学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

稀乙酸预处理玉米秸秆及水解液生物酸化的研究

作　者: 王丽娟
导　师: 张书廷
学　校: 天津大学
专　业: 环境工程
关键词: 玉米秸秆 乙酸 高温热水解 动力学 生物酸化
分类号: S216.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 2次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


秸秆工业化制沼气是有效利用农村秸秆生物质资源，缓解能源危机，避免环境问题有效且现实的途径。但是，目前要实现工业化产沼气仍然存在着很多问题，如预处理成本高、发酵效率低、沼气纯度较低等。本文研究了玉米秸秆从预处理到生物酸化的全过程，旨在探索出一种对后续厌氧发酵无影响且低成本的预处理方法以及酸化发酵的最佳条件。本研究解析了稀乙酸在高温下预处理玉米秸秆的反应规律，并分析了半纤维素的水解动力学模型。最后探讨了稀乙酸作用下所得水解液的生物酸化特性。以低浓度乙酸作为催化剂对玉米秸秆进行预处理，考察不同温度和水解时间对秸秆水解效果的影响，结果表明，低浓度乙酸对秸秆的水解具有较好的催化作用，当乙酸浓度为0.08%、温度为150℃、反应时间为60min时，水解液中葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、乙酸和糠醛的浓度分别达到了13.38g·L-1、17.07g·L-1、5.333g·L-1、4.795g·L-1和0.2971g·L-1。研究了高温条件下半纤维素水解的动力学，在本实验范围内，由Saeman模型计算得到的产物浓度与实验值吻合较好。由四种物质在相同反应条件下活化能的比较，可以得出四种物质的生成难易程度为，阿拉伯糖最容易生成，乙酸较容易，木糖次之，糠醛最难生成。为了比较糖类和糠醛类物质在水解酸化过程中的不同点，考察了两种组成不同的水解液的酸化特性，结果表明，糖类物质的酸化速率比糠醛类物质快，但产酸量没有区别。发酵类型与投加的水解液组成和发酵时的环境条件有关，糠醛含量低(0.5834g·L-1)的基质在pH=7时表现出丙酸型发酵，在pH=5时表现出丁酸型发酵；糠醛含量高(2.712g·L-1)的基质在pH=7和pH=5时均表现出混合型发酵。因为丙酸型发酵对后续的产甲烷不利，所以选择丁酸型发酵组为最佳组合，即0.25%的乙酸在191℃预处理玉米秸秆7.74min，所得水解液在厌氧酸化发酵过程中产生的总挥发酸（VFAs）最大值为2.812g·L-1。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章 绪论  9-26
  1.1 生物质  9-10
  1.2 木质纤维素类生物质的化学组成与结构  10-14
    1.2.1 纤维素  11-12
    1.2.2 半纤维素  12-13
    1.2.3 木质素  13-14
  1.3 木质纤维素类生物质的开发利用现状及存在问题  14-18
    1.3.1 木质纤维素类生物质综合利用现状  14-18
    1.3.2 制约木质纤维素类生物质转化利用的主要因素  18
  1.4 生物质预处理技术研究进展  18-21
    1.4.1 高温液态水法  19-20
    1.4.2 酸预处理  20
    1.4.3 碱预处理  20-21
    1.4.4 蒸汽爆破预处理  21
  1.5 生物质水解酸化  21-24
    1.5.1 生物质水解酸化的主要类型  22-23
    1.5.2 生物质水解酸化的影响因素  23-24
  1.6 本文研究意义和内容  24-26
    1.6.1 研究意义  24-25
    1.6.2 研究内容  25-26
第二章 玉米秸秆乙酸热水解反应效果及规律  26-44
  2.1 实验材料和方法  26-29
    2.1.1 实验原料  26
    2.1.2 主要试剂及设备  26-27
    2.1.3 实验方法  27-29
  2.2 结果与讨论  29-42
    2.2.1 乙酸浓度对玉米秸秆热水解效果的影响  29-32
    2.2.2 温度和时间对玉米秸秆热水解效果的影响  32-42
  2.3 本章小结  42-44
第三章 玉米秸秆乙酸热水解反应过程中半纤维素的水解动力学研究  44-54
  3.1 实验方法  44-46
    3.1.1 木质纤维素类生物质反应动力学模型  44-45
    3.1.2 统计分析  45-46
  3.2 实验结果与讨论  46-53
    3.2.1 木聚糖水解过程动力学分析  46-47
    3.2.2 阿拉伯聚糖水解过程动力学分析  47-49
    3.2.3 乙酸生成动力学分析  49-51
    3.2.4 糠醛生成动力学分析  51-53
  3.3 本章小结  53-54
第四章 玉米秸秆热水解液生物酸化  54-71
  4.1 玉米秸秆热水解反应条件的优化  54-59
    4.1.1 响应曲面法优化实验设计  54-55
    4.1.2 热水解反应条件的优化  55-58
    4.1.3 酸化发酵水解液的选择  58-59
  4.2 实验设备和仪器  59-60
  4.3 实验材料和方法  60-64
    4.3.1 接种污泥  60-61
    4.3.2 厌氧水解酸化  61
    4.3.3 分析方法  61-64
  4.4 结果与讨论  64-69
    4.4.1 总挥发酸（VFAs）和 pH 的变化  64-66
    4.4.2 挥发酸分布  66-69
  4.5 玉米秸秆从预处理到生物酸化全过程的物质投入产出分析  69
  4.6 本章小结  69-71
第五章 结论与建议  71-73
  5.1 结论  71-72
  5.2 创新点  72
  5.3 建议  72-73
参考文献  73-79
发表论文和参加科研情况说明  79-80
致谢  80

相似论文

  1. 含苯并噁唑新型半芳香聚酰胺的合成与表征,O633.5
  2. 不饱和聚酯树脂及玻璃钢在高温高压水中分解回收的研究,TQ320.1
  3. 我国典型低挥发分煤热解成分的定量分析,TQ530.2
  4. 油漆焦油基单颗粒危险废物热解和燃烧特性的实验研究,X705
  5. 玉米秸秆层燃特性的试验研究,TK16
  6. 基于物理模型的真实感流体实时仿真技术,TP391.41
  7. 涵道式无人飞行器系统的建模与控制策略研究,V249.122
  8. 月球车建模分析及滑转量估计研究,TP242
  9. 双足机器人快速步行动力学研究,TP242.6
  10. 准四足被动行走机器人的动力学仿真研究,TP242.6
  11. 电动六自由度并联机器人的特性分析与控制,TP242.2
  12. 三种中药浸膏微波真空干燥工艺优化及降解动力学研究,TQ461
  13. 泽泻和土茯苓的提取工艺与降血尿酸作用研究,R284
  14. 三种羧酸系列金属配合物的合成及活性研究,O621.13
  15. 个性化人工膝关节设计及其生物力学特性研究,R318.1
  16. 消癌平制剂及其绿原酸单体的药动学研究与质量控制,R285
  17. TiO2表面纳结构对其疏水性能影响的分子动力学模拟研究,O614.411
  18. 聚对苯二甲酸-1，4-环己烷二甲醇酯（PCT）的合成与性能研究,TQ323.4
  19. 聚萘二甲酸乙二醇酯的合成与性能研究,TQ316.33
  20. 莴笋渗透脱水传质动力学及渗后热风干燥特性研究,TS255.52
  21. 大型变压器内局部放电激发超声波的机理及其传播特性研究,TM855

中图分类: > 农业科学 > 农业工程 > 农业动力、农村能源 > 生物能（生物质能）的应用 > 沼气
© 2012 www.xueweilunwen.com