蒸汽爆破预处理玉米秸秆与PBAT共混制生物基全降解塑料特性研究北大核心CSCD

文章将蒸汽爆破预处理的改性玉米秸秆粉/PBAT复合材料与未经蒸汽爆破预处理改性玉米秸秆粉/PBAT复合材料和纯PBAT材料进行了理化特性对比分析。结果表明:蒸汽爆破预处理后改性玉米秸秆粉填充PBAT复合材料比未经蒸汽爆破预处理改性玉米秸秆粉/PBAT复合材料的拉伸强度提高了5.78%,断裂伸长率提高了15.02%,结晶度降低了2.38%;比纯PBAT材料的拉伸强度降低了47.01%,断裂伸长率降低了52.32%,结晶度提高了32.26%。蒸汽爆破预处理前后改性玉米秸秆粉填充PBAT复合材料中发生了酯化反应。通过蒸汽爆破预处理玉米秸秆,与PBAT制成共混生物基塑料,降低了生产成本,提高了产品性能,为玉米秸秆在生物基全降解塑料领域提供了新的应用途径。     

未脱毒汽爆玉米秸秆高底物浓度的同步糖化和乙醇发酵

为取消蒸汽爆破预处理玉米秸秆水洗脱毒步骤和提高乙醇发酵的乙醇浓度,利用专利菌株酿酒酵母Y5,对蒸汽爆破预处理玉米秸秆不经脱毒处理,直接进行同步糖化和发酵(SSF)。蒸汽爆破玉米秸秆的浓度30%,同步糖化和发酵的时间96 h,100 m L、3000 m L反应器和5L发酵罐的乙醇浓度分别达到50.0、47.8、47.5 g/L。研究结果表明,菌株Y5在纤维素乙醇生产中对简化生产工艺、降低设备投资、减少水消耗、降低生产成本具有重要的应用前景。     

玉米秸秆酶解与厌氧发酵产氢实验研究

以粒度小于0.088 mm秸秆粉的酶解液为底物与热预处理活性污泥(其中TS%为6.77%,VS%为47.90%,COD为36.665 g/L)进行厌氧发酵产氢实验,以累积产氢量和产氢速率为考察指标,研究不同热预处理(100℃水浴)时间、初始p H值、酶解液浓度、发酵温度对厌氧发酵产氢的影响,并利用修正的Gompertz方程对产氢过程进行回归分析,优化出最佳玉米秸秆酶解液厌氧发酵产氢的工艺参数。结果表明:活性污泥利用玉米秸秆酶解液进行厌氧发酵产氢时,当活性污泥热预处理时间为15 min、初始p H值为5.0、玉米秸秆粉酶解液浓度为22.34 mg/m L、发酵温度为40℃时,产氢效果最佳,此时最大累积产氢量达到653.98 m L,最大产氢速率为15.89 m L/h。     

酸碱预处理后玉米秸秆的酶解工艺优化

对玉米秸秆进行酸碱预处理,在单因素实验基础上,以还原糖转化率为影响值设计正交实验,研究温度、pH值、液固比、酶浓度及酶解时间5因素对纤维素酶解过程的影响。得出玉米秸秆酶解最佳工艺条件为:温度48℃、pH值4.6、液固比20、酶浓度55 U/g;酶解时间44 h。在此工艺条件下还原糖转化率达到80.97%。结合红外光谱对秸秆中各组分特征基团分析表明,膨化后的玉米秸秆酶解的纤维素基团特征峰变化更为明显。     

微泡沫钻井液的具体流变模型建立和流变特性研究

实验研究表明,由于微泡沫具有假塑性的流动特性,在静止状态时又存在随微泡质量的增加而增加的静切力的特殊流体,使用屈服值幂律模式及赫-巴流变模式能较真实地反映泡沫的流动特性。但是,由于幂律模式简单、使用方便,且拟合效果与赫-巴模式相当,故综合考虑认为,幂律模式是描述该钻井液的较佳模式。通过压力实验进一步证明微泡在压力释放后,体积可以恢复90%以上。温度和压力变化对微泡流变性的影响从本质上讲,主要是对泡沫流体黏度的影响。换句话说,是温度和压力变化改变了泡沫流体的黏度。当剪切速率在比较低的范围内,增加压力会增加泡沫流体的表观黏度;当剪切速率在比较高的范围内,这种影响明显减弱。泡沫流体的表观黏度不稳定地随温度的升高而降低,但趋势逐渐变缓。     

碱和双氧水预处理玉米秸秆的试验研究

研究了在5%NaOH中加入不同质量分数的双氧水时,对玉米秸秆的预处理效果;在预处理后的玉米秸秆中加入纤维素酶,考察此时酶解还原糖得率随预处理程度的变化;对浸泡时间、双氧水浓度、固液比3个因素进行单因素试验。试验结果表明,质量分数为2.5%的浓度下,糖得率最大;在2.5%H2O2浸泡24 h,固液比对酶解糖化几乎没有影响;当浸泡时间为24,72,96 h时,糖得率相差甚微。设计正交试验对预处理的条件进行优化,分析预处理玉米秸秆的各因素,以木质素去除率为基准参数,得到水解木质纤维素的适宜预处理条件:5%NaOH下加入质量分数为2.5%的双氧水,浸泡时间为72 h,固液比为1∶20。预处理后木质素的去除率为61.52%;加入纤维素酶酶解,还原糖得率为39.30%。     

蒸汽爆破预处理中影响酶解效果因素的研究

为提高秸秆蒸汽爆破预处理制乙醇的酶解率及经济效益,研究了蒸汽爆破预处理过程中影响酶解效果的物料温度、喷爆出口直径、汽爆次数等因素,以寻找提高酶解效率的方法。试验结果显示,物料温度对酶解效果有显著影响,在不破坏纤维素结构且不产生酶解抑制物的前提下,温度越高越有利于水解;在不致堵塞喷爆口的前提下,喷爆出口直径越小酶解效果越好;汽爆次数对于酶解物料预处理效果有着显著的积极影响。     

玉米秸秆同步糖化发酵产乙醇优化实验研究

以耐高温酿酒酵母为对象,研究高温酿酒酵母利用玉米秸秆为原料同步糖化产氢乙醇的影响因素,采用Plackett-Burman(PB)法对影响乙醇产率的5个因素进行筛选,采用CCD模型及响应面分析对影响因素进行优化设计,确定高温酿酒酵母利用玉米秸秆为原料同步糖化产氢乙醇的最佳工艺条件。研究结果表明:高温酿酒酵母利用玉米秸秆酶解液同步糖化产乙醇过程中接种量、温度、酶浓度和发酵时间4个因素对乙醇产量的影响最为明显,温度和发酵时间的交互作用最为显著。利用优化设计得到的最佳产乙醇工艺为:接种量7.4%、温度34.2℃、初始p H值5.0、酶浓度49.36 U/g。在此条件下,发酵105.12 h后乙醇产率可达59.88%,实验结果与响应面拟合方程的预测值(60.85%)吻合良好。     

秸秆焦的表面特征及CO2气化反应性的研究

在700～1000℃热解温度条件下制备了稻秸秆和麦秸秆焦并进行了SEM和BET表面积测试分析,采用等温热重法研究了这些秸秆焦的CO2气化反应特性.结果表明:在较低热解温度(700℃)下,秸秆热解焦中尚含有一定量未析出的焦油;在700～1000℃范围内,随热解温度上升秸秆焦的BET表面积逐渐增加,而气化反应活性却有所下降;在800～1100℃气化温度范围内,秸秆焦的气化反应性随气化温度明显增加,两种秸秆焦的表观活化能则随热解温度稍有增加,稻秸秆和麦秸秆焦的表观活化能范围分别为183.58～196.50kJ/mol和147.27～184.01kJ/mol.     

基于生物质气化耦合发电的气化特性实践研究

在10 MW级生物质气化耦合燃煤发电工程项目上,考察了当量比、添加蒸汽、掺混秸秆对稻壳气化特性的影响。在当前的实验条件下,随着当量比在0. 14～0. 20的范围内增加时,CO、H_2和CH_4的体积分数均随之减少,燃气热值和气化效率也随当量比的增大而降低;添加适量蒸汽可以促进CO、H_2和CH_4及燃气热值的提高,气化效率则随蒸汽量的增加而升高;当秸秆掺混比例逐渐增加时,CO、H_2和CH_4的体积分数和燃气热值出现了不同程度的下降,气化效率也不断降低。