甲酸法分离棉秆木质素的条件优化

木质素是自然界唯一能提供可再生芳基化合物的非矿产资源,在石油、煤炭等传统芳香化合物来源供应日益紧张的背景下,木质素的绿色、高效分离和利用研究具有重要意义。作为世界最大产棉国,我国每年副产棉秆近3 000万t,其中大部分棉秆没有得到高效利用。木质素的高效绿色分离是棉秆综合利用的基础。本研究采用甲酸为溶剂对棉秆木质素进行分离研究,首先考察反应温度、甲酸质量分数、固液比和反应时间等因素对棉秆木质素提取率的影响规律;其次采用正交试验进行条件优化,结果表明各影响因素对木质素产率的影响由大到小依次为反应温度、甲酸质量分数、反应时间和固液比。经优化后得到的最佳提取条件为:反应温度90℃、固液比1 g∶15 m L、反应时间2 h、甲酸质量分数80%,在此条件下木质素的产率达到最大值,为55.7%。     

超声波协同WO_3/ZrO_2固体酸水解蔗渣工艺的优化

[目的]采用超声波预处理协同固体酸水解蔗渣制备还原糖。[方法]探讨了超声波预处理后水解温度、固体酸用量、水解时间、液固比对水解液中还原糖得率的影响。采用响应面法建立二次回归模型,并对水解工艺进行优化。[结果]当水解温度97.52℃、固体酸用量5.76%、反应时间3.10 h、液固比18∶1时,还原糖的得率可达75.65%,比在相同工艺条件下未经超声波处理的得率提高了21.91%。[结论]超声波预处理能够促进蔗渣的水解。     

稀硫酸预处理高丹草秸秆条件的优化研究

预处理是利用生物质原料制备燃料乙醇的工艺过程中至关重要的一步,文章以高丹草秸秆为主要研究对象,对稀硫酸预处理高丹草秸秆优化工艺进行了研究,在研究温度、时间、稀硫酸质量分数和固液质量比4个单因素对预处理效果影响的基础上,采用正交试验对稀硫酸预处理高丹草秸秆工艺条件进行优化,确定了稀硫酸最佳预处理工艺条件为水解温度120℃,水解时间2h,稀硫酸质量分数1.5%,固液质量比1:10,在此条件下,预处理水解液还原糖得率32.59%,糠醛得率为0.45%。     

割手密硫酸 解糖化的研究

割手密是生物质产量较高的纤维素类植物,作为能源植物受到国内外的普遍关注。利用纤维素类材料生产燃料乙醇的过程中,秸秆的水解糖化是关键步骤。以割手密为试验材料进行单因素和正交试验研究浓硫酸和稀硫酸的浓度、试验时间、试验温度、液固比对割手密糖化处理的影响,筛选出浓硫酸和稀硫酸处理的最佳条件,将两段硫酸处理的最佳反应条件结合,即浓硫酸水解,液固比42∶1、浓硫酸浓度70%、水浴时间20min、水浴温度55℃;稀硫酸水解,液固比115∶1、浓硫酸浓度5.5%、水解时间155min、水解温度100℃。在此工艺中,还原糖得率为48.78%。该两段水解糖化法条件温和、操作简单,不需要高压,成本低廉,还原糖得率高,为割手密的进一步有效利用奠定了基础。     

水解-氧化法制备甘蔗叶生物质腐植酸

本研究以甘蔗叶为原料,通过设计模拟矿源腐植酸形成过程中的化学反应,研究将甘蔗叶转化为腐植酸的技术,并将实验室制得的腐植酸与矿源腐植酸和木质素进行比较研究。制备过程：首先进行酸水解反应,将其中的纤维素和半纤维素水解为可溶解的水解糖,将木质素转化为不溶的腐植酸前体,固液分离;然后用氧化剂对腐植酸前体进行氧化反应,重新生成亲水性的羧基基团,完成腐植酸的制备。实验结果表明,水解反应步骤时,在固定20∶50（g∶mL）固液比的条件下,最佳的反应条件为：10%的硫酸和1%的硝酸组成的水解液,在150 ℃的温度下,水解3 h;氧化步骤中,腐植酸前体以1∶13（g∶mL）的固液比与3.5%的硝酸在80 ℃的温度下反应2 h。经元素分析、酸性基团分析、紫外和红外光谱以及核磁共振波谱等一系列分析手段,证实制备的蔗叶生物质腐植酸有较高的腐殖化和芳香化程度,其各项指标均接近于矿源腐植酸。该方法能成功制备腐植酸,同时利用产生的水解糖还具备与多种现有生物质产业相结合的潜在可能,以解决其水解残渣的问题。     

利用树脂脱色对罗汉果深加工柱流液中还原糖的测定研究

[目的]探索利用树脂脱色对罗汉果深加工柱流液中还原糖的测定方法。[方法]将罗汉果甜甙生产过程中的柱流液柱进行酸水解后,对稀释浓度为0.4%、深褐色和不透明的柱流溶液,用D941大孔弱碱性阴离子交换树脂脱色,之后采用直接滴定法测定罗汉果加工柱流液干燥固体中游离还原糖含量和总还原糖含量。[结果]罗汉果加工柱流浓缩液含固量为56.3%,树脂脱色后固体产物的得率为35.05%。用D941大孔弱碱性阴离子交换树脂进行脱色,脱色效果显著,可用于直接滴定,滴定终点明显,且经脱色后还原糖回收率可达98.48%。测得罗汉果柱加工流液干燥固体中游离还原糖含量为12.55%,总还原糖含量为23.50%。[结论]该研究为进一步开发利用罗汉果资源,提高其利用率和经济效益提供理论基础。     

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.     

微波协同黑曲霉水解稻谷壳糖化工艺的优化

以稻谷壳为原料,采用微波预处理协同黑曲霉水解稻谷壳制备还原糖。探讨了经过微波预处理后原料的粒度、酶液用量、水解温度和水解时间对还原糖得率的影响,并采用响应面法建立二次回归模型对水解工艺进行了优化,在水解温度为61℃、水解时间为18.8h、酶液用量为31U/g时,还原糖的平均得率可达到46.17%,比在相同工艺条件下未经微波处理的得率提高了96.22%。     

基于微分积分法和Friedman等转化率法的生物质热解动力学研究

生物质热解动力学是生物质热解反应器设计和优化的理论基础。本文在5、10、15℃/min等3种不同升温速率下对核桃壳、纤维素以及木质素进行了热重分析,并通过微分积分法和Friedman等转化率法进行热解动力学研究。结果表明,木质素含量高的生物质固体残渣含量高,反应速率低;纤维素含量高的生物质固体残渣少,反应速率高;升温速率的加快会使最大失重速率增大,热解过程向更高的温度范围移动。对3种生物质样品进行热解动力学研究,发现微分积分法的R2明显高于Friedman等转化率法,计算的动态参数更准确可靠;微分积分法中一维扩散反应模型（D1）是反应核桃壳、纤维素和木质素热解过程的机理模型,该方法计算得到的3种生物质样品活化能表现为纤维素>核桃壳>木质素。     

微波辐射预处理高粱秸秆对酶水解的影响

以100目高粱秸秆为原料,采用微波辐射为预处理手段,通过测定微波辐射预处理以及微波辐射联合酸和碱预处理方式中高粱秸秆酶水解的还原糖含量,研究不同预处理条件对酶水解的影响.结果表明,单一采用微波辐射预处理对高粱秸秆的酶水解促进作用不大,微波在中低火功率处理条件下对酶水解有较大的促进作用.微波联合碱处理要比微波联合酸预处理对高粱秸秆酶水解的促进作用较大,微波联合碱预处理酶水解在NaOH含量为3%,微波辐射时间为9 min时,得到了还原糖含量为34 42 g·L-1.     

旱作农田秸秆覆盖综合效应的研究

通过玉米、棉花旱作物农田秸秆覆盖试验,总结出秸秆覆盖具有明显的保墒效应,可以增加土壤的有机质和氮、磷、钾等养分含量,降低土壤的含盐量及pH值,同时改善土壤的物理性状,并减轻杂草危害和环境污染。农田覆盖秸秆后玉米、棉花的产量分别提高了7.9%和11.4%。旱作农田秸秆覆盖的综合效应十分明显。     

棉杆水解制备木糖的研究

[目的]为了从廉价、丰富的棉杆中制备高纯度木糖。[方法]通过单因素多水平试验和正交试验,考察了影响半纤维素水解的因素。[结果]各因素的影响大小依次为：水解温度〉硫酸浓度〉水解时间≈固液比例;水解的最佳条件为：140℃下水解2.5h,硫酸浓度为5%,固液比为1∶6。还原糖的产率达到了最大值19.79%。通过中和、脱色、离子交换和结晶等过程,得到纯度为98.5%的木糖晶体。分离过程中,木糖的产率为58.72%。木糖的最终产率为11.62%,即1000g棉杆可制到116.2g木糖。[结论]通过稀硫酸水解棉杆中的半纤维素,制备出纯度达到食品级的结晶D-木糖,为棉杆的转化利用找到一条途径。     

汽爆棉杆水提物分析及发酵生产乙醇的研究

棉秆蒸汽爆破预处理后水抽提,分析水提产物,将水提糖液用于乙醇发酵生产.结果表明,汽爆条件为2.0 MPa 4 min,棉秆中纤维素分离程度最大,有利于纤维素的后续利用.从水解产物、纤维素后续利用及经济效益方面考虑,最优水提和汽爆工艺条件为75℃水提、2.0 MPa汽爆4 min,水提质量浓度150 g/L.在汽爆棉秆水提液的萃取物中,共鉴别出9种芳香类化合物、8种脂肪酸化合物和1种呋喃化合物,这些化合物使水提液具有一定毒性并呈现较深的颜色.水提液经Ca(OH)2脱毒和大孔吸附树脂脱色用于酵母菌乙醇发酵,以酿酒酵母和管囊酵母混合发酵获得的乙醇质量浓度最高,达(8.59±0.30)g/L.     

生物质成型燃料的热解燃烧特性试验研究

研究了棉杆成型块等生物质固体燃料在小型移动层上吸式热解燃烧炉中的热特性.结果表明,密度较大的棉杆成型块升温速率和降温速率均较低,挥发份的逸出时间增加,高温燃烧时间延长,炉子的热效率提高.棉杆成型块在炉胆中的充填量对可燃气体的稳定燃烧和高温火焰的持续时间影响显著.填满炉胆的棉杆成型块的燃烧性能优于棉杆,其燃烧热效率达39.3%,为棉杆的1.72倍.     

玉米秸秆酸解产糖影响因素研究

[目的]考察影响玉米秸秆稀酸水解产糖的主要因素,为进一步提高玉米秸秆利用率提供参考。[方法]通过单因素和正交设计试验分别考察稀酸浓度（稀H2SO4）、酸解温度、固液比、酸解时间对玉米秸秆酸解产糖得率的影响。[结果]酸解温度、酸解时间、稀酸浓度、固液比对酸解产糖得率均有影响,影响大小顺序依次为酸解温度〉稀酸浓度〉酸解时间〉固液比。正交试验结果表明,最适酸解条件为酸解温度120℃,稀酸浓度1.5%,酸解时间60min,固液比7.5%,在该试验条件下还原糖得率为29.64%。[结论]此研究为进一步提高玉米秸秆利用率和转化率提供重要的理论依据和借鉴意义。     

玉米茎秆糖含量的遗传分析

较高的茎秆糖含量有助于提高青贮玉米的饲料品质和适口性,本研究选用7个茎秆糖含量不同的玉米自交系为亲本,按Griffing双列杂交方法Ⅱ配置21个组合,对玉米茎秆糖含量性状的遗传进行分析。结果表明:在7个自交系中,Y53-164、YXD053-646和98A-04糖含量的一般配合力较高,可以提高杂种后代的茎秆糖含量,但特殊配合力存在明显的组合差异。玉米茎秆糖含量性状的遗传符合加性-显性-上位性模型,但以基因非加性效应为主,存在着显著的显性与上位性效应。控制茎秆糖含量遗传的增效等位基因为隐性,减效等位基因为显性。玉米茎秆糖含量的变异71.07%是由遗传控制的,但狭义遗传率不高(40.11%)。对茎秆糖含量的选择不宜早代进行,利用茎秆高糖自交系作为亲本并广泛测配有助于茎秆高糖杂交种的选育。     

基于响应面法优化玉米秸秆酶解条件

以蒸汽爆破玉米秸秆为原料,基于Box-Behnken试验设计,选取MgSO4、吐温80(Tween80)和牛血清白蛋白(BSA)作为酶解体系添加物,采用响应面法优化了玉米秸秆的酶解条件,并建立了数学模型.结果表明,在玉米秸秆酶解体系中,分别添加质量浓度为0.62mg·g-1MgSO4(底物),53.0mg·g-1Tween80(底物),0.48mg·g-1BSA(底物),48h糖化后,还原糖质量浓度从60.05g·L-1提高到73.64g·L-1,比对照提高了22.63％,糖化率质量分数达到理论值的85.38％,并验证了数学模型的有效性,获得较高的还原糖质量浓度.表明添加适量的化学物质,可以显著提高还原糖质量浓度.     

饲料用苦荞麦秸秆的化学成分研究

[目的]研究饲料用苦荞麦秸秆的主要成分。[方法]以苦荞麦秸秆为原料,测定其糖分、脂肪和粗蛋白的含量。[结果]苦荞麦秸秆还原糖、水溶性总糖和淀粉的变化规律为：主茎秆的含量大于分枝茎秆的含量;粗脂肪含量为1.14%,比一般谷物秸秆高0.1%,粗蛋白含量为3.14%,比一般谷物秸秆高0.31%。[结论]苦荞麦秸秆是较好的饲料来源之一。