农作物秸秆的热值及纤维素含量分析

对常见农作物秸秆小麦、玉米、棉花秸秆进行碱处理及热重分析与热值测定,并通过硝酸乙醇法测定其纤维素含量。结果表明,棉花秸秆粉的热值最高,小麦秸秆粉次之,玉米秸秆粉最低;小麦秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆中纤维素含量分别为37.91%、47.38%、43.66%;用10%NaOH溶液处理后其纤维素含量都有不同程度增高,其增长率为小麦秸秆玉米秸秆棉花秸秆,为农作物秸秆的预处理和综合利用提供了一定的参考。     

秸秆种类对秸秆基高吸水性树脂性能的影响

选用玉米、小麦、高梁三种常见农作物的秸秆作为原料,使用水溶液聚合法合成高吸水性树脂。对三种树脂的吸水、保水性能和凝胶强度进行了测试。结果表明,玉米秸秆合成的高吸水性树脂吸水、保水性能和凝胶强度均为最佳,玉米秸秆在三种作物秸秆中最适宜作为高吸水性树脂的合成原料。     

农作物秸秆的纤维素含量和热值分析

正对常见农作物秸杆原料(如小麦秸杆、玉米秸杆和棉花秸杆等)进行热值及纤维素含量的分析。研究结果表明:采用硝酸-乙醇法测得其纤维素含量分别为37.91%、47.38%和43.66%,经10%Na OH(氢氧化钠)碱处理后的纤维素含量分别为73.93%、82.63%和69.38%。碱处理后农作物秸杆中的纤维素含量均明显提高,这对农作物秸杆中纤维素原料的选择及综合利用等具有一定的参考价值。     

小麦秸秆预处理及制备吸水性树脂的研究

本研究充分利用当地丰富的小麦秸秆资源,制备纤维素基高吸水性树脂。实验主要以小麦秸秆粉和丙烯酸(AAC)为原料,采用水溶液聚合法,过硫酸铵为引发剂制备高吸水性树脂。用碱液(10%)∶秸秆质量=12∶1,95℃碱煮小麦秸秆2 h,80℃糊化20~30 min;引发剂占小麦秸秆粉1%(ω),单体∶小麦秸秆粉=6∶1(ω),聚合反应温度为53℃,反应时间2~3 h制得吸水性树脂,研究结果显示其吸水率为400~600 g/g。     

微波烘焙预处理降解玉米秸秆

用微波可高效对生物质烘焙预处理,考察了不同微波烘焙过程对玉米秸秆主要组分的降解作用及酸、碱、甘油催化剂对纤维素转化效率的影响,并对预处理的玉米秸秆进行酶解实验。结果表明,单纯的微波预处理对玉米秸秆中主要组分纤维素、半纤维素和木质素均有强烈的转化作用。无催化剂微波烘焙后,样品中纤维素含量降低了30%。在微波烘焙中添加酸、碱、甘油催化剂,可选择性降解玉米秸秆中的半纤维素或木质素,有效提高预处理后玉米秸秆中的纤维素含量,添加NaOH后纤维素含量增加最明显,由33%增至42%,纤维素最高转化率达65%。     

秸秆纳米纤维素和纳米木质素的环保高效提取

以蒸爆小麦秸秆为原料,通过稀碱辅助球磨实现了纤维素组份的纳米化和木质素组份的充分溶解,实现了秸秆纳米纤维素的分离提取。分别通过胶束法和反溶剂法将溶于稀碱中的木质素再生获得球形纳米木质素及纳米木质素胶囊。在稀碱辅助球磨过程中系统研究了氢氧化钠溶液浓度、蒸爆秸秆含量、球磨珠配比和时间对纤维素纳米化及组份分离效率的影响。结果表明：在0.5 mol/L NaOH水溶液、秸秆浓度2.0%(wt)、每10 mL溶液配置球磨珠20 g、球磨时间10 h的条件下秸秆纤维素纳米化的程度最高,木质素分离效率可达99.7%。通过胶束法和反溶剂沉淀法对经离心分离的木质素碱溶液酸析和透析后冷冻干燥,分别制得了尺度为数百纳米的木质素纳米颗粒与木质素纳米胶囊。     

不同温度下氢氧化钠预处理对玉米秸秆甲烷产量的影响

利用农作物秸秆进行厌氧发酵生产沼气是解决我国农村能源紧张的重要途径,然而秸秆中难以降解的木质纤维结构导致在发酵过程中甲烷转化率较低。利用自行设计的可控性恒温发酵装置,以玉米秸秆为发酵原料,分析了在不同温度条件下氢氧化钠（NaOH）预处理对秸秆木质纤维结构以及厌氧发酵产气效率的影响。结果表明,NaOH预处理能够显著降低玉米秸秆的木质纤维素含量,与未预处理的秸秆相比,经NaOH处理后的秸秆纤维素含量降低了24.4%～33.2%,半纤维素含量降低了14.2%～52.4%,木质素含量降低了9.3%～29.3%。在6%、8%和10%浓度中,经8%NaOH处理的秸秆在55℃下的甲烷产量最高,达到188.7 ml CH₄·（g VS）^-1,较未处理的增加了84.2%,因此可作为提高秸秆厌氧发酵产气效率的预处理方法。     

不同温度下氢氧化钠预处理对玉米秸秆甲烷产量的影响(英文)

利用农作物秸秆进行厌氧发酵生产沼气是解决我国农村能源紧张的重要途径,然而秸秆中难以降解的木质纤维结构导致在发酵过程中甲烷转化率较低。利用自行设计的可控性恒温发酵装置,以玉米秸秆为发酵原料,分析了在不同温度条件下氢氧化钠(NaOH)预处理对秸秆木质纤维结构以及厌氧发酵产气效率的影响。结果表明,NaOH预处理能够显著降低玉米秸秆的木质纤维素含量,与未预处理的秸秆相比,经NaOH处理后的秸秆纤维素含量降低了24.4%~33.2%,半纤维素含量降低了14.2%~52.4%,木质素含量降低了9.3%~29.3%。在6%、8%和10%浓度中,经8%NaOH处理的秸秆在55℃下的甲烷产量最高,达到188.7 ml CH4·(g VS)?1,较未处理的增加了84.2%,因此可作为提高秸秆厌氧发酵产气效率的预处理方法。     

木质素磺酸盐基高吸水性树脂的制备及农用研究

木质素磺酸盐可作为制备高吸水性树脂的反应原料,采用水溶液聚合的方法制备木质素磺酸盐-丙烯酸-丙烯酰胺高吸水性树脂。探讨中和度、引发剂用量、交联剂用量、丙烯酰胺用量及木质素磺酸盐用量等条件对树脂吸水率的影响。通过正交试验优化工艺条件,最佳条件下制备的树脂具有较强的吸水性和耐盐性,在蒸馏水和0.9%NaCl盐水中的吸水率分别为1 012.7 g/g和132.5 g/g。通过红外光谱法对树脂结构进行表征,并对树脂的农业应用进行初步探讨。     

两种化学预处理方法对小麦秸秆纤维素的影响

纤维素在小麦秸秆中含量丰富,但因其结晶度高而不易改性。以小麦秸秆为原料,采用NaOH/硫脲/尿素水溶液法和乙二胺法分别对小麦秸秆纤维素进行预处理,采用正交实验对2种化学预处理方法进行优化,通过FTIR、XRD对红外光谱、结晶度、晶型的测定,比较了2种化学预处理方法对小麦秸秆纤维素的影响。结果表明,采用优化的NaOH/硫脲/尿素水溶液法(NaOH、硫脲、尿素的质量分数分别为8%、7%、6%),能使纤维素结晶度降低51%,晶型由纤维素Ⅰ变为纤维素Ⅱ;而采用优化的乙二胺法[乙二胺质量分数70%、液固比16∶1(mL∶g)、处理温度40℃、处理时间4h],纤维素结晶度仅降低36%,且晶型未变,仍为纤维素Ⅰ。     

预处理方式对小麦秸秆制备高吸水性树脂的影响

以小麦秸秆为原料合成高吸水性树脂需首先对秸秆进行预处理,通过实验分析,比较了预处理方式如酸处理、碱浸泡、氨水浸泡、碱蒸煮及其联合处理对秸秆及高吸水性树脂的影响;用晶相显微镜、IR等表征了处理前后秸秆的微观形貌、化学结构及树脂的化学结构等;结果表明,比较理想的预处理方式是碱蒸煮处理〔w(NaOH)=14%的水溶液、150℃、0.6 MPa、30 m in〕结合浓度为1 mol/L的硝酸在100℃下处理30 m in,及w(NH3.H2O)=10%的氨水室温浸泡48 h结合浓度为1 mol/L的硝酸在100℃下处理45 m in;两种方式所得高吸水性树脂吸收纯水的质量倍率分别为405 g/g和293 g/g,吸收w(复混肥)=0.1%的水溶液的质量倍率分别为124 g/g和82g/g〔复混肥中w(N)=w(P)=w(K)=10%,N、P、K分别以尿素、过磷酸钙、氯化钾存在〕。     

玉米秸秆复合高吸水树脂的制备与性能

将玉米秸秆预处理后与丙烯酸、丙烯酰胺和苯乙烯磺酸钠进行水溶液接枝共聚制备玉米秸秆复合高吸水性树脂,研究玉米秸秆含量对高吸水性树脂吸水率、吸水速率、保水率和凝胶强度的影响。XRD证实了秸秆接枝共聚物的结构,SEM表明秸秆接枝改性的高吸水树脂,原来秸秆不连续的片状结构变成了具有许多大微孔和小毛细孔的凝胶团聚体。     

小麦秸秆基吸水性树脂的合成与性能研究

以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)和小麦秸秆为原料合成小麦秸秆基高吸水性树脂。红外、热分析及表面形貌测试表明树脂制备成功,其热稳定性良好;对比不加秸秆的树脂,加秸秆树脂的吸水率降低,吸盐水率变化不明显,pH敏感性变差,未达到高吸水性树脂的吸液能力。原因分析表明,这与秸秆的预处理过程、投料比、树脂合成过程及干燥方式等因素导致秸秆尺寸较大且在树脂中分散不均、过度交联、烘干不利于孔结构保持等有关。     

秸秆基高吸水性树脂的性能研究

选用玉米秸秆作为原料,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)作为交联剂,丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)作为单体,采用水溶液聚合法,制备玉米秸秆基高吸水性树脂(SAR)。通过红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对树脂进行表征,并研究了单体组成和交联剂用量对树脂吸水和保水性能的影响。结果表明:单体接枝于秸秆之上,树脂呈三维网状结构;随着单体中AM用量的增加,树脂各项性能先增强后减弱,AM质量分数为50%时吸水性能最佳;随着交联剂用量的增加,树脂吸水性能先增强后减弱,MBA质量分数为0.20%时性能最佳。     

不同预处理生物质成分与热值差异分析

本研究对玉米秸秆、中药残渣、林业废弃枝桠、废弃木耳菌袋4种生物质基材为研究对象,分别对4种不同生物质进行不同酸碱程度处理,系统分析在预处理前后各生物质主要成分和热值差异。结果表明酸碱预处理使生物质原料的纤维素含量增加,半纤维素含量降低,秸秆的木质素含量增加,林业废弃枝桠和中药残渣的木质素含量降低,总碳含量升高,灰分降低,1%H2SO4处理后的生物质热值要高于1%Na OH处理后的生物质热值。     

基于显微红外成像技术的碱处理丝瓜络纤维的研究

为了更好地研究碱处理浓度对丝瓜络成分的影响,采用显微红外成像技术对不同浓度碱处理后的丝瓜络进行表征。研究结果表明,碱处理可有效去除丝瓜络中的半纤维素,从而使纤维素含量增加。碱处理2 h条件下,5%的碱溶液即可去除丝瓜络中绝大部分的半纤维素,对于木质素去除也有一定效果;继续提高碱处理浓度并不会进一步降低半纤维素含量,且对木质素去除也没有明显效果,木质素相对含量反而有所上升。与传统的红外光谱法相比,采用显微红外成像技术可研究不同碱处理后丝瓜络中的半纤维素、木质素和纤维素在各扫描微区的组分分布情况,使丝瓜络纤维在碱处理前后形貌及其含量分析表达更加直观,具有图谱合一、可视性、高灵敏度等优点。     

离子液体碱溶液脱除秸秆中木质素

生物质是来源丰富的可再生资源,去除生物质中的木质素是提高生物质的糖化发酵效率的关键。本文利用含NaOH的离子液体氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑（[Amim]Cl）溶液对玉米秸秆进行处理,从反应温度、反应时间和固液比3个方面研究其脱除木质素的效果,采用单因素实验和Box-Behnken中心组合实验对反应条件进行优化,对比分析处理前后的秸秆的组成和结构变化。结果表明：在反应温度86.8℃,反应时间1.48h,固液比1∶9g/mL时,处理后秸秆中纤维素含量达到83.69%,木质素含量为3.29%,木质素脱除率达81.73%,反应温度对纤维素含量影响最显著。本工作可为玉米秸秆的资源化利用提供参考。     

小麦秸秆接枝AA/AM高吸水树脂的结构及性能

以过硫酸铵和亚硫酸氢钠为氧化还原引发剂,采用水溶液聚合将丙烯酸、丙烯酰胺和马来酸酐改性秸秆(MWS)接枝共聚制备了小麦秸秆复合高吸水树脂。结果表明随着MWS含量的增加,秸秆复合高吸水树脂吸水率和吸水速率呈现先增后降的趋势,MWS含量高达25%的秸秆复合高吸水树脂吸水率仍为435 g.g-1,秸秆复合高吸水性树脂10 min吸水率410 g.g-1左右,50 min平衡吸水率781 g.g-1。     

秸秆醋酸纤维素的制备

农作物秸秆是自然界中数量极大的可再生资源,本研究以农作物秸秆为反应原料,采用无污染蒸汽爆破技术活化预处理,然后进行乙酰化反应,通过溶剂萃取分离并制备出高附加值的醋酸纤维素。实验结果表明：秸秆汽爆后明显增加了反应活性,制备醋酸纤维素的适宜条件是123℃,2 h,催化剂用量为7％,汽爆秸秆中性洗涤剂处理后的乙酰化结果效果最好,不同汽爆秸秆中小麦秸秆乙酰化效果最佳,优化实验条件下,秸秆醋酸纤维素聚合度均在120以上,取代度2.80以上,并且用红外图谱、1H NMR进行了表征。与目前工业上采用α-纤维素含量较高的高级浆为反应原料相比,不仅原料和预处理成本大大降低,而且工艺流程简单。     

玉米秸秆木质素降解过程的CP/MAS 13CNMR和SEM表征

利用黄孢原毛平革菌对玉米秸秆木质素进行降解处理,通过CP/MAS 13 CNMR和SEM研究降解过程中木质素的结构变化。CP/MAS 13 CNMR结果表明:玉米秸秆木质素降解过程中,作为木质素结构单元主要连接方式的β-O-4键基本上没有被降解;木质素单位苯环的甲氧基含量稍有增加;S/G值降低,推断反应过程中紫丁香基优先参与反应。SEM结果表明:降解后的木质素空穴增多且增大、颗粒物质减少,主要是由于酶解木质素中大量碳水化合物的降解所致;比木质素更容易降解的纤维素和半纤维素也存在于样品中。CP/MAS 13 CNMR为木质纤维原料结构的定性和初步定量提供了可能,是传统定量表征手段的有力补充,具有一定的研究意义。