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。     

玉米秸秆水解的酶法与稀酸法比较

探讨玉米秸秆在纤维素酶及稀酸作用下的水解方法,并从水解影响因素（水解时间、温度、底物浓度等）及水解机理上,比较了两种纤维素酶与稀硫酸对玉米秸秆水解特性.结果表明：由于酶和酸的水解机理不同,对玉米秸秆的水解影响也不一样,酶水解速度慢,水解得率高,条件温和;稀酸水解速度快,水解得率低,对设备要求高.如果酸和酶结合,则玉米秸秆水解得率有很大的提高.     

低温稀酸预处理玉米秸秆的研究

本文采用低温稀酸法预处理玉米秸秆,利用正交实验方法考察了反应时间、反应温度、硫酸浓度三个因素对预处理效果的影响,以水解液中木糖浓度和葡萄糖浓度比值和预处理后的物料酶解液中葡萄糖的浓度作为评价指标。实验结果表明：在固液质量比1:5时,硫酸浓度2 ％,温度90 ℃,反应时间12 h为最佳处理条件,此时水解液中木糖浓度和葡萄糖比值为4.43,酶解液中葡萄糖的浓度为2.76%。     

玉米秸秆酸解及发酵制乙醇过程研究

通过单因素试验及正交试验确定了稀硫酸水解条件下的最佳试验条件为:水解温度110 ℃,水解时间1.5 h,料液比1∶10,硫酸浓度3%.并在此最佳试验条件的基础上添加了有机酸或金属盐离子来提高稀硫酸的水解效果.实验研究表明,一些金属盐离子和有机酸对水解有一定的催化作用,使还原糖得率提高了6.7%,而某些盐离子有抑制作用.采用了活性炭吸附、有机溶剂萃取、蒸发浓缩、原位脱毒、过碱化处理等脱毒方法来提高混菌发酵制酒精的产率.     

常规加热条件下四种不同强度酸对玉米秸秆降解的影响

常规加热,分别在盐酸、甲酸、对甲基苯磺酸和磷钨杂多酸四种不同强度酸作用下,对玉米秸秆进行降解,降解条件参数为：反应温度100℃、酸浓度5％、固液比为1：100、反应时间为2h。利用红外（IR）谱图和电子扫描电镜（SEM）对降解剩余物表征,结果表明,磷钨杂多酸作用下,降解剩余物结构与玉米秸秆中纤维素的结构一致,而且纤维素聚合度降低。     

丁二酸稀溶液的络合萃取研究

实验研究了几种不同的混合溶剂对丁二酸稀溶液的络合萃取，讨论了络合剂、稀释剂组成对相平衡分配系数的影响。实验结果表明，络合萃取法对羧酸稀溶液体系具有高效性。利用２０％三辛胺＋３０％正辛醇＋５０％煤油混合溶剂对丁二酸稀溶液进行萃取，具有相当高的分配系数值。同时，还讨论了叔胺类萃取剂对丁二酸萃取的过程机理，提出了同时存在离子缔合成盐和氢键缔合溶剂化两种历程。     

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。     

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.     

固定化混合菌种发酵玉米秸秆水解液的研究

通过固定化混合菌种发酵法,研究了嗜单宁管囊酵母（Pachysolen tannophilus）和酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）共固定于海藻酸钙中发酵玉米秸秆水解液工艺。研究结果表明,所得到的固定化混合菌种能同时利用玉米秸秆水解液中的木糖和己糖共同发酵,其效果明显优于游离混和菌种发酵,也明显优于S.cerevisiae和P.stipitis两种细胞共固定发酵。在发酵周期24h,初始pH值6.0,初始糖浓度118.42g/L的条件下,酒精转化率可达到0.4g/g糖。     

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%。     

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%。     

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。     

Ethanol production from corn stover pretreated by electrolyzed water and a two-step pretreatment method

Pretreatment is one of the most important unit operations for ethanol production from biomass feedstocks.In this study,corn stover was used as a feedstock to examine the effectiveness of two pretreatments:electrolyzed water pretreatment and a two-step pretreatment.Electrolyzed water was employed as a catalyst to conduct one-step pretreatment of corn stover at three temperatures(165,180 and 195°C) and three treatment times(10,20 and 30 min).During the two-step pretreatment process,an organic alkaline solution of 1%(w/w) NaOH in 70%(w/w) ethanol was used for lignin removal in the first step,followed by a second step using hot water.No furfural or 5-hydroxymethyl furfural was detected in the hydrolysates from both pretreatment methods when the detection limit of the HPLC was 0.2 g/L.The highest glucan conversion yields were 83% obtained at 195°C for 30 min with acidic electrolyzed water and 83% by the two-step process,where the second step of the pretreatment was at 135°C for 30 min.The hydrolyzates from the two pretreatment methods showed good performance in Saccharomyces cerevisiae fermentation tests.The two new methods may provide promising alternatives for the pretreatment of biomass for ethanol production.     

酸处理菹草制备生物乙醇和甲烷过程研究

文章通过以水生植物菹草为研究对象,对水生植物制备生物乙醇和甲烷过程进行了比较分析,并利用稀酸处理提高其生物可降解性。试验结果表明:对于产乙醇过程,最优的预处理条件为硫酸质量分数2%、温度125℃、时间2h,在此条件下,乙醇产量达75.70mg/g;而对于产甲烷过程,最优的预处理条件为硫酸质量分数2%、温度115℃、时间2h,最大产甲烷量为110.56mL/g。X射线衍射仪分析结果显示稀酸预处理后菹草纤维素结构受到不同程度的破坏。分析表明厌氧产甲烷过程效率更高,更适于菹草资源化。研究结果可为水生植物的能源化利用提供技术参考。     

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%。     

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%。     

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。     

稀盐酸预处理沼气发酵原料水葫芦的优化条件研究

以采自昆明滇池的新鲜水葫芦为材料,以酸降解液中所含还原糖和挥发性脂肪酸的含量为指标,研究温度、酸质量分数、固液比和处理时间对稀盐酸降解新鲜水葫芦有机质的影响.结果表明,各因素对还原糖含量的影响顺序为:温度酸质量分数固液比处理时间;对挥发性脂肪酸含量的影响顺序为:酸质量分数固液比处理时间温度.同时确定了稀盐酸预处理水葫芦的最佳条件为:酸质量分数7%,处理温度60 ℃,固液比1 g:3 mL,处理时间1.5 h,在此条件下还原糖和挥发性脂肪酸转化率达到4.4%和29.0%,与未处理样相比分别提高了628%和491%.可见,以此方式可提高水葫芦的生物利用率.