玉米秸秆预处理实验
低温稀酸预处理玉米秸秆的研究
新 能源 ， 以木质 生物 资 源 为 原 料用 生 物 转 化 法 制备
第 一 作 者 简 介 ： 娜 娜 （ ９ ５ ） 女 ， 士 研 究 生 ， 究 方 向 ： 生 王 １８ 一 ， 硕 研 微 物 资 源 开 发 与 生 物化 工 。 通 信 作 者 简 介 ： 秀 清 （１７ 一 ） 硕 士 ， 师 。 Ｅｍａ ： ａｘ 姚 ９８ ， 讲 ． ｉ ｙｏｉ ｌ —
１ １ 实验材 料 和药 品 ．
玉米秸 秆 ， 自抚 顺 周 边 ， 用 粗 纤 维 测 定 仪 取 利 （ Ｑ ） 照 Ｖ ｎ Ｓ ｅｔ 重 法 ＿ 测 得 其 半 纤 维 ｓＬ 参 ａ ｏ ｓ 称 ８ 素 、 维 素 和 木 质 素 含 量 分 别 为 ２ ． ％ 、２ ８ 和 纤 ６ １ ３．％ １ ． ％ ， 成 粉 状 备用 ； 萄 糖 （ ６３ 磨 葡 生化 级 ） 木 糖 （ ， 生
接 触 Ｊ未 经 预处理 的天 然状 态 的木 质 生物 资 源 的 ，
酶解率 小 于 ２ ％ ［ 。 因此 必 须 采 用 一 定 的预 处 理 ０ ４ Ｊ
和 。本文通 过 正 交 试 验 来 确 定 在 低 温 稀 酸 条 件 下 ， 玉米秸 秆 最佳 的 预处理 条件 。 对
１ 实验 部分
⑥
２ １ Ｓ ｉ ｅｈ Ｅ ｇ ｇ ０ ｃ Ｔ ｃ． ｎｎ ． １ ．
化 工 技 术
低 温 稀 酸 预 处 理 玉 米秸 秆 的研 究
王娜 娜 ’ 谢 小莉 杨翔 华 张 全 姚 秀 清
NaOH预处理后的玉米秸纤维素酶水解效果试验研究的开题报告
NaOH预处理后的玉米秸纤维素酶水解效果试验研
究的开题报告
引言：
随着人口的增加和能源需求的增大，替代传统化石能源的生物质能源逐渐成为人们关注的研究热点之一。
玉米秸秆作为一种常见的农业废弃物，具有丰富的纤维素组分，可作为生物质能源精细化利用的重要原料。
但是，纤维素的结构复杂、难以分解，生物降解技术成为纤维素资源利用的关键技术之一。
本研究旨在通过NaOH预处理玉米秸秆，提高其纤维素酶水解效果，为生物质能源的利用提供参考。
研究方法：
1.预处理方法：取一定量的玉米秸秆，采用NaOH预处理方法，控制NaOH浓度、反应温度和反应时间等因素，得到一定条件下处理后的玉米秸秆样品。
2.酶解条件：选用适当的纤维素酶，在一定的酶解条件下，对NaOH 预处理后的玉米秸秆进行水解反应。
3.结构性质分析：通过扫描电镜、红外光谱等方法分析预处理前后样品的结构性质，探究NaOH预处理对玉米秸秆纤维素的影响。
预期结果：
NaOH预处理能够有效破坏纤维素的结构，提高酶解效率。
通过分析玉米秸秆在NaOH预处理前后的结构性质，揭示预处理对纤维素酶水解效果的影响机理。
结果可为生物质能源的精细化利用提供理论基础和实验依据。
研究意义：
1.研究NaOH预处理对纤维素水解效果的影响，为优化生物质能源的生产工艺提供科学依据。
2.探究NaOH预处理对玉米秸秆结构性质的影响，为深入理解生物质水解机理提供参考。
3.提高玉米秸秆作为生物质资源利用的效率，减少传统化石能源的使用，推动可持续发展。
超声波预处理玉米秸秆的条件优化
超声波预处理玉米秸秆的条件优化胡斌;张亮亮;胡青平【摘要】To speed up degradation of corn stalk by cellulase, this research was to explore the effect of ultrasonic pretreatment conditions of corn straw, including ultrasonic processing time, power and temperature. Then these conditions were optimized through the Box-Behnken central composite design. Results showed that the optimal conditions were that liquid materials in the ratio of 1 : 30 were treated by the ultrasonic for 10 min at the temperature of 45 ℃ and the power of 140 W. The best effect of cellulose enzyme solution on corn straw was detected under the optimal pretreatment conditions.%为加速纤维素酶对玉米秸秆的分解效率,采用超声波预处理玉米秸秆.研究超声波处理时间、功率、温度等因素对处理效果的影响,通过Box-Behnken中心组合试验设计优化超声波预处理玉米秸秆的条件.结果表明,超声波预处理玉米秸秆的最优条件为:料液体积比为1:30,超声时间10 min,温度45℃,功率140 W.用纤维素酶酶解在优化条件下超声处理的玉米秸秆,酶解效果较好.【期刊名称】《西北农业学报》【年(卷),期】2012(021)002【总页数】4页(P153-156)【关键词】玉米秸秆;超声波;预处理;酶解【作者】胡斌;张亮亮;胡青平【作者单位】山西师范大学生命科学学院,山西临汾041004;山西师范大学生命科学学院,山西临汾041004;山西师范大学生命科学学院,山西临汾041004【正文语种】中文【中图分类】S216.2中国是一个农业大国，各类农作物秸秆年总量达7亿t以上［1］，其中玉米秸秆占很大的比例，它的主要成分是纤维素［2］。
玉米秸秆预处理优化实验条件研究
（ ｖ） ｍ／ ） 或氢 氧化钠 （ ％、 ． ％ 、 、 ． ％、 ％ （／ ） ， 拌均 匀 ， Ｏ ０ ５ １ １５ ３ ｖ ｖ）搅 高压 蒸 汽下 （ ２ １ １℃ ，． ａ 处 理 不 同的 ０ １Ｐ ）
时 间（ ０ ４ 、０ｒｉ） 反 应结束 时 以 自然 降压 和急 速 降 压两 种 降 压 方式 使 反 应体 系 降 至 室温 ， 得 处理 样 ２ 、０ ８ ｎ ， ａ 获
第 ５期
王
歌 等 ： 米秸 秆 预 处 理 优 化 实验 条 件研 究 玉
１５ ７
２ １ 高压 蒸汽 下硫酸对 玉米 秸秆 处理 的最佳优 化条 件 ． 图１ ～３所示 ， 高压蒸 汽下 ， 以相 同硫 酸浓度处 理秸 秆 ， 还原 糖产 量 随处 理 时间 的延 长 而增 加 ； 同处 理 相
关键词 ： 玉米秸秆 ； 预处理 ； 还原性 糖 中 图 分 类 号 ： ８５ Ｑ１ 文 献标志码 ： Ａ
现如今能 源短缺 已成 为 困扰 人类发 展 的重 大 问题 ， 以生 物 质为 原料 生 产燃 料 乙醇 有着 越 来越 广 阔 的市 场前景 ． 因此近 年来利 用废弃 的木 质纤维 原料生 产 乙醇已在各个 国家引起 越来 越广泛 的关 注［ ． １ 但在 以纤 维 ］ 素为原 料生产燃 料 乙醇的过 程 中， 最大 的问题是原 料 的预处 理． 预处 理 的 主要作 用 是 改变 天然 纤 维 的结 构 ， 降低纤 维素 的结 晶 ， 去木质ห้องสมุดไป่ตู้素 ， 加酶 与纤维素 的接触 面积 ， 脱 增 从而 提高酶 解 的效率． 目前预 处理 的方法 主要 有物理 、 化学 、 物和氨 冷冻爆 破法［ ， 生 ２ 但预处 理效果 不理想 ， ］ 且对 生产 设备 的腐 蚀 、 磨损 和耗 能较 严 重 ， ｊ 因此开 发高效 、 低成本 的预处 理方法 成为 了亟待解 决 的技术 问题 ． 研 究 以玉米 秸秆 为 原 材料 ， 本 采用 物 理与
玉米秸秆稀酸-蒸汽爆破预处理和水解糖化的试验研究
玉米秸秆稀酸-蒸汽爆破预处理和水解糖化的试验研究韩沐昕;谭羽非;刘欢鹏;李冬梅【摘要】考察了玉米秸秆经1％ (w/w)稀硫酸和水分别浸泡后在不同汽爆压力(分别确定研究压力为1.5 MPa,1.8 MPa和2.0 MPa)和保压时间(分别为4 min,6 min和8 min)下进行蒸汽爆破预处理的处理效果.分析了预处理后固体和液体部分的主要成分和含量.通过考察预处理后固体部分经过纤维素酶作用后所得到的葡萄糖得率,确定了最佳的稀酸-蒸汽爆破预处理工艺.在1％稀硫酸预浸12h后,采用1.8 MPa汽爆条件保压8 min,经过预处理玉米秸秆的最大葡萄糖得率为26.9 g/100g 原料;在该条件下,预处理后过滤液中总糖得率最高为34.5 g/100 g原料.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2014(014)010【总页数】5页(P290-294)【关键词】预处理;玉米秸秆;稀酸;稀酸-蒸汽爆破;酶水解【作者】韩沐昕;谭羽非;刘欢鹏;李冬梅【作者单位】哈尔滨工业大学城市水资源和水环境国家重点实验室,市政环境工程学院,哈尔滨150090;黑龙江建筑职业技术学院,哈尔滨150025;哈尔滨工业大学城市水资源和水环境国家重点实验室,市政环境工程学院,哈尔滨150090;哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学城市水资源和水环境国家重点实验室,市政环境工程学院,哈尔滨150090【正文语种】中文【中图分类】X712玉米是我国的主要粮食作物之一，每年的产量约1.3×1012t，同时产玉米秸秆1.56 亿t，玉米秸秆是一种应用价值很高的可再生纤维素资源;但是这种资源长期没有得到合理地开发，约2/3 秸秆被焚烧掉，造成了资源的浪费和大气污染［1］。
秸秆类生物质作为能源，是一种贮存太阳能的可再生物质，生长过程中吸收大气中的CO2，因此在利用过程中排放的CO2，属于大气CO2的正常循环，不存在使全球变暖的效应。
预处理阶段方案
预处理阶段在进行固态厌氧发酵之前，将玉米秸秆粉碎过筛后备用。
对玉米秸秆进行3种不同方式的预处理。
具体方式如下：（1）沼液：取100g粉碎后的备用秸秆，沼液与秸秆按照质量比5:2的比例混合均匀，表面用塑料薄膜覆盖进行堆沤。
每天翻料，保持温度在45℃~50℃范围内，堆沤大约10d左右。
（2）组合碱：取100g秸秆放入发酵瓶内，按1:5的固液比加入6％的稀氢氧化钠和氢氧化钙（组分配比是2:1）组合碱溶液，搅拌均匀，室温下放置3d。
（3）白腐菌：取100g秸秆，按照5%比例加入复合白腐菌对玉米秸秆进行预处理，混合均匀，28℃下放置10d。
测定预处理后其有机组成（纤维素、半纤维素和木质素）的含量，进行电镜扫描(SEM)分析、红外光谱（IR）分析、X射线衍射（XRD）分析。
固态厌氧发酵阶段（一）将上述三种方法预处理之后的玉米秸秆作为发酵底物，控制干物质浓度为20%，以发酵温度和接种物分别作为单因素条件，进行秸秆固态厌氧发酵的平行试验。
具体过程如下：经3种方式预处理的秸秆与接种物混合均匀作为发酵基质，未处理的秸秆作为对照。
将接种后的发酵基质分别装入1L的玻璃发酵罐中，依据不同预处理需要的发酵时间，分别在常温、35℃和53℃发酵60天左右。
将秸秆在35℃条件下发酵的残留物备用，随后考察在一定温度条件下，不同来源接种物对秸秆固态厌氧发酵特性的影响。
每个处理平行进行多个发酵罐，分别于发酵阶段第3,6,9,12,15,18,25,32，40，48,56和60d进行PH值和挥发酸（VFA）浓度的测定。
发酵过程中的气体采用气体采样袋收集。
所有试验均重复3次。
测定发酵期间每日沼气和甲烷含量、累积产气量、PH值、VFA浓度、TS/VS产气率和秸秆有机组成（纤维素、半纤维素和木质素）含量，并且利用荧光原位杂交技术（）测定乙酸甲烷菌和耗氢甲烷菌在发酵前期、发酵高峰期和发酵末期的浓度固态厌氧发酵阶段（二）将上述三种方法预处理之后的玉米秸秆作为发酵底物，控制干物质浓度为20%，添加接种物，进行厌氧干发酵试验。
SPORL法预处理提高玉米秸秆糖化效率的研究的开题报告
SPORL法预处理提高玉米秸秆糖化效率的研究的开题报告一、研究背景随着全球能源资源的日益紧缺以及环境问题的日益突出，生物质能的开发和利用受到越来越多的关注。
秸秆作为一种常见的生物质资源，在生物质能开发利用中具有重要的地位。
糖化是生物质转化为生物能源和化学品的重要环节之一，但是由于秸秆的结构复杂，其中的木质素和纤维素等难以降解，糖化反应效率较低。
因此，如何提高秸秆糖化效率成为了该领域的研究热点之一。
SPORL（Sulfite Pretreatment to Overcome Recalcitrance of Lignocelluloses）法是一种利用亚硫酸盐（SO_3^2-）作为预处理试剂来改变木质素和纤维素结构的方法，该方法可以有效地去除木质素和纤维素，提高糖化效率。
因此，将SPORL法应用于玉米秸秆糖化预处理中，对于解决生物质资源转化的难题具有重要的意义。
二、研究目的和内容研究目的：探究SPORL法预处理玉米秸秆对糖化效率的影响，提高秸秆的生物质能利用效率。
研究内容：1. 玉米秸秆的处理条件的优化，包括SO_2浓度、温度、时间等因素的研究。
2. 分析玉米秸秆的化学成分变化，包括木质素、纤维素和半纤维素的去除率、糖化产物的种类和含量等指标。
3. 研究SPORL法对玉米秸秆糖化效率的影响，包括糖化曲线的测定、糖化率的计算等指标。
三、研究意义1. 通过SPORL法预处理玉米秸秆，可以有效地去除合适比例的木质素和纤维素，提高糖化效率，从而提高秸秆的生物质能利用效率。
2. 研究SPORL法预处理玉米秸秆的最佳参数，可以为后续的生物质能开发提供技术支持。
3. 研究结果可以推广到其他生物质的利用中，提高生物质资源的转化利用效率，减少对环境的污染。
四、研究方法1. 实验设备：包括超声萃取仪、恒温振荡器、紫外/可见分光光度计等。
2. 实验样品处理：玉米秸秆经过SPORL法预处理，然后进行糖化反应。
3. 实验参数研究：包括SO_2浓度、温度、时间等因素的研究。
玉米秸秆氢氧化钾及蒸汽爆破耦合预处理厌氧发酵产沼气研究
玉米秸秆氢氧化钾及蒸汽爆破耦合预处理厌氧发酵产沼气研究利用厌氧消化技术处理木质纤维素类生物质,能够产生高效、清洁的生物质能源—沼气。
但是木质纤维类原料存在着复杂的结构,导致其厌氧消化具有延迟期长和产气率低等问题。
克服木质纤维素的阻碍是利用木质纤维类生物质生产沼气的有效手段。
本课题研究了多种预处理方式以提高玉米秸秆的生物降解性能。
研究不同压力(1.2、1.5、1.8、2.1MPa)和不同维压时间(5、10、15、20、25 min)下,蒸汽爆破预处理对玉米秸秆厌氧发酵的影响。
结果显示,蒸汽爆破是一种高效的预处理手段,考虑到能耗和效率,将1.2MPa、10 min选择为最佳汽爆条件,累积甲烷产量为223.2 mL/gvs,相对于未预处理秸秆,提高了55.2%。
研究了20℃下不同浓度(0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)KOH预处理及与蒸汽爆破耦合预处理对玉米秸秆厌氧消化的影响。
结果显示,KOH预处理是提高累积甲烷产量的一种优良方法,选择1.5% KOH为最佳预处理方法,累积甲烷产量为208.6 mL/gvs,相对于未预处理秸秆,提高了45.1%。
相对于未预处理秸秆,经1.5% KOH与蒸汽爆破耦合预处理,甲烷累积产量(258.8 mL/gvs)获得了80.0%的极显著提升,玉米秸秆的生物降解性为62.5%。
研究了60℃下不同浓度(0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)KOH预处理及与蒸汽爆破耦合预处理对玉米秸秆厌氧消化的影响。
结果显示,热KOH对玉米秸秆的预处理效果优于常温KOH,选择1.5%热KOH 为最佳预处理方法,累积甲烷产量为243.1 mL/gvs,相对于未预处理秸秆,提高了56.4%;相对于20℃下的1.5% KOH预处理秸秆,提高了16.5%。
相对于未预处理秸秆,经1.5%热KOH与蒸汽爆破耦合预处理,甲烷累积产量(292.9 mL/gvs)获得了88.5%的极显著提升,玉米秸秆的生物降解性达到了70.7%。
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一、玉米秸秆预处理实验（因素：固液比、温度、时间、浓度）
1.物理处理（1g玉米秸粉+20ml buffer）固液比：1：20
高温处理121℃20min 40min 60min
2.化学处理（2g玉米秸粉+40ml buffer）
1）1%NaOH 0.5%NaOH 1%H2SO4 0.25%H2SO4
1h 2h 4h
2)氨水处理（2g玉米秸粉+40ml buffer）
1% 2% 5%NH3.H2O
50℃8h 16h 24h 36h 48h
注：buffer配制0.02mol/L NaCOOH+0.02mol/L HCOOH (pH 4.8)
处理完成后离心取上清测葡萄糖浓度，沉淀置于培养皿中烘箱烘干实验结果
以较好结果的测其成分（高效液相色谱法）
由结果葡萄糖产率高的重复
3）72%硫酸处理实验
0.5g/0.1g/0.2g玉米秸粉+5ml72%硫酸室温放置2.5h 摇晃
↓
181.7ml蒸馏水121℃1h
↓
Ba（OH）2调制中性（试纸检验）
↓
1ml上清12000r/m 10min
↓
200ul上清+800ul超纯水
↓
高效液相色谱测成分（葡萄糖、木糖）
4）生物处理
摇瓶糖化实验（酶处理）每个做两个平行
1g玉米秸粉（400种）+20ml buffer+35ul糖化酶+叠氮钠（抑菌作用）
↓
50℃恒温摇床120rpm 3day
↓
↓
取2ml样品4℃冰箱存放
结果处理：①取1ml上清12000rpm/min 10min
取上清50ul+200ul纯水液相测成分
②用生化分析仪测葡萄糖浓度。