超声波强化秸秆乙醇化原料碱预处理效果研究

以农业废弃物秸秆资源的综合利用为目的,对玉米秸秆乙醇化的超声波与碱联合预处理的工艺条件进行了研究.结果显示,NaOH浓度、基质浓度和粒径为主要影响因子.最佳条件为：NaOH 0.5%、基质浓度45g/L、粒径0.50 mm.超声波有利于强化秸秆预处理,还原糖得率明显高于碱单独预处理时的得率.从试验效果考虑,采用NaOH浓度0.5%,超声波功率为480W,处理时间为30 min时,可达到最佳的处理效果.     

稀碱法预处理对秸秆厌氧发酵产气的影响研究

[目的]为获得产气效果较好的秸秆预处理方法。[方法]通过稀碱法预处理的单因素分析,研究了稀碱法预处理中NaOH浓度、水浴加热时间和温度对水稻秸秆厌氧发酵产沼气的影响。[结果]当NaOH浓度为6%时,秸秆厌氧发酵产气效果最佳,产气量比未处理的对照组提高了110%。水浴加热时间以3 h为最佳,产气量比对照组提高了107.9%。水浴加热温度以100℃为最佳,产气量比对照组提高了115.8%。[结论]稀碱法预处理对秸秆厌氧发酵产气效果有明显的促进作用。     

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.     

超声波辅助温和碱/氧化法进行小麦秸秆预处理的方法

在用小麦秸秆生产生物乙醇的过程中,选择合适的秸秆预处理方法是提高原料利用率的关键。本研究采用超声波辅助温和碱/氧化法对小麦秸秆进行预处理,通过单因素试验和响应曲面法探讨NaOH浓度、超声功率、超声时间和初始水浴温度对小麦秸秆处理效果的影响,建立并分析了各因子与处理后木质素相对含量关系的数学模型,优化得到的处理条件为:NaOH浓度1.54%、超声功率1 160 W、超声时间50 min、初始水浴温度78.94℃。在最优处理条件下,处理后秸秆中木质素相对含量下降了54.16%。     

超声联合NaOH预处理小麦秸秆与猪粪混合厌氧发酵特性

【目的】研究NaOH及其与超声联合预处理对小麦秸秆与猪粪混合厌氧发酵特性的影响。【方法】采用0%,3%,6%NaOH单独(分别命名为CK,3%,6%处理)或其联合250 W超声波15 min (分别命名为CK+,3%+,6%+处理)预处理小麦秸秆,用扫描电镜观察小麦秸秆表层结构的变化,之后将预处理的小麦秸秆与猪粪按照2∶1,1∶1,1∶2比例(质量比)进行混合发酵,测定小麦秸秆与猪粪不同配比下混合厌氧发酵过程中产气量、pH、碱度和挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFA)的变化。【结果】经NaOH单独预处理或其与超声波联合预处理后,小麦秸秆表面结构均受到了明显破坏。从发酵开始,各处理的日产气量均在第3天左右达到第1次峰值,在第8天左右下降到最低值;随着水解酸化的进行,各处理的日产气量又出现第2次高峰,但出现高峰时间差异较大。在NaOH单独预处理组或其与超声波联合处理组中,当小麦秸秆与猪粪按照2∶1,1∶1比例混合时,随NaOH含量的增加,累积产气量均呈增大趋势;当小麦秸秆与猪粪按照1∶2比例混合时,NaOH单独预处理组中CK组累积产气量最大,而联合预处理组中3%+处理累积产气量最大。预处理小麦秸秆与猪粪混合厌氧发酵效果依赖于两者混合比例。在整个发酵过程中,当小麦秸秆与猪粪配比分别为2∶1,1∶1和1∶2时,NaOH单独预处理的pH分别为5.6～7.7,5.6～7.6,5.7～7.7,NaOH与超声波联合预处理的pH分别为5.7～7.9,5.6～7.6,5.7～7.7,可见NaOH单独预处理及其与超声波联合预处理的pH并无明显差异。当小麦秸秆与猪粪按照2∶1比例混合时,碱度增加速率最快,并在整个发酵期内总体较高,其次是1∶1配比组,1∶2配比组最低。在发酵过程前期VFA质量浓度变动幅度较大,发酵后期VFA质量浓度变动幅度较小。总体上各预处理小麦秸秆与猪粪配比为1∶1时的VFA质量浓度与1∶2配比组接近,但是高于2∶1配比组。超声单独预处理可提升产气效果,但相比NaOH单独处理,超声与NaOH联合预处理并不具有增强产气效果的协同作用。【结论】经6%NaOH预处理后小麦秸秆与猪粪按照2∶1比例混合后,可获得良好的产气效果。     

中温NaOH预处理对玉米秸秆发酵产沼气的影响

研究了中温湿式NaOH预处理的NaOH质量百分数(相对TS)、预处理时间、预处理温度对玉米秸秆成分木质素、半纤维素、纤维素、发酵产气量、产气周期的影响,旨在获得最佳预处理条件。结果发现,NaOH可以有效去除木质素,但是短期(15 h)内预处理对纤维素影响不大;NaOH预处理玉米秸秆最佳条件为6%、50℃、12 h;最高产气量为4 402.2 m L,比未预处理秸秆产气量提高45.22%。1%~6%浓度的NaOH预处理均可降低厌氧发酵DT80。     

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.     

超声波结合稀碱预处理甘薯渣的乙醇发酵制备

研究了温和条件下超声波、超声波结合稀酸和超声波结合稀碱等预处理甘薯渣发酵生产乙醇的工艺.结果表明,超声波结合稀碱预处理的方法最好,且获得了最佳的工艺条件为固液质量比1:15、超声波功率250 W、超声波处理时间30 min,预处理用10 g/L的NaOH,纤维素酶用量35 IU/g底物,生料酵母菌接种量0.75％.在该条件下乙醇产率达到22.4％,与传统工艺相比,产率提高了19％.     

不同温度下NaOH-绿氧联合预处理对麦秆厌氧发酵的影响

为减少秸秆预处理过程中NaOH的使用量,降低其环境影响,提高秸秆厌氧发酵产气量。采用NaOH和绿氧(GO)对小麦秸秆进行联合预处理,研究低温(15 ℃)、中温(35 ℃)、高温(55 ℃)三个温度下0.05%的绿氧(GO)和不同浓度NaOH组合预处理对秸秆成分、厌氧消化性能的影响。试验结果表明,15 ℃、35 ℃、55 ℃下,最佳的预处理组合分别为0.05% GO+3% NaOH、0.05% GO+2%NaOH、0.05% GO +2% NaOH,与对应温度下未经预处理组的效果相比,累积甲烷产气量分别提高了86%、93%、87%.并得到35 ℃、55 ℃下NaOH浓度和累积甲烷产量的显着性回归方程。NaOH和GO联合试剂预处理秸秆对秸秆厌氧发酵产沼气有显着的促进作用。     

碱处理中温度对不同底物特性木质纤维素结构及酶解的影响

为研究碱法预处理中温度对不同底物特性的木质纤维素结构及酶解效率的影响,选用柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom,简称CKK,以下简称柠条)、水稻秸秆、小麦秸秆为原料,用NaOH溶液分别在常温和高温条件下进行预处理;通过扫描电镜(简称SEM)分析、傅立叶转换红外光谱(简称FTIR)分析、X-射线衍射(简称XRD)分析等分析预处理后木质纤维素的表面形态、化学成分及结晶度的变化,并用纤维素酶对预处理后的木质纤维素原料进行酶解糖化试验。SEM和成分分析结果表明,NaOH溶液碱处理能有效去除木质纤维素的木质素成分,破坏致密的物理结构;FTIR图谱表明,经NaOH溶液处理后,柠条、水稻秸秆和小麦秸秆的木质素结构受到一定程度的破坏,羟基、亚甲基、甲氧基和酯键等部分官能团发生断裂;XRD分析和酶解结果显示,碱处理能破坏木质纤维素原料中的结晶区,增大原料的孔隙率和内表面积,从而增加纤维素酶的可及性和酶解转化率,经过24 h酶解后,高温下碱处理能使水稻秸秆葡聚糖的转化率高达94.87%;其中,温度又作为一个重要的因素影响NaOH溶液碱处理的效果,当温度升高时,NaOH溶液碱处理对木质素的去除效果更好,对底物的物理结构破坏更严重,因此升高温度会促进NaOH溶液碱处理的作用效果。