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。     

小麦茎秆力学性能与化学组分试

为分析茎秆的力学性能与主要化学成分之间的相互关系,试验研究了小麦成熟期茎秆的主要力学性能,测定了茎秆不同状态下纤维素、半纤维素、木质素,以及蛋白质、脂肪和糖分等主要化学成分含量.结果表明:小麦茎秆最大拉力为182.38～242.74N,拉伸强度为30.36～52.65MPa,弹性模量为1143.44～1985.86MPa;纤维素、半纤维素和木质素的质量分数分别为22.58%～48.18%、10.85%～22.45%、4.83%～10.59%.小麦茎秆是由纤维素、半纤维素和木质素组成的天然高分子复合材料,呈各向异性,其强度和刚度主要取决于纤维素、半纤维素和木质素的含量及其链接形式和排列方式.     

玉米秸秆芯结构建模与径向压缩过程模拟

为了深入研究实芯作物秸秆的压缩特性,以农大108玉米秸秆芯为研究对象,基于秸秆各向异性、非均质、非线性特点,先通过径向压缩试验获取其粘弹性参数,然后应用ANSYS软件建立了玉米秸秆芯横截面圆柱有限元结构模型,并进行径向压缩过程和应力松弛过程的数值模拟.研究表明,五参量广义麦克斯韦模型能较好地描述玉米秸秆芯应力松弛特性,模型拟合参数的试验值与有限元模拟值误差均小于10％.试验验证了玉米秸秆芯模拟结果的可行性和计算模型的有效性.     

预处理方式对水稻秸秆厌氧发酵产气特性的影响

在中温(35℃)条件下,分析了不同预处理方式对水稻秸秆厌氧发酵过程中产气特性的影响,比较了厌氧发酵前、后水稻秸秆组分变化的情况,结果表明:氨化预处理的秸秆产气量最大,VS(挥发性固体)产气量达到356.80 mL/g,比对照组高11.70％;各组甲烷质量分数的最大值均达到了70％以上,甲烷含量差异不显著;水稻秸秆厌氧发酵后的木质纤维素含量均呈现下降的趋势,木质纤维素的降解率与产气量成正比,氨化后的水稻秸秆与原水稻秸秆相比,纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为28.49％、51.73％和7.13％.     

尿素预处理玉米秸秆降解木质素动力学研究

为探究尿素预处理玉米秸秆降解木质素的动力学特性，解析尿素对玉米秸秆木质素的作用规律，研究了总固体质量分数（10%、30%、50%和70%）和尿素添加比例（1∶100、1∶20、1∶10、1∶2和7∶10）对玉米秸秆木质素含量的影响，并进行模型拟合，获得了尿素预处理玉米秸秆降解木质素动力学模型。结果表明：总固体质量分数在50%以内时，随着尿素添加比例的增加，玉米秸秆的木质素去除率先增加、后降低，总固体质量分数为70%时木质素去除率随着尿素添加比例的增加而增加，当总固体质量分数为10%和70%、对应尿素添加比例为1∶20和7∶10时，获得的最大木质素去除率分别为71.05%、68.69%；不同预处理条件下，玉米秸秆的残余木质素质量与总固体回收量均呈现较好的线性关系，在整个尿素预处理过程中脱木质素选择性系数稳定在0.32~0.48g/g之间；尿素预处理玉米秸秆的脱木质素过程符合初始脱木质素、大量脱木质素和残余脱木质素3个阶段连续一阶动力学模型，大量脱木质素阶段的最大可脱除木质素质量比可达0.71，在低、高总固体含量下，尿素转化的液态铵和气态氨对玉米秸秆均具有较好的脱木质素作用。     

膨化预处理玉米秸秆提高还原糖酶解产率的效果

为了提高玉米秸秆的可发酵还原糖转化率,采用膨化技术对玉米秸秆木质纤维素进行预处理。扫描电镜观察,玉米秸秆的纤维束受到破坏,木质素包裹作用减弱,纤维素酶的空间作用面积提高。红外光谱分析表明有部分半纤维素和少量木质素水解;X射线衍射测定纤维素结晶度降低了12.68%。通过进一步纤维素酶解试验,与未处理的相比膨化处理后原料酶解时间可缩短16 h,未经膨化处理原料还原糖的酶解产率为13.48%,膨化处理后原料还原糖的酶解产率可达24.91%。结果表明,膨化预处理技术可明显提高玉米秸秆木质纤维素的能源化利用效率。该     

玉米秸秆厌氧消化产气特性研究

为了探究不同地区玉米秸秆在厌氧消化过程中的产气特性,文章以吉林省的玉米秸秆为发酵原料,采用实验室自制的批量式发酵装置,在恒温35℃±1℃的条件下,对其产气特性及木质纤维素含量变化与厌氧消化之间的关系进行分析,并与云南省的玉米秸秆厌氧发酵情况进行对比。结果表明:吉林省玉米秸秆的产气潜力要低于云南省玉米秸秆,但吉林省玉米秸秆的产甲烷潜力要高于云南省玉米秸秆;两种玉米秸秆发酵前后的有机质含量均发生变化,且产气潜力与半纤维素含量变化呈正相关,与木质素含量变化呈负相关;吉林省玉米秸秆的粗脂肪和粗蛋白降解率要低于云南省玉米秸秆,但吉林省玉米秸秆的能源转化率要高于云南省玉米秸秆。该试验结果不仅阐明了玉米秸秆的主要组成成分与厌氧消化性能间的关系,同时也对玉米秸秆厌氧消化的合理开发和生物能源化利用提供依据。     

常温贮藏中番茄应力松弛特性试验

运用Instron万能试验机对常温贮藏的整番茄进行了应力松弛特性试验,分析了松弛特性4个参数、压缩特性的压缩弹性模量E、坚实度F,以及糖酸比等指标的变化规律。结果表明,松弛特性参数与压缩特性指标先下降,后逐渐上升,至第9天达到最高峰,然后一直下降;常温贮藏期间番茄的糖度和酸度均缓慢增加;而糖酸比越低,应力松弛时间越长。     

匍匐缠结牧草收割期茎秆生物力学特性试验

以北方典型多年生豆科牧草小冠花的匍匐型和直立型两个新品系以及原始亲本绿宝石小冠花(半匍匐型,为对照品种)的收割期茎秆为研究对象,采用微机控制电子万能试验机和波钦诺克方法,测试了茎秆的主要生物力学特性.结果表明:直立型小冠花茎秆的抗拉强度最大(14.88～26.80 MPa);匍匐型、半匍匐型、直立型小冠花茎秆平均最大载荷力分别为88.88 N、152.70 N和187.10 N,鲜样纤维素平均质量分数分别为13.59%、13.87%、15.52%,木质素平均质量分数分别为4.47%、4.18%、3.95%,蛋白质平均质量分数分别为3.83%、4.55%、2.74%,并随含水率的降低(或生育期增长),纤维素、木质素、蛋白质的质量分数均增大.匍匐缠结牧草茎秆强度和刚度主要取决于纤维素、木质素的质量分数及其链接形式和排列方式.新品系直立型小冠花木质素/纤维素质量分数比值较匍匐、半匍匐型低,较易机械化收获.     

挤压膨化参数对玉米秸秆纤维成分含量的影响

针对秸秆纤维制取酒精过程中纤维利用率低问题,利用小型单螺杆秸秆挤压机,采用五因素五水平正交旋转组合试验方法,研究了挤压膨化系统参数:模孔环隙B、螺杆末端至模板内表面的距离δ、套筒温度T、螺杆转速N和物料含水率W,对玉米秸秆纤维(纤维素、半纤维素和木质素)成分比例的影响规律,得出最优参数组合为:B=4 mm、δ=5 mm、T=120℃、N=90 r/min、W=20%,纤维成分含量为:纤维素35.11%,半纤维素31.83%,木质素6.77%.研究结果为秸秆纤维制取酒精的挤压膨化预处理工艺提供参考.     

渠道防渗防冻胀复合型保温塑料板的试验研究

提出了一种填充玉米秆碎粉的复合型聚氨酯泡沫保温塑料板,初步确定了其配方和制备工艺,通过试验研究了不同玉米秆碎粉粒径（0〈D≤0．45mm,0．45mm〈D≤1.50mm,1．50mm〈D≤4．00mm等3种规格）和填充量对聚氨酯泡沫塑料的密度、压缩强度和导热性能的影响,以及不同的填充量及粒径对聚氨酯泡沫塑料的发泡时间、发泡成型效果的影响．结果表明,当玉米秸秆碎粉粒径一定时,随着填充量的增加,填充玉米秸秆碎粉的聚氨酯泡沫保温材料的密度增大,但压缩强度下降;当玉米秆碎粉粒径为0．45mm〈D≤1．50mm．填充量为30％时,制备的复合型聚氨酯泡沫塑料板的压缩强度（10％压缩变形）为85kPa,导热系数为0．038W／（m·K）,尺寸变化率（-40～＋70℃）为±1％,能够满足渠道衬砌防渗工程中防冻胀破坏的性能要求．经测算,与不填充玉米秆碎粉的聚氨酯泡沫塑料板相比,复合型泡沫塑料保温板的成本可降低约25％,而且能够充分利用农业生产的废弃物,减少丢弃或焚烧这些废弃物对环境造成的污染．     

牵引式玉米秸秆切割揉碎方捆打捆机设计与试验

针对我国玉米秸秆收储、利用难及现有秸秆收获机械可靠性低、适应性差等问题,从切割揉碎打捆理论与试验研究角度,探明秸秆切割揉碎打捆作业技术。设计了一种对田间直立、铺放或散状整株玉米秸秆可一次性完成切割、揉碎、输送和打捆作业的牵引式玉米秸秆切割揉碎方捆打捆机。对牵引架、切割揉碎装置、网筛式物料导流装置和压缩打捆装置等关键部件进行了结构设计,并开展了样机试制及试验。试验结果表明,样机破节揉碎率91.3%,成捆率99.0%,秸秆捆密度167 kg/m3,规则秸秆捆率95.6%,秸秆捆抗摔率93.5%,样机作业性能良好,符合相关标准要求。研究成果实现了直立、铺放或散状整株玉米秸秆切割、揉碎和打捆一体化技术融合,可为秸秆打捆机的设计提供参考依据。      

青贮玉米饲料籽粒破碎装置仿真分析与试验

籽粒破碎技术是提高青贮玉米饲料品质的关键技术,也是制约青贮玉米饲料机械化装置的瓶颈。采用SW三维建模、离散元法和田间试验相结合的方法,探究全株玉米离散元模型,模拟籽粒破碎作业过程中破碎对辊与玉米秸秆、玉米籽粒相互作业的过程;并对破碎对辊进行力学分析,用全株玉米粘结接触模型对对辊间破碎过程进行仿真试验,最后通过田间试验验证仿真结果的真实性。旨在研究青贮玉米籽粒破碎装置中不同工作参数对其运行质量及籽粒破碎率的影响,提高破碎装置的效率,进一步优化其结构。结果表明:在秸秆、玉米芯及籽粒的压缩和剪切试验中,设定加载速度为4 mm/min,对辊间隙为2 mm时,玉米秸秆和玉米芯轴向压缩最大临界破裂载荷均近似为2 360 N,玉米籽粒则近似为48 N,玉米秸秆和玉米芯径向最大临界剪切力分别为625 N和840 N,玉米籽粒则为23 N,破碎率达到最大值96%,仿真结果与试验结果保持一致,表明本文建立的三维离散元模型可应用于仿真青贮玉米籽粒破碎装置工作过程中的破碎情况,试验结果满足玉米籽粒破碎质量要求,为进一步研究籽粒破碎机理,分析籽粒破碎的影响因素提供理论依据和技术支持。     

白腐菌降解玉米秸秆条件的优化试验

针对白腐菌对木质素的独特降解能力和玉米秸秆在制取燃料乙醇方面的应用,对白腐菌降解玉米秸秆的降解条件进行优化,通过正交实验得出较好的发酵培养基的组成:玉米秸秆为5g,酒石酸铵为1 g/L,pH值为4.5,微量元素的体积为15mL, VB1的质量为100ug, 吐温80的质量浓度为0.01%,最佳诱导剂是二甲苯胺,表面活性剂是吐温80,最佳通气状况是用4层纱布封口.     

牧草压缩过程应力松弛试验研究及压缩活塞的力学分析

应力松弛是牧草压缩过程中显著的流变学特性。研究压缩室不同截面下的应力松弛特性,可为牧草压捆机的压缩频率的确定提供理论依据。为此,以高密度压捆机为试验装置,以羊草为试验材料,分别以360mm×4 4 0 mm、3 6 0 mm×4 5 0 mm、3 6 0 mm×4 6 0 mm这3种压缩室截面进行试验,获得了压缩室不同截面下应力松弛特性。试验表明:在不同截面下开始应力松弛的前3s应力松弛明显,在3s之后应力随时间的推移而松弛放慢,超过10s应力松弛速率趋于水平,从尽可能使草片有较充分应力松弛和保证较高的生产率的综合角度出发,在实际牧草压缩生产中将压缩频率选在3~10s之间较合理。在试验的基础上,对压捆机压缩活塞进行力学分析,寻找出了压缩活塞工作过程中最容易变形的部位,为压捆机压缩活塞的设计及结构强度校核等提供了依据。     

玉米收获机青贮打捆单元的设计

在已有背负式穗茎兼收型玉米联合收获机的基础上,增加青贮饲草打捆单元,组成玉米摘穗及茎秆青贮打捆联合作业机,可一次完成玉米收获、茎秆揉切、饲草收集打捆以及根茬破碎等多道工序,以满足秸秆回收青贮的需要.打捆单元与玉米收获机采用组合式联接方式,可以根据需要装配或拆卸,以提高机器的利用率.捆绳和饲草喂入分别由两个电磁离合器控制,整机只需一人操作.秸秆切碎等关键部件的工作参数可以调整,能够适应玉米秸秆青贮工艺的具体要求.     

9YFM-1900型玉米秸秆打捆灭茬一体机的设计与仿真

为解决玉米秸秆还田量过大、常年累积的问题,研发一种玉米秸秆打捆灭茬一体机。9YFM-1900型玉米秸秆打捆灭茬一体机主要由机架、动力传动装置、秸秆切碎装置、压捆室、喂入搅龙、打捆机构、灭茬装置和行走机构组成,能够实现秸秆切碎、搅龙输送、拨叉喂入、活塞推压、穿针打结和灭茬还田等一系列功能。通过ADAMS和ABAQUS软件对各关键部件进行仿真分析确定关键参数,为机器设计和样机试制提供了依据。     

薇菜压缩应力松弛与蠕变力学特性研究

通过研究野生富硒植物薇菜茎的压缩应力松弛、蠕变粘弹性力学行为,可为绿色食品的物性学研究提供粘弹性力学性质数据。以吉林省汪清县野生薇菜茎为研究对象,进行压缩应力松弛、蠕变试验,得到薇菜茎应力松弛、蠕变数据和曲线,以及归一化应力松弛函数、蠕变函数曲线和应力、应变随时间变化的规律,表明薇菜具有良好的压缩粘弹性力学性质,属粘弹性材料。     

玉米秸秆制取燃料乙醇的研究进展

针对玉米秸秆的组分成分特点,探讨以玉米秸秆为原料制取燃料乙醇的机理,以及玉米秸秆预处理、水解、发酵丁艺的最新研究进展,并对各种工艺进行比较,以便为玉米秸秆原料制取燃料乙醇关键技术研究和实现产业化提供技术支持。