玉米秸秆混污泥成型燃料特性研究

指出了随着可再生能源的开发利用越来越受到人们的关注,生物质能作为地球上唯一能够固定碳的清洁性能源而逐渐被世界各国所重视。东北地区每年会产生大量的玉米秸秆,很多农民采用燃烧的方式解决,这样不仅污染环境,还浪费了大量能源。将玉米秸秆粉碎然后压制成粒径不同的颗粒燃料,既解决了大气污染问题又提高了能源利用率。实验在不同温度压制成不同的颗粒燃料,测定其密度、吸水性、硬度、热值等特性,确定最佳的粒径及温度。研究结果表明:温度越高能量损耗越低,粒径越大能量损耗越大;温度越高,颗粒密度越大,粒径越小,颗粒密度越大,所有的颗粒密度都在0.95~1.20g/cm3之间;,温度越高吸水性越差,粒径对吸水性无明显影响,温度越低,颗粒的空隙间越大,吸水性越强。温度越高颗粒燃料的硬度越大,模具的粒径越小,颗粒硬度越大。模具的粒径越大时,颗粒的硬度越低。温度和模具的粒径对热值无明显影响。综合以上特性,粒径为6mm、温度为110℃时条件最佳,此时的颗粒燃料硬度最大,易保存、易运输、不易破碎,同时硬度也最大,而且消耗的能量也最小。     

玉米秸秆混污泥成型燃料燃烧特性研究

通过加压成型实验确定出了三组成型效果较好的加压成型参数,为100 MPa、玉米秸秆含水率10%、粒度80目、秸秆污泥配比7∶1、8∶1、9∶1三组,后通过下落强度实验,第二组样品强度好于另两组,继续进行热重分析,从热重曲线上可以看出第二组燃烧稳定,继续进行燃烧热测定,得到燃烧热大于16.7 MJ/kg,这个数值大于褐煤的燃烧热,实验结果表明:100 MP含水率10%、粒度80目、混合配比8∶1为玉米秸秆混污泥成型燃料最佳成型参数。     

生态因子对玉米秸秆降解特性影响研究

以玉米秸秆为底物进行了试验,考察了秸秆降解条件,包括温度、预处理、干物质浓度与碳氮比等对纤维素降解率的影响,结果表明:经预处理的玉米秸秆在设定温度的培养箱中培养,其纤维素均进行了降解,利用响应曲面法对实验降解条件进行优化,得到最佳的玉米秸秆降解条件为35℃、干物质浓度12%、碱处理、碳氮比20:1,纤维素降解率可达66.54%。     

木质素基表面活性剂对玉米秸秆纤维素酶水解的促进作用

木质素是影响木质纤维原料酶水解的关键因素。本研究通过聚乙氧基接枝修饰制备木质素基表面活性剂,并探究其对预处理玉米秸秆纤维素酶水解的影响机制。结果表明,木质素基表面活性剂对蒸汽爆破预处理玉米秸秆酶水解有显著的促进作用。木质素基表面活性剂的最适添加量为0025 0 g/g(以纤维素计)。在最适添加量下,碱木质素基表面活性剂及醇溶木质素基表面活性剂使得蒸汽爆破预处理玉米秸秆72 h酶水解得率分别提高了275%和281%。与此同时,72 h酶水解液中外切葡聚糖酶酶活力分别提高了493%和410%;β-葡萄糖苷酶酶活力分别提高了196%和137%。说明木质素基表面活性剂可减少纤维素酶的无效吸附,从而起到对酶水解的促进作用。     

玉米秸秆对风沙土土壤微生物的影响

本研究以新型沙袋沙障为研究对象,分别对不同内部添加物、不同外层材料袋沙障内部、外部风沙土土壤细菌、真菌、放线菌及土壤微生物总量进行了测定。结果表明:沙袋沙障内添加玉米秸秆、玉米芯营养物质能够有效改善沙袋沙障内部风沙土环境,沙障内部微生物数量显著提高,微生物总数量分别达到了7.35×10~7 cfu/g、9.47×10~7 cfu/g,分别是对照(只灌装风沙土)沙袋沙障的113.11倍、145.62倍,并且添加玉米芯的作用效果更加显著,土壤微生物总数比添加玉米秸秆的高28.77%;添加玉米秸秆、玉米芯均对土壤真菌的影响较大,真菌数量可升高至微生物总数量的50%以上;玉米秸秆、玉米芯添加量越多,微生物数量越多,添加物体积百分比达到20%时,土壤微生物总数达到了1.01×10~8 cfu/g,随着添加量的继续增加,沙障内微生物数量无显著增加趋势;3种外层材料黄麻纤维、玻璃纤维、稻草沙袋沙障内部微生物总数排序为黄麻纤维>稻草>玻璃纤维,黄麻纤维沙障内部土壤细菌、真菌、放线菌三者总数分别比稻草、玻璃纤维的高58.80%、112.64%。     

稀酸预处理对玉米秸秆中4类非木质素组分的降解规律研究

分离制取玉米秸秆中非木质素类的4类组分纤维素、半纤维素、热水提取物和乙醇提取物,采用高效液相色谱研究其在稀硫酸预处理过程中主要水溶性降解产物的生成规律。其中,纤维素降解生成葡萄糖、甲酸、乙酰丙酸和5-羟甲基糠醛;半纤维素降解生成木糖、阿拉伯糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、乙酸和糠醛;热水提取物降解生成葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、甲酸、乙酸、乙酰丙酸、5-羟甲基糠醛和糠醛;乙醇提取物降解生成少量的葡萄糖、木糖、乙酸、乙酰丙酸和5-羟甲基糠醛。抑制物甲酸、乙酰丙酸和5-羟甲基糠醛主要来自纤维素,乙酸和糠醛来自半纤维素,产量可分别为1.4%、2.7%、2.2%、3.1%和7.8%(以玉米秸秆计)。硫酸质量分数是影响乙酸产量的主要工艺因素,而反应温度是影响甲酸、乙酰丙酸、5-羟甲基糠醛和糠醛产量的主要工艺因素。     

麦草碱性亚硫酸盐制浆生物炼制的研究(I) ——深度脱木质素及木质素磺化特性

提出了非木材木质纤维生物质碱性亚硫酸盐制浆(ASP)生物炼制的理念,研究了总用碱量、亚硫酸化度、温度和时间对麦草碱性亚硫酸盐法蒸煮深度脱木质素特性和木质素磺化的影响。结果表明:麦草ASP法具有高的深度脱木质素选择性;深度脱木质素延伸与木质素磺化度提高具有一致性;总用碱量、亚硫酸化度、最高温度和保温时间对深度脱木质素选择性和木质素磺化度都有重要的影响;在总碱用量18.0%,亚硫酸化度85.0%,液比值3.5,最高温度168℃,保温150 min的条件下,可制得卡伯值8.8,得率56.8%,黏度为33.3 mPa.s的优良纸浆,此时黑液中磺化木质素磺酸基含量达2.16 mmol/g(以固形物计)。从深度脱木质素选择性、木质素磺化和纸浆基本特性考虑,麦草ASP法具有制浆生物炼制的前景。     

洗涤模式对蒸汽爆破玉米秸秆脱毒的影响

采用3种洗涤模式对蒸汽爆破预处理玉米秸秆进行脱毒,研究了其酶水解液的乙醇发酵性能,比较了不同用水量下逆流洗涤蒸汽爆破玉米秸秆酶水解液的乙醇发酵性能.结果表明,逆流洗涤脱除主要发酵抑制物的效果最好,批式分次洗涤效果次之,批式洗涤效果最差,3种洗涤方式对主要发酵抑制物乙酸的脱除率分别为100％、92.27％和77.66％.蒸汽爆破玉米秸秆经固液比1∶7.5(g∶ mL)逆流洗涤、酶水解和水解糖液浓缩后被酿酒酵母发酵24 h,糖利用率97.58％,乙醇得率93.74％.     

臭氧预处理对玉米秸秆酶解性能的影响

以玉米秸秆为原料,经臭氧预处理后进行酶解制可发酵单糖。研究了不同粒径和含水量对秸秆臭氧处理的影响,确定了最佳的工艺条件,结果表明:秸秆在较小的粒径(48μm)和含水率60%条件下臭氧处理效果最好,原料中木质素由15.04%降至2.96%,酶解糖化率从9.17%提高到39.80%。同时探究了最佳条件下臭氧处理时间对处理效果的影响,结果表明:随着处理的进行,木质素降解速率逐渐降低,糖化率在处理75 min时达到40.29%。臭氧消耗量与木质素降解率之间存在较强的线性关系(R2=0.967 9)表明臭氧主要与木质素反应,使木质素降解。臭氧预处理有效提高了秸秆的酶解效率。     

辽西地区玉米秸秆还田覆膜对土壤含水量的影响

为了研究辽西地区玉米秸秆还田覆膜对土壤水分含量的影响,在大田中设置了玉米秸秆不同还田量的试验。试验设计为4个秸秆还田量水平,对照为秸秆不还田。结果表明:不同秸秆还田量各处理0～40 cm土层土壤含水量和对照比较都有明显提高,而且除了600 kg.hm-2还田处理外,差异都达到了极显著水平,同一个处理土壤各层次之间的含水量多数差异都达到了显著或者极显著水平,且总体趋势表现为表层含水量低于中下层。但综合来看,还田量12 000 kg.hm-2效果最佳,适合在当地推广。     

不同预处理方法对玉米秸秆酶解性能的影响

研究了NaOH、Ca(OH)_2、NH_3·H_2O和NaHSO_3等4种化学联合盘磨预处理方法对玉米秸秆酶解性能的影响,考察了不同预处理方法对物料得率、木质素脱除率、还原糖得率、聚糖转化率和结晶度的影响。结果表明,预处理后,玉米秸秆的结晶度均降低。机械盘磨可以减小纤维长度和颗粒尺寸,增大比表面积,暴露出更多的纤维素活性位点,增加纤维素和纤维素酶的反应活性,提高其酶解性能。确定了酶解适宜的条件:纤维素酶用量30 U/g,β-葡萄糖苷酶用量10 U/g,酶解温度50℃和时间72 h,在此条件下NaOH、Ca(OH)_2、NH_3·H_2O和NaHSO_3联合盘磨预处理后玉米秸秆的还原糖得率分别为41.00%,23.02%,65.77%和22.22%,聚糖转化率分别为39.04%,18.53%,70.49%和21.33%。在最优条件下,NH_3·H_2O联合盘磨预处理玉米秸秆的还原糖得率和聚糖转化率最高,是一种具有前景的预处理方法。     

秸秆成型燃料锅炉的设计

简要介绍秸秆成型燃料锅炉的发展背景和现状,主要阐述秸秆成型燃料锅炉的设计思想,展望秸秆成型燃料锅炉的发展前景.     

不同溶剂辅助碱性过氧化氢脱除木质素的研究

为了探究木质纤维原料在不同有机溶剂辅助碱性过氧化氢条件下脱除木质素的效果,以碱性过氧化氢体系(AHP)为参照,考察了乙醇碱性过氧化氢(EAHP)、二氧六环碱性过氧化氢(DAHP)对杨木机械浆脱除木质素后的组分变化。通过高效液相色谱(HPLC)、傅里叶变换红外光谱(FI-IR)、凝胶渗透色谱(GPC)、核磁共振磷谱(³¹P NMR)表征分析了碱木质素(AL)、碱性过氧化氢木质素(AHPL)、乙醇碱性过氧化氢木质素(EAHPL)和二氧六环碱性过氧化氢木质素(DAHPL)的化学结构、分子质量和羟基含量的变化。研究结果表明：3种反应体系均导致脱木质素后物料得率不同程度降低,并导致了大量半纤维素的溶出。与AHP、DAHP相比,EAHP更有利于保存纤维素和溶出较多的木质素,木质素脱除率最高达65%。与AL相比,AHPL、EAHPL、 DAHPL红外光谱峰型基本一致,均属于GS型。制备的木质素数均分子质量(M_n)最小为4 672 g/mol,分散性较好,酚羟基的量较少,但是脂肪族羟基和羧基羟基的量较高,最高值分别为14.95和1.25 mmol/g。     

亚硫酸氢盐预处理对玉米秸秆酶水解的影响

研究了亚硫酸氢钠对玉米秸秆进行预处理的条件,主要考察了亚硫酸氢钠用量、预处理温度和pH值对玉米秸秆酶水解效率的影响。结果表明:在温度180℃、保温30min时,随着亚硫酸氢钠用量的增加,木质素和半纤维素的溶出量增大,从而促进玉米秸秆预处理后底物的酶水解,当亚硫酸氢钠用量为7%时,酶水解转化率和葡萄糖得率分别为69.40%和62.44%;预处理温度越高,酶水解效率越高,温度190℃、保温30min时底物酶水解转化率达到了81.04%,葡萄糖得率71.91%;预处理pH值升高,酶水解效率相应增大,pH值在4.2～4.7之间时,酶解效率增加明显。     

碱性亚硫酸盐预处理对杂交狼尾草酶水解特性的影响

杂交狼尾草(Pennisetum americanum×P.purpureum)生长速度快、产量大、抗逆性和适应性强,是制备生物能源和化学品的极具潜力的原料。为实现杂交狼尾草高效酶水解,分别采用氢氧化钠、亚硫酸钠和碱性亚硫酸钠对其进行预处理,分析其对原料化学组成和结晶度的影响,探讨纤维素酶剂量、纤维素酶与木聚糖酶的协同、酶系组成对酶水解的影响。结果表明,1%NaOH或4%Na_2SO_3预处理可将杂交狼尾草木质素质量分数从19.5%降为10%~15%。在1%NaOH预处理时加入Na_2SO_3可将底物中木质素质量分数降为5%以下,细胞壁多糖质量分数达95%以上。由于其良好的可降解性能,纤维素酶水解预处理杂交狼尾草时剂量可低于10 U/g,且添加木聚糖酶的效果较增加纤维素酶剂量效果更好。在底物质量分数为10%时,每克底物添加10 U纤维素酶、1 000 nkatβ-葡萄糖苷酶和2 mg木聚糖酶进行水解,经4%Na_2SO_3+1%NaOH预处理后杂交狼尾草的葡萄糖和木糖得率分别高达94.2%和84.0%。碱性亚硫酸盐预处理在高底物质量分数、高效酶水解杂交狼尾草中具有较大应用潜力。     

玉米秸秆水热焦热解及动力学特性研究

以玉米秸秆为原料制备水热焦,分析了不同反应强度下水热焦碳质量分数的变化规律,并采用Friedman法、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法和Kissenger-Akahira-Sunose(KAS)法,研究了玉米秸秆原料及水热焦(250℃、480 min)的热解过程,计算了其反应活化能。结果表明:在210~290℃,30~480 min反应区间内,玉米秸秆水热焦碳质量分数随水热反应强度增加而增加;水热焦的固体焦产率和热解最大反应速率随水热反应强度增加均呈降低趋势,最大反应速率对应的热解温度区间由280~380℃变为400~450℃,当反应强度超过7.11(250℃、480 min)时,最大反应速率变化相对平稳;玉米秸秆原料及水热焦的热解均可分为脱水、主热解、炭化3个阶段;FWO和KAS模型计算得到的活化能值较为接近,在高转化率阶段(转化率大于20%),水热焦(250℃、480 min)活化能远高于玉米秸秆活化能,当转化率为75%时,通过FWO和KAS法计算得到的水热焦活化能分别为260.87和261.84 kJ/mol,而玉米秸秆的活化能仅为145.55和142.74 kJ/mol。     

刨花形态和施胶量对玉米秸秆刨花板性能的影响

以黑龙江省产玉米秸秆为原料,加工6种不同形态的刨花,将刨花形态和施胶量作为两个密切相关的变量进行综合分析,探究制备综合性能良好的玉米秸秆刨花板的工艺方法。结果表明,以筛分粒度24～30目刨花作为芯层、30～40目刨花作为表层制得的三层刨花板性能最佳,静曲强度为32.50 MPa,弹性模量为3.83 GPa,内结合强度为0.93 MPa,24 h吸水厚度膨胀率为14.21%,符合GB/T 4897—2015《刨花板》中干燥状态下使用的重载型刨花板(P4型)的要求。     

联合预处理方法对玉米秸秆厌氧消化产气的 影响研究进展

我国玉米（Zea mays）秸秆年产量居世界之首,具有来源广、产量高的特点。厌氧消化产气是 玉米秸秆高效利用的重要途径之一。玉米秸秆主要成分包括纤维素、半纤维素和木质素,其复杂的三维 网络结构对其厌氧发酵产生极大的阻碍作用,导致产期周期长、产气量和生物降解率偏低等问题。为了 提高玉米秸秆的消化率,首先需要通过一定的预处理技术高效破坏其紧密结构,从而提高玉米秸秆的生 物再利用性。目前,秸秆的预处理方法有物理预处理、化学预处理、生物预处理以及联合预处理方法等。 文章在简单介绍玉米秸秆主要成分及含量的基础上,概述了当前玉米秸秆联合预处理方法,并分析了其 对玉米秸秆厌氧消化产气的影响。     

木质素对碳酸钙结晶行为的影响

依据生物矿化基本原理,以木质素作为有机基质,探讨了木质素浓度和生长体系的温度对CaCO3晶体生长情况的影响,通过FT-IR、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和热重分析(TG)对其形貌、结构、热分解等进行表征。结果表明:木质素溶液中形成的CaCO3晶体形貌不同于纯水中形成的晶体,为方解石型,具有哑铃形、球形、椭圆形和橄榄球形等形态,且木质素浓度和生长体系的温度对CaCO3晶体形貌影响显著。在CaCO3结晶过程中,CaCO3与木质素之间存在相互作用,并讨论了这种作用的可能机理。