程中物料转化原理、碱液成分分析以及碱液回收利用等研究方向提供参考依据。结果表明,预处理2 d的条件下,破坏木质素纤维结构所析出的半纤维素占比最高为11.93 %,半纤维素得到最大程度解离是高产气率的重要原因之一,同时该条件下COD浓度最高达到17.93 g/L,秸秆损耗率最低,仅占15.24 %。厌氧发酵实验中,预处理2 d后的原料产气率最高为49.43 %,能够满足在高产气率的前提下,实现缩短预处理时间和提高产气效率的双重效果。     

离子液体中玉米秸秆的酸催化转化研究

采用玉米秸秆为原料,分别以水、离子液体为溶剂,常规、微波法为辅助加热手段,设计了不同的木质纤维素酸催化预处理方案,以还原糖收率为指标,结果表明以微波加热、离子液体为溶剂的方案为最优。考察了不同种类的酸催化剂、酸质量分数、加热温度、秸秆与离子液体质量比、补水量等因素对秸秆催化转化过程的影响,从而确定了最佳工艺条件为：以离子液体[Bmim]Cl为溶剂,质量分数0.5%H₂SO₄为催化剂,秸秆与离子液体质量比0.08,补水量与秸秆质量比0.2,于150℃下微波辅助加热。     

秸秆改良土壤对玉米生长发育特征的影响

为探讨秸秆不同处理方式对玉米生长发育特征的影响,将破碎秸秆、腐熟秸秆和秸秆炭添加到模拟施肥的土壤中,研究了秸秆还田后对玉米生长发育特征的影响。结果表明,在不同施肥模式下,秸秆不同处理方式对玉米株高促进作用的顺序为:2.0%秸秆炭1.0%秸秆炭0.5%秸秆炭腐熟秸秆破碎秸秆;秸秆炭处理均能提高玉米的叶宽。在传统施肥模式和测土配方施肥模式下,单穗籽粒重提高5%~7%;秸秆炭处理都能提高玉米产量(P0.05)。     

淡紫拟青霉IPC土壤抑菌作用影响因子分析

 用土壤平板法测定了云南省24个县代表性植烟土壤对根结线虫生防菌淡紫拟青霉IPC菌株平板培养孢子和液体培养孢子的孢子萌发率的影响,结果不同土样普遍存在抑菌作用,且土样间存在差异,液体培养孢子萌发率高于平板培养孢子萌发率.通过对7种抗生素、8种有机添加物和6种化学农药对该生防菌土壤抑菌作用影响的分析,结果表明添加7种抗生素、6种化学农药和米糠、蚕豆秸杆、玉米秸杆和烟草秸杆能部分解除该生防菌的土壤抑菌作用.     

玉米秸秆覆盖对季节性冻融土壤入渗能力的影响

基于大田土壤入渗试验，讨论了玉米秸秆覆盖对土壤冻融特点厦入渗能力的影响。实验结果表明，秸秆覆盖地块的初始冻结时间的滞后裸地45d，最大冻结深度滞后裸地约14d；秸秆覆盖后，土壤的入渗能力先增大，而后随着冻层的形成和发展，入渗能力逐渐减弱，冻融期土壤入渗能力（H90）随冻融历时的变化过程很好地符合三次多项式关系，秸秆覆盖地的最小H90为23．5mm，比裸地高27．0％，最小入渗能力的出现时间滞后稞地约18d。研究结果可为季节性冻融区冬春灌溉合理技术参数的确定提供参考依据。     

河南省农作物秸秆资源分布及其资源评价

以2000—2010年河南省统计年鉴为数据基础,对河南省作物秸秆的种类、资源分布特性及其变化规律进行了分析.结果表明,小麦秸秆、玉米秸秆是河南省主要的作物秸秆种类,其资源量比重分别达到47.30%和25.09%,累积占全省秸秆总量的72.39%,属于优势秸秆资源;其次为棉花和水稻秸秆,而油菜秸秆、芝麻秸秆比例分别为1.71%和0.83%,属小比例作物秸秆.根据各类作物秸秆资源量年度变化情况,小麦、玉米秸秆资源量逐年稳定增加,其它作物秸秆资源量则相对减少.河南省作物秸秆资源主要分布在周口市、南阳市、驻马店市、信阳市、新乡市和安阳市(河南南部和东北部),累积占到全省秸秆资源的67.82%.     

不同农业生物质废弃物的热解特性及动力学对比

为了充分利用农业生物质废弃物进行热解气化,以玉米芯、花生壳、稻壳和稻秸为研究对象,以高纯氮气为载气,通过热重分析和质谱分析联用技术,考察了其热解过程的失重机制、热流变化规律、小分子可燃气体(CO,H_2和CH_4)的释放规律及综合热解特性.结果表明,生物质的热解失重主要发生在220~410℃,玉米芯在该区间的失重最高,占总失重的80%~90%;挥发分综合释放指数D:玉米芯稻秸稻壳花生壳,活化能:稻壳玉米芯稻秸花生壳,固体剩余物:稻壳花生壳稻秸玉米芯,总体上看,玉米芯和稻秸的热稳定性较差,而稻壳和花生壳的热稳定性较好;通过Coats-Redfern法计算得到了相应的活化能和频率因子,计算结果与热重试验基本一致.     

预处理对大豆秸秆纤维素性质影响的研究

对大豆秸秆纤维素预处理过程的影响因素进行了探索,对预处理前后大豆秸秆的物理结构变化、化学成分变化及预处理条件对酶解产糖的影响进行了研究．研究结果表明,粉碎结合氨处理对大豆秸秆酶解产糖影响较大,较适宜的预处理条件为大豆秸秆粉碎至140目,10％氨处理24h．     

秸杆型奶牛日粮矿物质营养水平评价

在对淄博地区奶牛营养调查过程中,我们发现秸杆型日粮饲喂的奶牛可能存在矿物质缺乏问题,针对这一问题,我们测定了日粮中钙、磷、铜、锰、铁、锌和奶牛血液中铜、锰、铁、锌元素的浓度,用以评价秸杆型日粮奶牛矿物质营养水平。对测定结果分析表明：①秸杆型奶牛日粮存在矿物质营养不平衡问题,猛、锌元素不足,铁元素过剩。②秸杆型奶牛日粮矿物质营养具有互补作用。③评价秸杆型日粮矿物质营养水平的分析化学手段有待于改进。     

Biorefinery of bacterial cellulose from rice straw: enhanced enzymatic saccharification by ionic liquid pretreatment

The pretreatment of rice straw is often used to enhance the hydrolysis. 1-allyl-3-methylimidazolium chloride([AMIM]Cl) is a kind of low viscous,nontoxic and recyclable ionic liquid. It was used to treat rice straw and improve the enzymatic hydrolysis of rice straw in this study. The factors influencing the pretreatment were as follows:the dosage of rice straw in [AMIM]Cl,crush mesh of rice straw,pretreatment temperature and time. After the pretreatment with a 3 %(the weight ratio of rice straw to ionic liquid) rice straw dosage in [AMIM]Cl at 110 ℃ for 1 h,the yield of reducing sugar of regenerated rice straw by 33 U/mL cellulase hydrolysis was 53.3 %,which was two times higher than that of un-treated rice straw(23.7 %) . More researches regarding straw biorefinery to bacterial cellulose are being performed in the lab and prospective results will be published in near future.