玉米秸稈預(yù)處理及對發(fā)酵產(chǎn)氫效果影響研究

【摘要】： 隨著能源危機和環(huán)境污染的日趨加重,尋找一種清潔的可再生能源已迫在眉睫。氫能被普遍認為是一種非常理想的清潔可再生能源。制取氫氣的方法有多種,其中生物質(zhì)厭氧發(fā)酵制氫以其獨特優(yōu)勢日益受到人們的重視。生物質(zhì)制氫不僅可以使豐富廉價的生物質(zhì)得到資源化利用而且還避免了生物質(zhì)造成的環(huán)境污染問題。在生物質(zhì)制氫過程中,生物質(zhì)的水解程度直接決定著氫氣的產(chǎn)量,因此生物質(zhì)的預(yù)處理對生物制氫非常關(guān)鍵。本實驗以玉米秸稈為原料,主要研究玉米秸稈的預(yù)處理不同方法的最佳工藝條件以及玉米秸稈的預(yù)處理對產(chǎn)氫效果的影響。 本文主要研究了以下幾種預(yù)處理方法：蒸汽爆破法,稀酸、稀堿水解法以及蒸汽爆破和稀酸、稀堿聯(lián)合法。其中酸選擇的是H2SO4和HCL,堿選擇的是NaOH。首先探討了每種預(yù)處理方法的不同因素對秸稈水解率的影響并通過單因子實驗得出在玉米秸稈較高水解率條件下的每個影響因素的取值范圍,然后找到每種預(yù)處理方法的最佳工藝條件,最后對不同預(yù)方式處理過的玉米秸稈進行微生物厭氧發(fā)酵制氫實驗,研究每種預(yù)處理方法在最佳工藝條件下的產(chǎn)氫能力。 通過不同預(yù)處理方法產(chǎn)氫能力的比較,最后得出聯(lián)合方式預(yù)處理玉米秸稈的優(yōu)勢非常明顯。其中尤其以蒸汽爆破與H2SO4水解聯(lián)合預(yù)處理玉米秸稈的產(chǎn)氫效果最理想。其工藝條件為：爆破壓力1.5Mpa、爆破溫度125℃、維壓時間5min、H2SO4濃度0.8%、水解溫度90℃、水解時間60min。此時玉米秸稈的水解率達到了45.02%,每克玉米秸稈的產(chǎn)氫量達到142ml,最大氫氣濃度達到57.4%。 【關(guān)鍵詞】：玉米秸稈 生物制氫 預(yù)處理 工藝條件 水解率
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TQ116.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 選題背景10
• 1.2 玉米秸稈資源概況與性質(zhì)10-12
• 1.2.1 玉米秸稈資源概況10-11
• 1.2.2 玉米物秸稈的性質(zhì)11-12
• 1.3 農(nóng)作物秸稈預(yù)處理12-15
• 1.3.1 物理方法13-14
• 1.3.2 化學(xué)方法14
• 1.3.3 生物法14-15
• 1.3.4 聯(lián)合法15
• 1.4 厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫15-17
• 1.4.1 厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫現(xiàn)狀15
• 1.4.2 厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫機理15-16
• 1.4.3 厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫優(yōu)勢16-17
• 1.5 本文研究的目的和內(nèi)容17-18
• 1.5.1 研究目的17
• 1.5.2 研究內(nèi)容17-18
• 2 實驗材料與測定方法18-23
• 2.1 實驗材料18
• 2.1.1 菌源18
• 2.1.2 營養(yǎng)液的配制18
• 2.1.3 反應(yīng)底物18
• 2.2 實驗裝置與儀器18-20
• 2.2.1 實驗主要儀器與設(shè)備18-19
• 2.2.2 實驗裝置19-20
• 2.3 實驗分析方法20-23
• 2.3.1 糖含量的測定21
• 2.3.2 細胞干重的測定21
• 2.3.3 氣相色譜分析21-22
• 2.3.4 累積產(chǎn)氫量的計算22-23
• 3 玉米秸稈預(yù)處理對發(fā)酵產(chǎn)氫的影響23-57
• 3.1 實驗原料及儀器23-24
• 3.1.1 實驗原料23
• 3.1.2 實驗儀器23
• 3.1.3 試劑的配制23-24
• 3.2 測定方法24-25
• 3.2.1 還原糖測定方法24-25
• 3.2.2 氣體及發(fā)酵液成分測定25
• 3.3 玉米秸稈的預(yù)處理25-26
• 3.3.1 預(yù)處理方式26
• 3.4 蒸汽爆破預(yù)處理玉米秸稈26-32
• 3.4.1 蒸汽爆破預(yù)處理玉米秸稈的單因子實驗26-31
• 3.4.2 蒸汽爆破預(yù)處理玉米秸稈的正交實驗31-32
• 3.5 稀酸、稀堿預(yù)處理玉米秸稈32-41
• 3.5.1 稀酸、稀堿預(yù)處理玉米秸稈的單因子實驗32-37
• 3.5.2 稀酸、稀堿預(yù)處理玉米秸稈的正交實驗37-41
• 3.6 聯(lián)合預(yù)處理玉米秸稈41-46
• 3.6.1 蒸汽爆破與H_2 SO_4水解聯(lián)合處理41-43
• 3.6.2 蒸汽爆破與HCL水解聯(lián)合處理43-44
• 3.6.3 蒸汽爆破與NaOH水解聯(lián)合處理44-46
• 3.7 預(yù)處理玉米秸稈方式對產(chǎn)氫效果的影響46-57
• 3.7.1 蒸汽爆破預(yù)處理玉米秸稈對產(chǎn)氫效果的影響49
• 3.7.2 稀酸、稀堿預(yù)處理玉米秸稈對產(chǎn)氫效果的影響49-51
• 3.7.3 聯(lián)合預(yù)處理玉米秸稈對產(chǎn)氫效果的影響51-53
• 3.7.4 秸稈不同預(yù)處理方式產(chǎn)氫效果的比較53-57
• 4 結(jié)論57-58
• 致謝58-59
• 參考文獻59-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文64

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