亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        蒸汽爆破預處理降解香蕉莖稈纖維素組分的研究

        2014-12-31 18:27:35鄭麗麗韓冰瑩盛占武陳嬌李奕星趙立欣
        熱帶農(nóng)業(yè)科學 2014年11期
        關鍵詞:預處理

        鄭麗麗 韓冰瑩 盛占武 陳嬌 李奕星 趙立欣

        摘 要 分析測試香蕉莖稈總固體含量(TS)和揮發(fā)性固體含量(VS)及香蕉莖稈固體剩余物中纖維素、半纖維素、木質(zhì)素含量;采用蒸汽爆破法對香蕉莖稈進行預處理,探討不同壓力及維壓時間下對香蕉莖稈中半纖維素、纖維素、木質(zhì)素組分的降解程度,分析蒸汽爆破預處理優(yōu)缺點。試驗結果表明,經(jīng)過蒸汽爆破預處理后,香蕉莖稈的組分被不同程度破壞,當壓力為3.5 MPa,維壓時間為4 min時,香蕉莖稈中半纖維素含量由預處理前13.33%降至4.36%,降解率高達67.29%,纖維素含量由48.33%降至39.15%,降解率為18.99%,木質(zhì)素含量由14.62%降至6.52%,降解率為55.40%,總體含量由76.28%降至50.03%,降解率為34.41%。說明蒸汽爆破技術對香蕉莖稈固體剩余物的預處理效果比較顯著,有一定的優(yōu)越性。

        關鍵詞 蒸汽爆破 ;預處理 ;香蕉莖稈 ;降解率

        分類號 S141.4;TQ353.421

        香蕉莖稈是熱區(qū)主要生物質(zhì)秸稈資源之一,數(shù)量巨大,季節(jié)性不明顯,是熱區(qū)生物質(zhì)能源化利用的優(yōu)質(zhì)原料。長期以來,由于缺乏足夠的重視與投入,香蕉莖稈資源利用率十分低下,造成大量資源浪費和熱區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境污染[1]。香蕉莖稈固體剩余物的主要成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素,占莖稈固體總量的76%左右,纖維素、半纖維素、木質(zhì)素相互交聯(lián),使得纖維素及其它可發(fā)酵物質(zhì)難以被厭氧微生物或酶降解利用。直接進行厭氧消化制備沼氣,會出現(xiàn)啟動慢、效率低、轉化利用率低的問題。莖稈預處理技術可破壞纖維素、半纖維素和木質(zhì)素之間的連接,并對其進行一定程度的預降解,有效提高莖稈厭氧消化性能。常用預處理方法主要有物理法[2-7]、化學法[8-10]、生物法[11-13]以及聯(lián)合法[14-17],物理法包括機械粉碎、熱液分解、蒸汽爆破、微波和超聲波處理等,具有污染小、操作簡單等優(yōu)點,缺點是能耗大,成本高;化學法主要包括酸法、減法、氧化法等,化學法預處理效率高,但化學廢液易造成環(huán)境污染,對設備的要求較高,生物法主要研究的有真菌、基因工程菌、酶類等,生物法雖然清潔,但周期長,處理效率低,難以達到工業(yè)化的要求;聯(lián)合法是兩種或者幾種方法的有機結合,具有兩者的優(yōu)點,但一般工序復雜,成本較高。

        國內(nèi)外很多學者研究表明,蒸汽爆破法預處理秸稈具有操作簡單、降解效果好等諸多優(yōu)點[5-7],是一項綠色、高效、節(jié)能的預處理手段。本文考察蒸汽爆破對香蕉莖稈半纖維、纖維素、木質(zhì)素的降解能力,分析預處理效果,以期為香蕉莖稈資源進一步生物轉化奠定基礎。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        1.1.1 試驗材料

        香蕉莖稈取自海南省澄邁縣福山鎮(zhèn),自然風干后剪碎至1~2 cm2大小備用。

        1.1.2 試驗裝置

        蒸汽爆破裝置:??趯嶒炚菊羝剖?。

        1.1.3 測試儀器

        主要試驗儀器包括萬能高速粉碎機DFY-500C(上海比朗儀器有限公司)、G/540D型全自動高壓滅菌鍋(廈門致微儀器有限公司)、電熱鼓風干燥箱DHG-9070A(上海一恒科學儀器有限公司)、馬弗爐SX2-4-10(上海葉拓儀器儀表有限公司)、紫外可見分光光度計UV-1800(島津中國有限公司)、水循環(huán)式多用真空泵SH2-D(鞏義市予華儀器有限責任公司)、恒溫水浴鍋DK-S26(上海精宏實驗設備有限公司)、電子天平(精度為0.01 g)、3號玻璃砂芯漏斗、容量瓶、坩堝、錐形瓶等。

        1.2 方法

        1.2.1 香蕉莖稈理化特性測試

        TS、VS重量法[18]分析,纖維素、半纖維素、木質(zhì)素含量采用王萬玉法[19]進行測試,測試3次取平均值。

        1.2.2 預處理

        蒸汽爆破預處理:先將蒸汽爆破裝置啟動進行預熱,取適量原料裝入汽爆罐,待罐內(nèi)蒸汽壓力、維壓時間達到試驗所需時,瞬間釋放。取汽爆后原料測試其纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的含量,分析不同條件下各組分降解效率。蒸汽爆破原理示意圖如圖2所示。

        在高壓蒸汽釋放時,已滲入纖維內(nèi)部的熱蒸汽分子以氣流的方式從較封閉的孔隙中高速瞬間釋放出來,纖維內(nèi)部及周圍熱蒸汽的高速瞬間流動,使纖維發(fā)生一定程度上的機械斷裂,破壞纖維素內(nèi)部結構。由于水蒸汽和熱的聯(lián)合作用產(chǎn)生纖維原料的熱降解。

        2 結果與分析

        2.1 香蕉莖稈理化性能分析

        由表1可知,香蕉莖稈原料中TS約63.60%,VS約58.63%,與玉米秸稈、小麥秸稈等大宗作物秸稈相比,香蕉莖稈原料中總固體含量、揮發(fā)性固體含量較低。香蕉莖稈中纖維素的質(zhì)量分數(shù)最高,約為48.33%,其次是木質(zhì)素和半纖維素,分別為14.62%和13.33%,木質(zhì)纖維總體含量為76.28%。香蕉莖稈的理化特性分析數(shù)據(jù)表明,香蕉莖稈固體原料具備生物轉化的潛力。

        2.2 不同汽爆壓力對香蕉莖稈主要成分的影響

        不同汽爆壓力對香蕉莖稈的半纖維素、纖維素和木質(zhì)素含量變化的影響如圖3所示。

        由圖3可知,與未處理組相比,不同汽爆壓力預處理的香蕉莖稈原料各纖維組分均有不同程度的降解作用,汽爆壓力為1.5 MPa時,香蕉莖稈原料中半纖維素含量由13.33%降至10.53%,纖維素含量由48.33%降至45.88%,木質(zhì)素含量由14.62%降至12.61%,隨著汽爆壓力的增大,原料中各纖維組分含量均呈下降趨勢,半纖維素和木質(zhì)素降解程度更為顯著,纖維素降解程度較低,當汽爆壓力為3.5MPa時,半纖維素、纖維素、木質(zhì)素降解率最高,分別由13.33%、48.33%、14.62%降至5.42%、42.16%、7.24%,降解率分別為59.34%、12.77%、50.48%,總體含量從76.28%降至54.82%,綜纖維素降解率高達28.13%。說明汽爆壓力是蒸汽爆破預處理過程中重要影響因素,氣爆壓力越大,單位時間內(nèi)滲入到纖維內(nèi)部的蒸汽量越大,瞬間釋放時,蒸汽對原料做功越大,對原料的降解作用越強。

        2.3 不同維壓時間對香蕉莖稈主要成分的影響

        保持汽爆壓力為3.5 MPa,改變不同維壓時間1、2、3、4 和5 min,對香蕉莖稈的半纖維素、纖維素和木質(zhì)素含量變化的影響如圖4所示。

        由圖4可知,當氣爆壓力同為3.5 MPa的情況下,隨著維壓時間的延長,香蕉莖稈固體原料各纖維組分均有較大程度的降解作用,當維壓時間4 min時,半纖維素、纖維素、木質(zhì)素分別由13.33%、48.33%、14.62%降至4.36%、39.15%、6.52%,半纖維素降解率67.29%,木質(zhì)素降解率55.40%,纖維素降解率18.99%,綜纖維素含量由76.28%降至50.03%,降解率最高達34.39%。延長維壓時間木質(zhì)素的降解率繼續(xù)提高,但由于對半纖維素、纖維素的降解率反而升高,導致綜纖維素降解率略有升高。可能是由于經(jīng)過4 min的時間,熱蒸汽通過原料空隙進入到原料內(nèi)部已經(jīng)達到平衡,繼續(xù)延長維壓時間熱蒸汽不會繼續(xù)流向原料內(nèi)部,當高壓蒸汽瞬間釋放時,滲入原料內(nèi)部的蒸汽對原料做功不再增加,因此對原料的降解能力不再增強。

        氣爆預處理的最適條件為氣爆壓力3.5 MPa,維壓時間4 min,此時香蕉莖稈中半纖維素、纖維素、木質(zhì)素的總體含量降解程度最大。

        3 結論與討論

        (1)香蕉莖稈固體剩余物TS約63.60%,VS約58.63%,香蕉莖稈固體剩余物中纖維素的質(zhì)量分數(shù)最高,為48.33%,其次是木質(zhì)素和半纖維素,分別為14.62%和13.33%,木質(zhì)纖維總體含量為76.28%。香蕉莖稈固體原料具備生物轉化的潛力。

        (2)蒸汽爆破預處理對香蕉莖稈固體剩余物各組分有顯著的降解作用。蒸汽壓力和維壓時間是兩個重要影響因素,當汽爆壓力為3.5 MPa,維壓時間4 min時,半纖維素降解率67.22%,木質(zhì)素降解率55.40%,纖維素降解率18.99%,綜纖維素降解率高達34.39%。

        (3)蒸汽爆破預處理法具有降解效率高、操作簡單、對環(huán)境無污染等優(yōu)點。

        參考文獻

        [1] 鄭麗麗,韓冰瑩,盛占武,等. 香蕉莖稈廢棄物綜合利用研究現(xiàn)狀與分析[J]. 熱帶農(nóng)業(yè)科學,2013,33(7):63-67.

        [2] 陳小華,朱洪光.農(nóng)作物秸稈產(chǎn)沼氣研究進展與展望[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報,2007,23(3):279-283.

        [3] 馮 磊,李潤東,Bernhard Raninger,等. 微波預處理對秸稈厭氧消化影響的研究[J]. 環(huán)境工程學報,2009,3(8):1 503-1 508.

        [4] 胡 斌,張亮亮,胡青平. 超聲波預處理玉米秸稈的條件優(yōu)化[J]. 西北農(nóng)業(yè)學報,2012,21(2):153-156.

        [5] 羅 鵬,劉 忠. 蒸汽爆破法預處理木質(zhì)纖維原料的研究[J]. 林業(yè)科技,2005,33(3):53-56.

        [6] 羅海力. 蒸汽爆破棉稈纖維形態(tài)及特性研究[D]. 南京林業(yè)大學,2011.

        [7] 李 剛,李東亮,王許濤,等. 玉米秸稈蒸汽爆破用于厭氧發(fā)酵的技術評價[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報,2011,27(1):286-290.

        [8] 徐龍君,安麗娜,農(nóng)麗薇,等. 稀鹽酸預處理對稻草厭氧消化的影響[J]. 環(huán)境工程學報,2011,5(3):671-674.

        [9] 劉研萍,方 剛,黨 鋒,等. NaOH和H2O2預處理對玉米秸稈厭氧消化的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2011,27(12):260-263.

        [10] Pang Yunzi, Liu Yanping, Li Xiujin, et al. Improving biodegrability and biogas production of corn straw through sodium hydroxide solid state pretreatment[J]. Energy and Fuels, 2008, 22(4): 2 761-2 766.

        [11] 袁旭峰,高瑞芳,李培培,等. 復合菌系MC1預處理對玉米秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷效率的提高[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報,2011,27(9):266-270.

        [12] 陳 羚,羅 娟,董保成,等. 復合菌劑和NaOH預處理提高秸稈厭氧消化性能[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報,2013,29(7):185-190.

        [13] 石衛(wèi)國. 生物復合菌劑處理秸稈產(chǎn)沼氣研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報,2006,22(增1):93-95.

        [14] Yang Dongyan, Li Xiujin. Improving biogas production of corn stalk through chemical and biological preteament: a preliminary comparision study [J]. Transactions of the CASE, 2003, 19(5): 209-212.

        [15] 于勝栓. 微波—蒸汽爆破聯(lián)合預處理玉米秸稈的研究[D]. 天津大學, 2010.

        [16] 方志鋒,陳復生,劉昆侖,等. 表面活性劑輔助微波-NaOH預處理花生殼乙醇化工藝研究[J]. 食品與機械,2013,29(4):145-148.

        [17] 胡秋龍,熊興耀,譚 琳,等. 木質(zhì)纖維素生物質(zhì)預處理技術的研究進展[J]. 中國農(nóng)學通報,2011,27(10):1-7.

        [18] TS\VS國家環(huán)境保護總局.水和廢水監(jiān)測分析方法(第4版)[M]. 北京:中國環(huán)境科學出版社,2002.

        [19] 王玉萬,徐文玉. 木質(zhì)纖維素固體基質(zhì)發(fā)酵物中半纖維素、纖維素和木素的定量分析程序[J]. 微生物學通報,1987(2):81-84.

        猜你喜歡
        預處理
        求解奇異線性系統(tǒng)的右預處理MINRES 方法
        基于預處理MUSIC算法的分布式陣列DOA估計
        制導與引信(2017年3期)2017-11-02 05:16:56
        藏紅花酸預處理對大鼠心肌缺血再灌注損傷中Caspase-3、TNF-α、NF-κB表達的影響
        中成藥(2016年4期)2016-05-17 06:08:04
        淺談PLC在預處理生產(chǎn)線自動化改造中的應用
        關于對稱正定的H—矩陣的預處理方法
        絡合萃取法預處理H酸廢水
        PMU數(shù)據(jù)預處理及壓縮算法
        瑞芬太尼預處理對心肺轉流心臟缺血后損傷的保護作用
        基于自適應預處理的改進CPF-GMRES算法
        遠端缺血預處理心肌保護作用的研究進展
        中文字幕日韩精品一区二区三区| 一个人看的在线播放视频| 亚洲色欲色欲大片WWW无码| 国内精品少妇久久精品| 天堂av网手机线上天堂| 亚洲开心婷婷中文字幕| 天堂а√在线中文在线新版| 国产成人九九精品二区三区| 少妇性l交大片免费快色| 精品国产sm最大网站| 永久黄网站色视频免费看| 桃花色综合影院| 国产在亚洲线视频观看| 精品亚洲一区二区在线观看| 国产夫妻自拍视频在线播放| 国产av无码国产av毛片| 久久天天躁狠狠躁夜夜96流白浆| 久久夜色精品国产噜噜噜亚洲av | 99精产国品一二三产品香蕉| 欧美另类在线视频| 日本二区视频在线观看| 国产亚洲3p一区二区| 久久精品国产亚洲超碰av| 国产黄在线观看免费观看不卡| 色爱无码A V 综合区| 中文字幕精品一区二区三区av| 高h喷水荡肉爽文np肉色学校| 激情偷乱人伦小说视频在线| 国产香蕉尹人在线视频你懂的| 久久精品国产亚洲av性瑜伽| 久久99国产精一区二区三区 | 国产69精品久久久久777| 91久久青青草原线免费| 一本久久伊人热热精品中文| 亚洲 小说区 图片区 都市| 亚洲av无码av日韩av网站| 91免费国产| 精品国内日本一区二区| 中文字幕亚洲精品无码| 久久精品国产一区二区电影| 2021久久精品国产99国产|