稀硫酸预处理对甘蔗渣成分和酶解效率的影响

采用稀硫酸预处理甘蔗渣,通过不同浓度、温度、固液比和处理时间对甘蔗渣成分含量、固体得率、物理结构和酶解效率进行研究。结果表明:稀硫酸浓度、预处理温度和时间是影响甘蔗渣成分的关键因素,其中稀硫酸浓度和处理温度影响最大,半纤维素含量由原来的的18.33%下降到0.09%左右;纤维素含量由原来的68.66%下降到40.25%左右;木质素含量基本维持在13%～15%。不同稀硫酸浓度、温度、固液比和处理时间对甘蔗渣物理结构均有不同程度的影响,处理后的甘蔗渣物理结构受到破坏,内部结构变得疏松多孔。稀硫酸浓度和处理温度对固体得率影响较大,1.5%左右的稀硫酸浓度和125℃左右的处理温度,固体得率最低。当下降到0.7左右时,下降速率明显变慢,最终趋于平缓。根据酶解效率实验得出最佳的预处理条件为:稀硫酸浓度2.0%,温度125℃,固液比1∶20,处理时间90 min。在这个条件下,甘蔗渣降解成还原糖的效率最高,还原糖质量分数约46%。     

玉米秸秆制备乙醇预处理及水解工艺的研究

以玉米秸秆为原料,利用2%NaOH溶液对原料进行预处理,并研究预处理温度、时间、秸秆粒度对纤维素、半纤维素、木质素的含量以及脱除率的影响。结果表明,当温度为100℃、时间为4 h、粒度为16目时,半纤维素和木质素的脱降率达90.6%和86.4%,纤维素含量达53%。采用浓硫酸法对预处理后的秸秆进行水解工艺研究,在比较了液固比、时间、温度、酸浓度等单因素影响后,采用正交试验进行优化,得到最佳水解工艺的条件:温度为50℃、时间为10 min、硫酸浓度为72%、液固比为10 mL∶1 g。     

碱预处理泥炭的条件优化

[目的]研究提高泥炭的生物可降解性预处理途径,为实现泥炭的高值转化提供参考依据.[方法]采用碱对泥炭进行预处理,DNS法测定泥炭处理液中的还原糖含量,通过单因素和正交试验考察碱浓度、处理温度、处理时间、固液质量比4个因素对碱预处理泥炭效果的影响,确定最佳预处理条件;同时对比预处理前后泥炭有机质组分的变化.[结果]碱预处理泥炭的最佳条件:在碱浓度4.5%、固液质量比1:12、处理温度90℃的条件下处理140 min,泥炭还原糖产出率为2.33%.碱预处理泥炭能够降解1.22%(绝对值,下同)纤维素、0.56%半纤维素和3.27%木质素,增加可溶性物质12.15%.[结论]优化后的碱预处理条件能部分降解泥炭的纤维素、半纤维素和木质素,增加可溶性物质含量,可在实际生产中推广应用.     

泥炭的稀硫酸预处理及其工艺优化

探索改进泥炭的生物可降解性途径,为实现泥炭资源的高值转化提供可行预处理方法,采用稀硫酸对泥炭进行预处理,DNS法测定泥炭处理液中还原糖的含量,对稀硫酸质量分数、处理温度、处理时间、固液比4个因素进行单因素试验分析,再通过正交试验对预处理条件进行优化。结果表明,最佳预处理条件:处理温度90℃下0.5%质量分数稀硫酸处理80 min,最佳固液比为1 g∶12 m L,在此条件下还原糖含量达到2.23%。稀硫酸预处理泥炭能够降解1.17%纤维素、4.44%半纤维素和9.37%木质素,增加15.49%可溶性物质。稀硫酸预处理为泥炭的生化转化提供了可行的预处理方法。     

碱和蒸汽高压对小麦秸秆中粗纤维降解率的影响

为降低小麦秸秆中木质素的含量,提高半纤维素和纤维素的利用率,应用氢氧化钠和蒸汽高压联合处理小麦秸秆。首先采用单因素试验研究氢氧化钠质量浓度、固液比和处理时间对降解木质素效果的影响,然后通过正交试验研究降解木质素的最佳处理条件。结果表明,降解木质素的最佳条件为:氢氧化钠质量浓度11.67 mg/m L、固液比1∶9.0(w/V)、121℃(0.15 MPa)处理45 min。在此条件下,半纤维素、纤维素、木质素降解率分别达到78.07%、14.11%、80.33%。     

玉米秸秆中木质素、半纤维素和纤维素的组分分离研究

针对分离植物茎秆中的木质素、半纤维素和纤维素需高温和高压处理的苛刻条件以及所得组分纯度和回收率均较低的缺陷,采用乙醇和硝酸相结合的方法对玉米秸秆在常压下进行预处理,经稀碱溶液蒸煮及过氧化氢处理,实现高效分离和回收木质素、半纤维素和纤维素组分的目的。正交试验确定的最佳条件为：固液比1∶14、硝酸与乙醇体积比1∶2、76℃下反应3 h,原料的木质素脱除率达76.3%,木质素回收率为44.5%;预处理后的原料以4% NaOH为溶剂、固液比1∶40、95℃下蒸煮2.5 h,其半纤维素脱除率98.8%,半纤维素回收率达66.0%（滤液∶乙醇1∶0.8、pH 7、沉淀2 h）;粗纤维素以2.5%H2O2为溶剂、固液比1∶30、pH 11.5、（46±1）℃下处理6 h,其纤维素纯度99.28%,回收率59.7%。该方法具有工艺条件温和及绿色环保等优势,为玉米秸秆的分级利用提供了一条新的途径。     

稀硫酸降解水葫芦纤维素的研究

对稀硫酸降解水葫芦纤维素进行了研究。考察了固液比、温度、酸浓度、反应时间等因素对纤维素酸降解的影响。结果表明:稀硫酸在降解过程中起催化作用,最优固液比是1:14,优化的稀硫酸浓度是1%,大约在0.5h就可使酸解产生的还原糖总量达到平衡,温度对于酸解过程的影响较小。     

发酵因子对枸杞枝条粉腐解率及木质纤维素降解的影响

为探讨枸杞枝条基质发酵中木质纤维素降解响应规律,试验采用正交设计,以枸杞枝条粉和苦豆子茎秆粉质量比4∶1混合为试材,研究了不同发酵因子对枸杞枝条基质发酵中堆体腐熟速率及木质纤维素含量的影响。结果表明,发酵结束时,翻堆温度上限为60℃、堆体含水率保持在60%、添加油饼氮源及接种粗纤维素降解菌处理条件下枸杞枝条粉堆体的腐解量较多,腐解率较高,加快了枸杞枝条粉的腐解进度;温度、含水率、氮源及外源微生物均对枸杞枝条粉木质纤维素降解有显著或极显著作用,木质纤维素降解难易程度依次为半纤维素、纤维素、木质素,以半纤维素最易降解,降解率在20%以上,以木质素较难降解,降解率在11%以上;以翻堆温度上限为60℃、堆体含水率为60%、添加油饼氮源及接种粗纤维素降解菌处理条件下腐解率较高,纤维素、半纤维素和木质素的降解效果较好。     

氢氧化钠预处理和酶解牛粪纤维素工艺条件优化

对氢氧化钠预处理牛粪中纤维素的工艺条件进行了优化研究,各因素较优的水平组合为处理温度95℃、时间3 h、碱浓度3%、固液比1∶12.5。氢氧化钠预处理后,纤维素在总体中所占比例有较大提高,而半纤维素和木质素则有所降低。之后经纤维素酶处理,各因素较优的水平组合为温度55℃、酶液浓度10g/L、底物浓度25 g/L、pH值4.4。     

棉花秸秆超声波碱预处理研究

为了缓解能源危机,充分利用棉花秸秆制备燃料乙醇,采用超声波辅助碱处理方法对棉花秸秆进行预处理.通过单因素试验和Box-Behnken试验,分析超声波辅助碱预处理因素对处理效果的影响规律,建立预处理时间、氢氧化钠浓度、液固比与纤维素、木质素含量之间的回归关系,据以优化工艺条件.结果表明,所建回归模型显著,具有预测意义.各因素对棉花秸秆预处理效果影响主次顺序为处理时间＞氢氧化钠浓度＞液固比,超声波辅助碱预处理棉花秸秆的优化条件为超声波功率420W、氢氧化钠浓度3.5％、处理时间90 min、液固比21:1,处理后秸秆中纤维素含量达58.02％,比原秸秆提高了45.60％.处理前后棉花秸秆结构SEM观察,显示超声波辅助碱预处理可以溶出大量半纤维素和部分木质素,并且有效打破木质纤维素的结晶结构,具有显著效果.     

以草本植物为原料的稀酸预处理及发酵研究

研究了杂交狼尾草和沙打旺2种草本植物在3种不同预处理方法及双酶糖化条件下葡萄糖和乙醇得率,评价其能源性差别.切短为对照组,处理组分别为粉碎,粉碎+1.5%硫酸,1.5%硫酸.测定处理前后纤维素、半纤维素和木质素的含量并分析SEM纤维结构图,采用SSF发酵工艺.结果表明,纤维素的含量分升高了1.29%～7.32%,半纤维素和木质素的含量分别降低了4.10%～11.98%、1.56%～3.00%.SEM纤维结构图网状纹理变得清晰.在pH4.8缓冲液体系发酵过程中,葡萄糖浓度缓慢增加,而乙醇浓度呈先增加后降低趋势,发酵后72 h出现峰值.加入果胶酶试验组的乙醇浓度值与对照组比高出0.18%～0.63%(P≤0.05).除粉碎+1.5%硫酸处理外,其它预处理方法提高了杂交狼尾革和沙打旺的纤维素、半纤维素酶解率和发酵转化率,且1.5%硫酸处理组的效果最好,杂交狼尾草的能源性好于沙打旺.     

固体碱预处理小麦秸秆对厌氧消化的影响

采用浸渍法制备K2CO3-Al2O3负载型固体碱,研究秸秆经固体碱预处理后木质素脱除率的变化及木质素脱除后对后期产甲烷量的影响。结果表明:当反应温度为170℃、反应时间5 h、固液比为1 g∶20 m L、固固比1 g∶20 m L时,木质素脱除率较高,达50%左右。秸秆碱处理后的日产气量、总产气量均高于未处理过的秸秆,并且发酵过程中固体碱用量较少。     

固体酸催化半纤维素水解的基础动力学研究

[目的]研究固体酸催化玉米秸秆半纤维素水解的基础动力学。[方法]单因素试验确定最佳固体酸种类、固固比、固液比,然后在以上最优条件下,综合考察反应温度和时间对半纤维素水解产率的影响。[结果]固体酸催化玉米秸秆半纤维素水解的最适反应条件：2号固体酸为催化剂,固固比1∶1,固液比1∶15,反应温度100℃,反应时间10 h。在该最适条件下,可溶性总糖浓度为34.7 g/L,半纤维素水解产率为93.8%。[结论]该研究为固体酸降解玉米秸秆工艺的优化和放大设计提供了基础动力学数据。     

玉米秸秆好氧水解特性研究

秸秆木质纤维素水解过程,影响秸秆沼气制备速度。提高水解效率关键是破坏木质素对纤维素和半纤维素屏蔽作用,而木质素降解需有分子氧存在。因此,在秸秆厌氧发酵前好氧水解发酵秸秆有利于提高秸秆生物可降解性。为揭示玉米秸秆湿法好氧水解特性,在总固体浓度(TS)为10%,好氧水解温度为35、38、41、44、47℃,好氧水解时间为8、16、24、32、40 h条件下湿法水解发酵试验。结果表明,湿法好氧水解能有效破坏玉米秸秆木质素结构,获得较高木质素降解率,温度44℃,时间经历8 h时木质素即降解15.79%,是好氧水解40 h时总降解率49.5%。在此条件下,总有机物损失率仅为4%,经过湿法好氧水解玉米秸秆TS产气量和产甲烷量与未经处理玉米秸秆相比分别提高28.4%和29%。     

用于乙醇生产的‘热研4号’王草石灰预处理条件优化研究

【目的】提高‘热研4号’王草Pennisetum purpureum×P.americanum cv.Reyan No.4生产乙醇的转化率.【方法】采用石灰进行预处理,对时间、温度、石灰用量、固液比4个因素进行单因素和正交优化试验分析.【结果和结论】最优预处理条件为:时间3 h,温度125℃,原料的石灰用量0.15 g·g-1,固液比(m∶V)1∶12(g·mL-1).此时‘热研4号’王草的干基失质量率、木质素移除率、半纤维素移除率和纤维素移除率分别为28.1%、65.4%、37.5%和6.1%.预处理的‘热研4号’王草经酶解后,半纤维素、纤维素和总酶解得率分别为43.5%、85.7%和55.2%,比未经处理的酶解得率分别提高了18.1、4.5和4.4倍.此外,影响酶解得率的主要因素是预处理时间和温度,其次是石灰用量和固液比.     

利用白腐菌与改性活性炭处置铀富集黑麦草残渣

为进一步获得铀富集黑麦草(Lolium perenne)生物法预处理的最佳工艺条件,实现其资源化利用,以氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)腐蚀黑麦草的剩余残渣为原材料,考察黑麦草残渣与LM2培养基的不同固液比下,接种10%白腐菌(Phanerodontia chrysosporium)对黑麦草残渣的降解作用。结果表明:在黑麦草残渣与LM2培养基与黑麦草残渣固液比为1∶11条件下,50 d处理残渣降解效果最好,能进一步降解残渣中37.78%的纤维素、42.87%的半纤维素和54.05%的木质素,黑麦草纤维素、半纤维素和木质素总降解率分别高达88.37%、89.89%和66.01%,并且黑麦草残渣的总失重率和总铀浸出率分别为49.70%和85.48%。利用硝酸改性活性炭,探究其投加量、溶液pH值、温度、时间等因素对降解废液中铀吸附的影响,结果表明改性活性炭在最佳吸附条件(改性活性炭投加量为0.72 g,溶液pH=6,25℃反应9 h)下铀的吸附率达93.62%,吸附容量达0.22 mg·g-1,能在一定程度上实现铀富集黑麦草的减量化和无害化。     

复合溶剂预处理对葵花秆木质素去除率和结构的影响

采用NaOH、乙醇复合溶剂对葵花秆进行预处理,通过单因素试验研究了反应时间、温度、固液比、溶剂质量分数及复合溶剂比例对葵花秆木质素去除率的影响,然后利用正交试验法对预处理条件进行优化,得到最佳预处理条件为温度170℃,2%NaOH和70%乙醇的复合溶剂体积比为2∶1,固液比1∶25(g∶m L),反应时间1 h,该条件下木质素去除率为53.75%。酶解试验表明,木质素去除率越高,葡萄糖产率越高。最后通过红外光谱、扫描电镜对预处理前后的葵花秆进行结构分析,发现预处理后的葵花秆结构遭到破坏,出现不规则的裂痕,木质素与半纤维素之间的结构被破坏,暴露出更多的纤维素和半纤维素。     

氨水低温冻融联合预处理对高粱 秸秆酶解产糖的影响

【目的】降低预处理成本、提高秸秆预处理后的酶解效果,模拟自然界低温环境并结合氨水对高粱秸秆进行预处理。【方法】通过单因素试验分别探究氨水低温冻融预处理中浸泡液的液固质量比、冷冻温度、冷冻时长、氨水质量分数对高粱秸秆酶解的影响,采用正交试验对预处理条件进行优化,对预处理前后高粱秸秆的成分采用范式法测定,物理化学结构用红外光谱和X射线衍射分析。【结果】单因素试验中,浸泡液的液固质量比、冷冻温度、冷冻时长和氨水质量分数在不同水平下均显著提高了高粱秸秆酶解还原糖的产量(P0.05)。正交试验最优预处理条件为浸泡液的液固质量比12,冷冻时长12 h,冷冻温度-10℃,氨水质量分数8%。相较于未进行预处理的秸秆,氨水低温冻融处理的秸秆半纤维素含量下降42.42%;木质素含量下降50.76%;秸秆的还原糖产量为302.87 mg·g-1,较未预处理组提高了80.34%;纤维素结晶度提高了57.02%。【结论】氨水低温冻融预处理能有效破坏高粱秸秆木质纤维素间原有的连接结构,溶解半纤维素,木质素的单体和聚合结构被破坏,提高了高粱秸秆的酶解还原糖得率以及纤维素结晶度。     

木质纤维素分级处理工艺

将高温稀酸水解同乙醇萃取相耦连,对麦草中的3种主要木质纤维素组分纤维素、半纤维素、木质素进行分级分离.结果表明,细粉后的麦草在140℃、H2SO4体积分数0.5%、固液比1:20(W/V)的条件下处理10 min.麦草中的半纤维素含量由原来的34.6%降到4.34%.半纤维素水解木糖得率高达74.1%,固体残渣回收率为65.3%.此条件下处理后的固体残渣进行乙醇萃取分离木质素,最佳萃取条件为温度180℃、乙醇体积分数40%(含0.3%NaOH)、固液比1:50(W/V)、保温时间30 min,粗木质素得率高达89.5%.经以上两步分段处理后的粗纤维素疏松质软,回收率达到83.2%.     

碱性双氧水预处理对苹果渣化学组分和酶解得率的影响

【目的】利用浓度为4.5%、pH 11.5的双氧水（alkaline hydrogen peroxide,AHP）预处理苹果渣,研究其对苹果渣化学组分、木质素的去除率和纤维素酶的酶解得率的影响。【方法】以木质素的去除率为指标,优化AHP预处理的温度和时间,经过过滤收集固体组分、干燥后,制得预处理后的苹果渣。根据AHP预处理前苹果渣中纤维素、半纤维素的含量、木质素的含量以及酶解总糖含量,分析AHP在最优预处理温度下,不同预处理时间对苹果渣纤维素、半纤维素的含量及回收率,木质素的含量及去除率、酶解糖得率的影响。通过扫描电镜（scanning electron microscope,SEM）、热重分析法（thermogravimetry/differential thermogravimetry,TG/DTG）和傅里叶变换红外光谱（fourier transform infrared,FTIR）表征AHP处理前后的苹果渣物理结构、化学组分的变化。【结果】预处理的时间和温度对苹果渣木质素的去除率有显著的影响。综合考虑各方面的因素,尤其是经济效益,当预处理时间为2 h、温度为50℃时,木质素的去除率最优,可达到56.68%。在最优的预处理温度下,分析不同预处理时间后苹果渣的组分变化及酶解得率。当预处理时间为2 h时,纤维素、半纤维素回收率可达99.86%,非常接近未处理果渣中的含量;苹果渣的酶解糖得率可达到0.54 g·g^-1,是未处理果渣酶解得率的2倍。扫描电镜（SEM）图像对比说明AHP预处理使得果渣的物理结构变得多孔而疏松,纤维束变得宽松而粗糙,内表面积无限增大。热重分析法（TG/DTG）表明AHP预处理明显提高了纤维素组成单体的纯度,减少了预处理后果渣中木质素及残留物的含量。红外光谱（FTIR）研究揭示AHP预处理可以破坏木质素的化学结构,组成木质素的愈创木基、紫丁香基和对羟苯基等基本物质的结构被AHP破坏,从而使得AHP处理后果渣中木质素的含量明显降低。【结论】双氧水是一种有效的苹果渣预处理剂,其预处理效果与预处理的温度和时间有密切联系。