氯化铁与白腐菌联合预处理光合产氢用秸秆实验研究

发布时间：2018-03-28 21:50

本文选题：秸秆类生物质　切入点：氯化铁　出处：《河南农业大学》2015年硕士论文

【摘要】：农作物秸秆类生物质资源丰富,价格低廉,因其可通过处理转换为能源,而备受瞩目。利用农作物秸秆生物质作为原料进行光合生物制氢是生物质能利用的一个绿色开发利用,但大部分的微生物不能直接利用消化纤维素和半纤维素等大分子化合物,因此在将生物质作为光合制氢的底物发酵前,需要对生物质原料进行预处理。本文主要采用金属离子和微生物联合对光合产氢用的玉米秸秆进行预处理,金属离子处理操作简单且成本较低,生物法的反应条件较为温和、对环境无污染,属于环境友好型的生物质预处理方法,采用联合的方法对产氢用秸秆进行预处理技术的实验研究,利用纤维素、半纤维素及木质素的含量变化及还原糖得率来判定其预处理能力,从而为农作物秸秆类生物质的清洁无害化预处理提供新途径。实验结果表明:1)在利用氯化铁溶液对40目及80目玉米秸秆进行处理后,通过处理前后的纤维素、半纤维素及木质素的含量变化,筛选出40目处理最优处理组为固液比为1/20 g/mL,浓度0.5 mol/L的三氯化铁溶液,在100-108℃反应30min,处理后的玉米秸秆纤维素的含量较未处理的原料增加了52.78%,半纤维素减少了12.38%,木质素增加了37.80%,80目处理最优组为固液比为1/20 g/mL,浓度0.4 mol/L的三氯化铁溶液,在100-108℃反应30min,处理后的玉米秸秆纤维素含量较未处理的原料增加了56.08%,半纤维素减少了13.06%,木质素增加了37.80%,经扫描电镜分析时,处理后表面结构得到明显的破坏,且80目的玉米秸秆表面结构的破坏程度要稍明显于40目的秸秆。2)通过白腐菌对40目和80目及经过氯化铁的处理后的40目、80目的玉米秸秆处理后底物中还原糖含量的变化进行分析,发现:a、白腐菌处理40目玉米秸秆时,其还原糖含量先下降再上升最后又下降,在接种白腐菌处理约24天左右时,还原糖含量达到较高峰约为0.98mg/ml,而后趋于稳定,此时加入光合产氢细菌发酵产氢最为合适;经氯化铁处理后的40目玉米秸秆在接种白腐菌处理,还原糖的含量先增加到一个高峰,随后又逐渐降低,在处理约12天时逐渐趋于稳定,此时还原糖含量最大,为1.92mg/ml,此时加入光合产氢细菌发酵产氢最为合适,相比白腐菌直接处理40目玉米秸秆适宜接种光合产氢菌提前了12天,且其还原糖含量高了0.94mg/ml,更适宜进行光合菌产氢。b、80目玉米秸秆在接种白腐菌后,还原糖含量先下降再上升最后又缓慢下降,在经白腐菌处理约24天时还原糖的含量出现小高峰约为0.99mg/mL,随后趋于稳定,此时加入光合产氢细菌发酵产氢最为合适;而经过氯化铁处理过的80目玉米秸秆,在接种白腐菌后,还原糖含量是先增加,之后又减少,最后趋于稳定,在处理约12天时达到最大值为2.52mg/mL,此时加入光合产氢细菌发酵产氢最为合适,相比白腐菌直接处理80目玉米秸秆适宜接种光合产氢菌提前了12天,且其还原糖含量高了1.53mg/ml,更适宜进行光合菌产氢。c、40目和80目的玉米秸秆直接接种白腐菌后,底物中还原糖的含量变化基本相同,均是先下降在增加又缓慢减少,最后趋于稳定,在经白腐菌直接处理的24天最适宜进行光合菌产氢时,此时80目玉米秸秆比40目的基质中的还原糖含量要高;白腐菌处理经氯化铁处理过的40目和80目的玉米秸秆后,底物中还原糖的含量变化趋势基本相同,均是先增加又减少,最后趋于缓慢稳定,在接种白腐菌的12天最适宜进行光合菌产氢时,此时处理后的80目秸秆基质中的还原糖含量要高。3)通过处理后纤维素、半纤维素及木质素的含量变化及还原糖含量的变化,选定最优的预处理方法为:先将玉米秸秆粉碎至80目,再以固液比为1/20 g/mL,浓度0.4 mol/L的三氯化铁溶液,在100-108℃反应30min,处理后洗至中性,再接种白腐菌处理约12天时,进行光合产氢。
[Abstract]:The results showed that : 1 ) After the treatment of 40 - mesh and 80 - mesh maize straws by using crop straw biomass as raw material , the pretreated corn stalk was pretreated . The content of cellulose , hemicellulose and lignin increased by 52.78 % , half - cellulose decreased by 13.06 % , lignin increased by 37.80 % . After inoculation of white rot fungus , the content of reducing sugar increased first and then stabilized . At this time , the content of reducing sugar increased first before inoculation of white rot fungus . pulverizing corn stalk to 80 mesh , taking ferric trichloride solution with solid - liquid ratio of 1 / 20 g / mL and concentration of 0.4 mol / L , reacting at 100 - 108 & deg ; C for 30min , washing to neutrality , and inoculating white rot fungus for about 12 days to perform photosynthetic hydrogen production .

【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S216.2;TQ116.2

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