玉米秸秆AFEX预处理纤维素酶解特性研究

为了探究氨纤维膨胀(Ammonia fiber expansion,AFEX)预处理产生的酚类物质和木质素暴露程度的变化对酶解的影响,对玉米秸秆(CK)进行了高、低两个温度水平的AFEX预处理(L-AFEX:90℃、5 min;H-AFEX:140℃、15 min,载氨量和含水率分别为1 g/g和60%),对预处理后玉米秸秆的木质纤维成分、酚类物质含量及纤维素、木质素的表面暴露程度的变化进行了系统表征,并分析了这些变化对酶解的影响。研究表明,L-AFEX和H-AFEX预处理将玉米秸秆的酶解葡萄糖得率分别提高至37.57%和74.74%,随着AFEX预处理温度的升高,玉米秸秆中纤维素和半纤维素含量不变,酸溶木质素增多,木质素亲水性增强,减弱了酶解时木质素与纤维素酶间的非生产性吸附,同时产生了更多的酚类物质。AFEX预处理上清液中的酚类物质对纤维素酶水解能力的抑制作用显著,L-AFEX和H-AFEX预处理的抑制率分别为4.10%和10.40%,酚类物质对H-AFEX固体残余物酶解的抑制率为5.06%。AFEX预处理显著增大了纤维素酶可及的表面积,将纤维素表面积从316.08 m^2/g(CK)增大至430.97 m^2/g(L-AFEX)和422.27 m^2/g(H-AFEX),将木质素表面积从293.13 m^2/g(CK)减小至271.25 m^2/g(L-AFEX)和215.23 m^2/g(H-AFEX),使纤维素与木质素表面积的比值从1.08(CK)增大至1.59(L-AFEX)和1.96(H-AFEX),有效降低了木质素对纤维素酶解的空间阻碍,提高了酶解效率。     

基于3,5-二硝基水杨酸法的水稻秸秆酶解工艺

为了提高汽爆水稻秸秆还原糖的转化率,采用纤维素酶对水稻秸秆进行酶解实验.还原糖的含量用3,5-二硝基水杨酸法进行测定.实验选用加酶量、酶解时长和反应温度作为考察因素,以原始水稻秸秆与蒸汽爆破预处理水稻秸秆作对比.结果表明纤维素酶用量占秸秆干物质质量的10％,酶解时长48 h,反应温度50℃是一个较为理想的反应条件;原始水稻秸秆最大酶解还原糖产量约为9.7％;蒸汽爆破水稻秸秆最大酶解还原糖产量约为34.3％;蒸汽爆破预处理能够显著提高水稻秸秆的酶解还原糖产量,并缩短酶解反应时间.     

臭氧氨水预处理对稻秸酶解和沼气发酵影响的试验研究

对稻秸进行了臭氧氨水联合预处理提高酶解糖化和沼气发酵效率的实验研究,探索了臭氧氨水联合预处理对木质纤维素降解、单糖质量浓度、还原糖质量浓度和沼气发酵气体产率的影响。结果表明:臭氧氨水两步预处理进一步强化了脱木质素能力,有效提高了稻秸酶解糖化效率和沼气发酵产气率,增强了纤维降解利用率。酶解过程中,随着臭氧用量的增加,葡萄糖浓度先增加后降低,0.75g/g臭氧用量时葡萄糖质量浓度最高,为36.92g/L;氨水预处理时间越长,还原糖浓度越高,氨水预处理6h的还原糖质量浓度为60.51 g/L。因此,酶解的适宜臭氧氨水联合处理条件为0.75g/g臭氧用量和6h氨水浸泡时间。对于沼气发酵,1.0g/g臭氧用量和9h氨水浸泡时间获得了较高甲烷产率,为165.39m L/g,有效提高了稻秸产气效率和木质纤维素利用率。     

稻秸酶解和沼气发酵臭氧氨水联合预处理技术研究

对稻秸进行了臭氧氨水联合预处理提高酶解糖化和沼气发酵效率的实验研究,探索了臭氧氨水联合预处理对木质纤维素降解、单糖质量浓度、还原糖质量浓度和沼气发酵气体产率的影响。结果表明:臭氧氨水两步预处理进一步强化了脱木质素能力,有效提高了稻秸酶解糖化效率和沼气发酵产气率,增强了纤维降解利用率。酶解过程中,随着臭氧用量的增加,葡萄糖质量浓度先增加后降低,臭氧用量0.75 g/g时葡萄糖质量浓度最高,为36.92 g/L;氨水浸泡时间越长,还原糖质量浓度越高,氨水浸泡6 h的还原糖质量浓度为60.51 g/L。因此,酶解的适宜臭氧氨水联合处理条件为臭氧用量0.75 g/g和氨水浸泡时间6 h。对于沼气发酵,臭氧用量1.0 g/g和氨水浸泡时间9 h获得了较高甲烷产率,为165.39 mL/g,有效提高了稻秸产气效率和木质纤维素利用率。     

氧化预处理对香蕉秸秆性质和结构的影响

文章利用1%的过二硫酸钾、过硫酸铵以及过硫酸钠对香蕉秸秆进行预处理,研究预处理后还原糖浓度和VFAs随时间的变化,分析研究3种过硫酸盐预处理对香蕉秸秆结构的变化。结果表明,3种过硫酸盐预处理后,还原糖产量均有提高,且在第12 h达到峰值,过二硫酸钾预处理后的香蕉秸秆还原糖产量最高,达到7341.79 mg·L^-1;VFAs浓度在16 h均有明显提高,过二硫酸钾处理效果最佳,在第20 h达到最高值743.93 mg·L^-1。过硫酸盐预处理对纤维素、半纤维素和木质素有较高的破坏作用,纤维表面和细胞壁受到破坏,孔洞增加;过硫酸钠效果最佳,纤维素和木质素降解率分别达到48.48%和30.19%。过硫酸盐预处理可以增加香蕉秸秆的可生物降解性。     

亚硫酸氢盐预处理对黄贮玉米秸秆产甲烷潜力机理研究

为了更好地解决东北寒区农作物秸秆环境污染、资源浪费、转化利用率低的问题,开展了亚硫酸氢盐与黄贮法联用处理玉米秸秆对其产气潜力影响的研究。结果表明：当预处理液中亚硫酸氢钠浓度为6.0%时,预处理后的玉米秸秆酶解糖化率达83.0%左右,甲烷日产量达131.3 mL·g^-1TS,甲烷累积产气量达1462.2 mL·g^-1TS。相对于单一黄贮预处理法,采用联合法预处理后玉米秸秆组分中木质素被大量降解,纤维素保留率,结构疏散,纤维素、半纤维素可生化性提高,产气效果较好,有利于后续资源化的利用,且在一定范围内较低的亚硫酸氢钠用量好于较高的亚硫酸氢钠用量,所以亚硫酸氢钠用量在4.0%～5.0%为宜。适用于寒区秸秆资源化处理与利用的工程前预处理,且能节约成本,具有较好的经济效益、环境效益、社会效益。     

微波预处理对水稻秸秆糖化率与成分和结构的影响

利用微波辐照对水稻秸秆进行预处理,研究了优化条件下以水为媒介的微波辐照对秸秆酶解糖化率及酶吸附能力的影响。通过预处理前后秸秆主要化学成分的变化,以及FTIR、XRD和AFM对其表面形貌结构的表征,研究了微波促进水稻秸秆酶解的机制。结果表明:微波辐照可以破坏水稻秸秆表面特殊的"角质-双硅层"结构和木质素-半纤维素复合体,去除部分硅和木质素含量,因此能有效减少秸秆对酶的吸附,同时提高纤维素酶的酶解效率。     

玉米秸秆纤维素的磷酸结合碱性过氧化氢分离

传统玉米秸秆纤维素分离工艺中,一般采用硫酸等强酸进行处理,存在酸腐蚀性强及碱消耗量大等问题。基于此,研究以磷酸预处理结合碱性过氧化氢的处理工艺,探究处理过程中玉米秸秆纤维素、半纤维素及木质素质量分数的变化。通过单因素试验优化得到适宜工艺为:磷酸处理温度150℃,处理时间1. 5 h,磷酸质量分数1. 67%,氢氧化钠质量分数1. 0%,过氧化氢质量分数2. 0%,处理温度50℃,处理时间3 h,在此条件下制备的玉米秸秆纤维素得率达89. 02%,半纤维素去除率达93. 25%,木质素去除率达95. 18%,纤维素质量分数达90. 19%,同时在稀磷酸处理过程获得的滤液中能得到高副加值产物木糖、阿拉伯糖以及糠醛,半纤维素的回收率高达93. 81%。通过FTIR、SEM、AFM和XRD等测试分析发现,玉米秸秆经过磷酸处理后能有效去除半纤维素,碱性过氧化氢处理能脱除木质素组分,两步处理过程中秸秆纤维素晶型无变化,但是结晶度显著提高,热稳定性增强。     

液氨过氧化氢联合预处理对玉米芯酶解的影响

为提高木质纤维原料可发酵单糖的酶解转化率,采用液氨过氧化氢联合预处理(H-LAT)玉米芯,研究了温度与过氧化氢用量比对玉米芯固体回收率、化学成分及聚糖酶解转化率的影响,并采用X射线衍射图谱和红外光谱对玉米芯H-LAT预处理前后的纤维结构特性进行了分析。结果表明:H-LAT预处理能有效地去除玉米芯中的木质素并能保留绝大部分碳水化合物;在最优的预处理条件下,添加纤维素酶、β-葡萄糖苷酶和木聚糖酶组成的复合酶系酶解72 h,玉米芯糖化率达85.0%,1 000 g干基玉米芯可获得可发酵单糖593.1 g,是未处理的3.53倍;X射线衍射表明,经H-LAT预处理后玉米芯结晶区与无定形区同步下降;红外光谱分析表明,H-LAT预处理能打破纤维素的氢键连接,破坏木质素-碳水化合物复合体内部的酯键连接,同时使残留木质素分子结构受到一定的破环,这些变化有效地降低了玉米芯的抗水解屏障,是酶解率提高的根本原因。     

碱性氧化物预处理玉米秸秆维管柱、皮层和表皮研究

以玉米秸秆的维管柱、皮层和表皮为材料,分别考察固液比、发酵时间、碱性氧化物浓度和预处理时间对发酵液中还原糖含量以及FPA酶活的影响;通过正交试验进一步优化糖化条件,结果表明,在固液比、发酵时间、碱性氧化物、预处理时间分别为1∶20、5d、1%、3d,1∶15、5.5d、1%、3.5d和1∶15、5d、1%、3d条件下,发酵液中的还原糖含量最高,维管柱、皮层和表皮分别为15.92%、12.43%和5.93%;木质纤维素糖化率分别为31.84%、18.65%和8.9%。在糖含量较低时,FPA与还原糖含量变化趋势基本一致。     

玉米秸秆生产沼气研究概况及关键技术

我国是农业大国，年产出农作物秸秆量较大，其中玉米秸秆产量最大，但资源化利用率较低。该文在分析玉米秸秆生产和利用现状的基础上，介绍了玉米秸秆生产沼气的研究概况，阐述了玉米秸秆生产沼气的关键技术，包括预处理技术、干发酵技术及混合物料发酵技术，并对玉米秸秆生产沼气前景做了展望，为进一步促进玉米秸秆综合利用提供参考。      

玉米秸秆利用及其机械化收获技术

随着秸秆利用技术的发展,玉米秸秆作为一种天然的生物质能源,日益受到人们的重视。对玉米秸秆在肥料、饲料、能源和工业造纸等方面的利用及秸秆处理方式进行了分析,重点对玉米秸秆青贮收获、穗茎兼收等机械化收获方式做了探讨。机械化收获是玉米秸秆有效利用的前提,对解决玉米秸秆浪费、提高秸秆利用率具有重要意义。      

高压蒸煮法提取玉米秸秆纤维素工艺优化

随着环境与能源问题日益凸显,可再生资源的开发利用成为关注的重点。玉米秸秆作为一种绿色可再生能源,广泛应用于农业生产、工业制造等领域。论述了从玉米秸秆中提取纤维素的现实意义,介绍了从玉米秸秆中提取纤维素的方法,着重阐述了如何利用高压蒸煮法提取玉米秸秆中的纤维素,并探究了高压蒸煮法提取玉米秸秆纤维素的最佳工艺条件。通过单因素试验,探讨不同反应时间、压力和氢氧化钠溶液质量分数对玉米秸秆提取纤维素效果的影响,为工厂化提取玉米秸秆纤维素提供参考依据。      

调理料对猪粪好氧堆肥特性的影响试验

以猪粪为原料,添加质量分数为10%、15%、20%的小麦秸秆、玉米秸秆、木屑3种调理料进行好氧堆肥试验,5d人工翻堆一次。结果表明：以小麦秸秆和玉米秸秆为调理料的堆置效果比其他调理料效果更好。提高经过处理的玉米秸秆比例能获得更好的堆肥效果,当增至20%,能获得比以小麦秸秆为调理料更佳的堆肥效果;而以小麦秸秆为调理料的好氧堆肥的最佳比例为15%;小比例的木屑堆肥效果相对次之。     

我国玉米秸秆打捆机研究现状及发展趋势

结合玉米秸秆打捆机的分类情况,综合论述不同工作方式、不同打捆形状的玉米秸秆打捆机的研究现状,分析其研究进展,提出了玉米秸秆打捆机的发展趋势。      

粉碎玉米秸秆压缩特性试验研究

粉碎玉米秸秆的压缩特性对玉米秸秆饲料化工艺的优化和设备的研制有着重要的影响。为此,利用万能材料试验机结合自制压缩装置,对不同筛网粉碎后的玉米秸秆(品种:SC704)进行压缩试验,深入研究含水率、粉碎粒度、压缩速度对粉碎玉米秸秆压缩特性的综合影响。根据二次回归通用旋转组合设计原理设计试验方案,通过试验分析建立了最大压缩力与含水率、粉碎粒度、压缩速度之间的回归模型。试验结果表明:当粉碎玉米秸秆压缩至300kg/m^3时,含水率对粉碎玉米秸秆可压缩性影响极显著,粉碎粒度及压缩速度对粉碎玉米秸秆可压缩性影响显著;最大压缩力随含水率的增大而减小、随粉碎粒度的增大而增大、随压缩速度的增大而增大。     

玉米秸秆无氧制浆工艺

将玉米秸秆作为造纸原料引入造纸工业中可以缓解造纸资源紧缺并解决无法循环利用秸秆资源的问题。与以往针对玉米秸秆整体进行原料开发和针对传统制浆方式优化的研究不同，分上下部分针对玉米秸秆进行最适于制浆原料的探究，通过无氧制浆方法及其过程中时间和制浆条件的优化，确定相关技术要点和关键操作。      

玉米秸秆的应用现状与发展趋势

我国玉米秸秆资源十分丰富,发展玉米秸秆应用技术产业势在必行。概述我国玉米秸秆应用现状,针对其发展中存在的主要问题,提出今后玉米秸秆利用技术的研究方向及发展趋势,以期为我国玉米秸秆综合开发利用提供参考。     

基于RecurDyn的玉米秸秆调质装置设计与仿真

玉米秸秆调质部件是玉米收获机的关键部分，其工作性能直接影响秸秆调质的效果。设计了新型秸秆调质装置，采用多体动力学仿真技术，建立工作部件数字样机和秸秆模型。搭建综合仿真分析平台，开展秸秆输送、调质运动过程综合分析，研究结果与物理试验过程一致，较好地再现了玉米秸秆在作业中的输送、喂入和调质过程。      

玉米秸秆不同部位含水率特性和拉伸学特性研究

对玉米秸秆不同部位的含水率和拉压特性进行了研究,研究表明玉米秸秆不同部位的原始含水率自顶部至底部逐渐增大,且玉米秸秆在恒定的温度和相对湿度下达到失水平衡时,以及浸泡在恒温水浴中达到吸湿平衡时,其不同部位的含水率也表现出自顶部至底部逐渐增大。玉米秸秆不同部位含水率的这一不同,导致了其拉压力学特性也随玉米秸秆的部位不同而变化。