厌氧消化中秸秆预处理技术的研究现状

综述了秸秆类生物质在参与厌氧消化过程前的各种预处理技术，主要包括物理、化学、生物等预处理。这些技术对秸秆厌氧消化的产气效果有一定提升作用，但也存在一些局限性，如物理预处理方法耗能高、化学预处理方法可能造成污染。目前厌氧消化中冰冻预处理技术研究还较少，冰冻能够高效破坏木质素并促进纤维素水解，为秸秆高效利用提供了一个新的探索方向。     

促进木质纤维素类生物质酶解的预处理技术综述

木质纤维素类生物质是通过微生物作用转化为乙醇和氢能的可再生糖资源,酶解木质纤维素是它向乙醇和氢能转化的第1步,但是由于木质纤维素类生物质的高稳定性,要得到较高的酶解率就必须先进行预处理.本研究主要总结了机械粉碎预处理、辐射预处理、稀酸预处理、碱预处理、氧化预处理、高温液态水预处理、蒸汽爆破预处理和生物预处理这些对木质纤...     

微波环境下的玉米秸秆碱处理技术对光合制氢的影响

将微波环境下的越处理技术应用在秸秆类木质纤维素预处理及其糖化过程中,研究玉米秸秆粉在微波辐射下反应温度、反应时间、微波功率等因素对秸秆类纤维素碱催化水解性能的影响.实验结果表明,微波辐射作用能有效提高碱催化纤维素水解效果,提高反应温度能提高纤维素转化率,但却降低了葡萄糖的选择性.纤维素水解需要在一定时间下才能水解完全,反应时间过短水解不完全而生成低聚糖,反应时间过长则葡萄糖降解加剧,更多地生成小分子化合物导致葡萄糖选择性下降,并以微波环境下的碱处理后的玉米秸秆粉为底物接人光合菌群在光照条件下进行光合生物制氢实验研究,对秸秆类木质纤维素的生物质制氢技术研究与开发具有重要的科学意义.     

3种低温等离子体技术对水稻秸秆糖化率的影响

为探寻环境友好的秸秆预处理方法,提高秸秆等生物质资源的利用效率,以水稻秸秆为原料,采用3种不同的低温等离子体装置：灭菌柜、介质阻止放电及射频电容耦合对其进行预处理,分别对3种方法的处理条件进行优化,并在此基础上考察预处理后秸秆对纤维素酶的吸附能力及纤维素和半纤维素的糖化效率。结果表明,与未处理的秸秆对照相比,3种方法均可以降低水稻秸秆对纤维素酶的吸附能力,同时提高秸秆中纤维素和半纤维素的糖化率;其中,介质阻挡空气放电对秸秆的处理效果最好,秸秆对酶的吸附率比未处理秸秆的对照组降低了67.6%,而纤维素和半纤维素的糖化率分别比未处理秸秆的对照组提高了34.6%和44.7%。该研究为今后利用低温等离子体预处理秸秆相关技术的改进和深入研究提供了参考。     

液氨预处理对农作物秸秆化学结构及酶解效果的影响

  目的  探索液氨预处理(liquid ammonia treatment,LAT)对生物质原料水解顽抗性和纤维素类生物质酶解效率的影响。  方法  采用LAT法对小麦Triticum aestivum秸秆(以下称麦秸秆)、高粱Sorghum bicolor秸秆、苜蓿Lotus corniculatus草及三者混合物(质量比为1∶1∶1)进行预处理,利用热重分析仪、傅里叶变化红外光谱仪、X-射线衍射仪和扫描电镜等对其预处理前后的化学结构变化进行表征,研究预处理温度和酶解时间对4种原料中葡聚糖和木聚糖的酶解转化率的影响。  结果  LAT预处理对生物质原料的化学结构影响显著。经LAT预处理后,葡聚糖、木聚糖和阿拉伯糖等化学组分的相对含量降低;氧(O)和氢(H)元素的相对含量降低,部分含氢(H)、氧(O)元素的官能团发生脱落;结晶度出现小幅下降,生物质表面孔隙结构增多,酶在生物质化学结构上的可及度增加。麦秸秆和混合物的最佳预处理温度为90 ℃,苜蓿草和高粱秸秆的最佳预处理温度为110 ℃;随酶解时间延长,4种原料中葡聚糖和木聚糖的酶解率都增加;葡聚糖的最大酶解率从大到小为麦秸秆、混合物、高粱秸秆、苜蓿草,木聚糖的最大酶解率从大到小依次为高粱秸秆、麦秸秆、混合物、苜蓿草。  结论  LAT预处理可以提高木质纤维素生物质尤其是麦秸秆和高粱秸秆的酶解效率。图8表2参24     

金属盐对纤维素类生物质热裂解制炭的影响研究

基于金属盐在生物质热解过程中所起的重要作用,重点研究了金属盐对纤维素类生物质热解生成固定炭产率的影响。采用机械混合法向玉米秸秆中加入金属盐,比较加入不同含量的金属盐对固定炭产率的影响,结果表明,在玉米秸秆中加入20%的氯化钾时固定炭产率可达40%。还对比研究了不同金属盐种类对纤维素类生物质热解生成固定炭产率的影响,结果表明,钾盐的催化效果好于钠盐和镁盐。通过对机械混合和浸泡吸收2种方法进行比较得知,浸泡吸收法加入金属盐对纤维素类生物质热解生成固定炭的催化效果明显好于机械混合法,采用浸泡吸收法在玉米秸秆中加入20%的氯化钾时固定炭产率最高可达47%。     

低过氧化氢浓度的芬顿试剂预处理玉米秸秆试验

生物质资源是地球上含量丰富的资源之一,生物质中蕴含着大量化学能。因此,高效地利用生物质资源能有效缓解当今世界承受的能源压力。但由于木质纤维素复杂的包裹结构很大程度上阻碍了生物质资源的能源化利用,所以学者们不断探索出更高效的处理方式来打破木质纤维素的复杂结构,便于其进一步转化利用。为提高玉米秸秆的综合利用率,降低预处理成本,采用低过氧化氢浓度的芬顿试剂对玉米秸秆进行预处理,以纤维素酶酶解后的还原糖产量和秸秆中木质素的相对含量变化来评价预处理效果;并通过傅立叶红外光谱(FTIR)、X-射线(X-Ray)等技术手段从官能团的变化、纤维素晶体的结晶度变化两方面对芬顿试剂预处理玉米秸秆的机理进行了进一步解析验证。结果表明:采用0.2mol·L-1的Fe2+、0.2%H2O2组合处理玉米秸秆24h,酶解72h后酶解液中还原糖的浓度是未处理秸秆的1.21倍,预处理后纤维素的结晶度下降7%,酸不溶木质素的相对含量下降16.27%。可见采用低浓度的芬顿试剂预处理玉米秸秆是一种有效的方法,且操作简单、反应时间短。     

秸秆燃料化利用三技术

一、秸秆纤维素乙醇生产技术1.技术内涵与技术内容秸秆纤维素乙醇生产技术是目前秸秆能源化利用的高新技术之一。秸秆降解液化是秸秆纤维素乙醇生产的主要工艺过程,是指以秸秆等纤维素为原料,经过原料预处理、酸水解或酶水解、微生物发酵、乙醇提浓等工艺,最终生成燃料乙醇的过程。秸秆纤维素乙醇生产技术的关键工艺包括原料预处理、水解、发酵和废水处理。预处理工艺包括物理法、化学法、生物法和联合法;水解工艺包括酸水解和酶     

木质纤维素类生物质转化生物乙醇预处理B2B工艺的发展研究

在能源问题日益紧张的时局下,寻求可再生的清洁能源成为目前亟待解决的关键问题,而乙醇燃料无疑是化石类能源的最佳替代能源。生物质转化为生物乙醇（简称B2B）工艺无论是从可行性、清洁性抑或是经济性来看都具有可大规模工业化应用的前景。基于木质纤维素物质来源广、成本低等特点,这类原料制备生物乙醇的研究取得了很大的进展。详细综述了木质纤维素类生物质转化生物乙醇中的预处理工艺进展和发展方向,并对各种预处理工艺的优缺点进行了论述,此外,对于双螺杆挤出爆破工艺也进行了详细阐释。     

秸秆生产乙醇的预处理方法分析

对现有秸秆预处理技术进行分析和对比,认为蒸汽爆破和生物方法对秸秆进行预处理较为经济和可行,是未来发展的方向。其中,蒸汽爆破法较适合当前纤维素乙醇的产业化发展要求。     

不同生物预处理对芦竹和玉米秸秆及其厌氧消化性能影响研究

<正>木质纤维素类生物质复杂的结构及木质素的存在极大限制了原料在厌氧消化过程中的水解反应。预处理和贮存是木质纤维素生物质沼气工程中两个重要的上游环节。通过适当的预处理和贮存可以增加生物质的生物降解性,并有助于提高后续厌氧消化产甲烷性能。因此,开展原料预处理和贮存的研究对于厌氧消化技术的推广与应用具有非常重要的意义。论文对不同收获时期和不同固形物含量芦竹的青贮物化性能及其厌氧消化产甲烷性能进行了评价,研究了尿素添加对芦竹青贮及其厌氧消化特性的影响,并探讨了真菌预处理对玉米秸秆理化特性和产甲烷性能的影响。     

木质素与生物燃料生产:降低含量或解除束缚?

生物质能源作为可再生性替代能源之一,其开发利用可为解决当前全球变暖、化石能源成本飞涨和环境污染等重大问题提供新的途径。木质纤维素是植物细胞壁的主要组成成分,也是地球上最丰富的可再生资源之一,可转化为生物酒精等液体生物燃料。木质纤维素主要包括纤维素、半纤维素和木质素,三者之间由酯键、醚键和糖苷键等化学键连接,形成的木质素-糖类复合体是一种共价键聚合物,这些细胞壁成分的组成及其互作会影响多糖的水解作用,进而影响木质纤维素的转化利用效率,其中,木质素被认为是阻碍纤维素酶分解的主要物理障碍。当前,提高能源作物生物质的田间种植、生产效率及其工厂化降解、转化效率是生物质能源发展的热点和难点问题。由于木质素是木质纤维素生物量中除多糖之外含量最高的成分之一,提高木质素利用效率成为影响整个木质纤维素生物冶炼产能的关键。为此,文中从降低木质素含量和解除木质素束缚的角度出发,系统回顾了木质素在植物细胞壁中的发育沉积特征及其遗传改造研究进展,探究从植物细胞壁结构组成角度优化木质纤维素性状提高生物燃料产率的可能性,重点论述了降低能源植物木质素含量的遗传选育和基因改良策略,以及木质纤维素生物冶炼的预处理和分离技术。一方面,通过常规育种程序培育低木质素含量的生物能源作物品种,或是通过基因工程技术下调木质素的生物合成,对于提高木质纤维素利用效率和降低生物燃料生产成本均具有积极的作用。另一方面,以解除木质素束缚为目的的生物冶炼预处理技术是提高木质纤维素生物燃料工厂化生产效率的重要环节,主要包括酸预处理法、碱预处理法和有机溶剂预处理法,高效的预处理技术能够显著提高纤维素酶水解效率,增加生物酒精产量。文中最后对木质素与生物燃料生产的研究与应用前景进行了展望。     

秸秆生物气化预处理技术

秸秆作为一种可再生能源,其生物气化利用为解决能源问题提供了一个新的途径。预处理是秸秆生物气化中一个非常重要的环节,该文介绍了秸秆中木质纤维素的结构和目前秸秆生物气化预处理常用的几种方法。     

碱催化双螺杆动态挤压预处理小麦秸秆制备发酵用糖的研究

采用碱催化双螺杆动态挤压预处理技术预处理了小麦秸秆,当碱用量为0.06 g/g干秸秆、保温时间为1 h时,木质素脱除率为80%,纤维素和半纤维素的水解率分别为87.7%和75.2%,总糖得率为83%。对分离提取的木质素进行结构表征发现,其化学结构保留良好,仅有部分木质素结构中的酯键水解,少量H结构单元与G结构单元降解,这种木质素更易于后期高值化利用。通过对不同预处理方式的能量输入及预处理效果进行对比发现,碱催化双螺杆动态挤压技术预处理木质素纤维素类生物质单位处理能量消耗最低,具有良好的工业应用前景。     

玉米秸秆发酵生产燃料酒精研究现状及前景

玉米秸秆是一种丰富的再生资源,主要由纤维素、半纤维素、木质素组成。经过预处理、水解、发酵可生产酒精。预处理方法主要有物理法、化学法、物理化学法及生物处理法;水解主要有酸水解法和酶水解法;发酵主要有直接发酵法、间接发酵法、同步糖化发酵法等。介绍了玉米秸秆生产乙醇的关键技术进展情况。     

玉米秸秆碱性预处理技术研究进展

厌氧发酵生产沼气、酶解糖化生产乙醇等生物转化技术是利用农作物秸秆的有效方法.但由于玉米秸秆本身具备的紧凑木质纤维素结构使其对酶水解具有较强的抗性,导致其生物转化和可利用价值降低.因此为了提高玉米秸秆的生物利用价值,必须要对玉米秸秆进行预处理,破坏其原有结构.在各种预处理方法中,碱性试剂预处理方法因其工艺相对简单,已成为...     

氯化铁与白腐菌联合预处理光合产氢用秸秆的试验研究

[目的]探讨氧化铁与白腐菌联合预处理光合产氢用秸秆的最佳工艺.[方法]采用氯化铁与白腐菌联合预处理法,对光合产氢用秸秆进行预处理.[结果]用0.5 mol/L的三氯化铁溶液,固液比为1/20 g/ml,在100～108℃下处理玉米秸秆30 min后,其纤维素、木质素、半纤维素含量均有明显的变化,且纤维素含量最高增加了52.78％,半纤维素最高减少了12.06％;经三氯化铁处理过的玉米秸秆接种白腐菌后,在第12天时还原糖含量最高达1.92 mg/ml,此时的玉米秸秆作为光合产氢的基质效果最好.[结论]氯化铁与白腐菌联合预处理法,可进一步促进光合产氢用秸秆生物质转化.     

汽爆预处理对水稻秸秆纤维结构的影响

利用新型蒸汽爆破技术对水稻秸秆进行预处理,并对预处理后的秸秆进行结构成分测定及表征,以期通过改变秸秆结构成分提高其利用率。结构成分测定及傅里叶变换红外光谱结果表明,汽爆预处理前后秸秆纤维素含量变化不大,半纤维素含量变化大于木质素含量变化;在2.5 MPa、4 min爆破条件下,秸秆半纤维素含量降到最低,脱除率达到67.89%;在2.5 MPa、2 min爆破条件下,秸秆还原糖含量最高,达4.55%,为对照的5.62倍。扫描电镜与X-射线衍射分析结果表明,汽爆预处理后秸秆表面形态变化较大,结晶度随着压力与维压时间增加而增加。蒸汽爆破可快速、简便、高效地将水稻秸秆等生物质原料进行预处理,为实现其高效再利用创造条件。     

玉米秸秆纤维降解的预处理工艺条件筛选

为解决玉米秸秆在发酵中难降解的问题,以玉米秸秆为试验原料,通过物理-化学、物理-生物和物理-化学-生物3种方法对秸秆进行预处理,考察秸秆中纤维素、半纤维素、木质素含量,探讨各种预处理方法对玉米秸秆的降解效果。结果表明:添加10%NaOH溶液后加入绿秸灵的处理方式秸秆半纤维素的降解效果较好,降解率为32.98%;添加混合菌的处理方式秸秆纤维素的降解效果较好,降解率为51.46%;添加8%NaOH溶液后加入绿秸灵和添加10%NaOH溶液后加入绿色木霉的处理方式秸秆木质素的降解效果较好,降解率为39.28%。3种预处理方法对玉米秸秆中半纤维素、纤维素有显著影响,对木质素的降解影响不显著。3种预处理方法对玉米秸秆中不同组分降解率的影响大小顺序为:纤维素、半纤维素、木质素。     

碱催化双螺杆动态挤压预处理小麦秸秆制备发酵用糖的研究

采用碱催化双螺杆动态挤压预处理技术预处理了小麦秸秆，当碱用量为0.06 g/g干秸秆、保温时间为1 h时，木质素脱除率为80%，纤维素和半纤维素的水解率分别为87.7%和75.2%，总糖得率为83%。对分离提取的木质素进行结构表征发现，其化学结构保留良好，仅有部分木质素结构中的酯键水解，少量H结构单元与G结构单元降解，这种木质素更易于后期高值化利用。通过对不同预处理方式的能量输入及预处理效果进行对比发现，碱催化双螺杆动态挤压技术预处理木质素纤维素类生物质单位处理能量消耗最低，具有良好的工业应用前景。