热化学预处理玉米秸秆厌氧发酵产气特性的研究
发布时间：2024-03-31 03:32
厌氧消化产沼气是秸秆能源转化有效技术之一,由于秸秆结构的特殊性所导致的难降解问题,一直是秸秆能源化利用的难题。以秸秆预处理方式的高效率、低消耗、低污染、低成本的发展方向为原则,结合木质纤维素低温快速热解机理,我们提出了热化学预处理方法,通过快速升温加热秸秆使其物理化学结构发生变化,从而使其高效降解,提高秸秆厌氧消化率和产气率。该方法不但具有耗时短,效率高,而且有很好的连续性的特点。 本文利用流化床热解反应器(加热速率>103℃/s)对玉米秸秆进行了热化学预处理,通过对热化学预处理后的玉米秸秆颗粒物化性及其微观结构的检测及后续发酵试验分析,证明了此热化学预处理在沼气发酵应用上具有可行性。本文的研究内容及主要结论如下： 1.利用流化床热解反应器在预设温度180℃,滞留时间为1s,常压的环境下对玉米秸秆进行了热化学预处理,并且利用粗纤维测定仪、扫描式电子显微镜和傅里叶红外光谱仪对热化学处理后的玉米秸秆颗粒进行了分析。结果表明热化学预处理可使玉米秸秆表面结构变得松散,木质纤维素含量均明显减少,纤维素、半纤维素和木质素的去除率分别达到15.93%、12.22%和26.64%。 2.以180...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 玉米秸秆的成分及其特征
1.2.1 纤维素的结构特征
1.2.2 半纤维素的结构特征
1.2.3 木质素的结构特征
1.3 玉米秸秆厌氧消化产沼气技术
1.3.1 玉米秸秆厌氧消化产沼气的步骤与机理
1.3.2 玉米秸秆厌氧消化产沼气的限制因素
1.4 玉米秸秆的预处理方式
1.5 课题研究内容、目的及意义
1.5.1 课题研究内容
1.5.2 课题研究的目的与意义
第二章 热化学预处理玉米秸秆及其对结构影响
2.1 热解反应器介绍
2.2 流化床热解预处理玉米秸秆
2.2.1 热解预处理玉米秸秆原理
2.2.2 流化床反应器构造及其工作原理
2.2.3 流化床热解器预处理玉米秸秆方法步骤
2.3 热化学预处理对玉米秸秆的影响
2.3.1 纤维素、半纤维素及木质素的含量变化
2.3.2 扫描式电子显微镜观察玉米秸秆微观结构的变化
2.3.3 傅里叶红外光谱仪测定玉米秸秆化学结构的变化
2.4 本章小结
第三章 热化学预处理玉米秸秆发酵特性试验
3.1 试验材料与仪器
3.1.1 试验材料
3.1.2 试验仪器
3.2 沼气发酵原料的特性分析
3.2.1 含水率的测定
3.2.2 挥发性固体含量的测定
3.2.3 总碳含量的测定
3.2.4 总氮含量的测定
3.3 热化学预处理玉米秸秆发酵试验
3.3.1 试验装置及方法
3.3.2 试验参数确定
3.3.3 试验测试指标及分析方法
3.4 试验结果与分析
3.4.1 沼气产量
3.4.2 沼气成分分析
3.4.3 TS与VS去除率
3.4.4 pH变化情况
3.5 本章小结
第四章 热化学预处理与其他预处理方法的对比发酵试验
4.1 预处理方法
4.1.1 热化学预处理
4.1.2 碱预处理
4.1.3 堆腐预处理
4.2 试验装置与分析方法
4.2.1 试验装置与方法
4.2.2 试验参数确定
4.2.3 试验测试指标与分析方法
4.3 试验结果与分析
4.3.1 预处理前后原料成分分析
4.3.2 产气量分析
4.3.3 产气成分分析
4.3.4 总固体去除率与挥发性固体去除率
4.4 本章小结
第五章 热化学预处理玉米秸秆发酵试验条件的优化
5.1 热化学预处理处理温度的优化
5.1.1 试验条件及试验测试指标
5.1.2 试验结果
5.2 热化学预处理发酵料液固体含量的优化
5.2.1 试验条件及试验测试指标
5.2.2 试验结果
5.3 本章小结
第六章 热化学预处理对沼气发酵效果影响的机理研究
6.1 热化学预处理玉米秸秆结构变化规律
6.1.1 纤维素、半纤维素及木质素变化规律
6.1.2 微观结构变化规律
6.1.3 化学结构变化规律
6.2 热化学预处理玉米秸秆厌氧发酵产气变化规律
第七章 全文总结及下一步工作建议
7.1 总结
7.2 工作建议
在读期间公开发表的论文及参与课题
致谢
参考文献
本文编号：3943383
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 玉米秸秆的成分及其特征
1.2.1 纤维素的结构特征
1.2.2 半纤维素的结构特征
1.2.3 木质素的结构特征
1.3 玉米秸秆厌氧消化产沼气技术
1.3.1 玉米秸秆厌氧消化产沼气的步骤与机理
1.3.2 玉米秸秆厌氧消化产沼气的限制因素
1.4 玉米秸秆的预处理方式
1.5 课题研究内容、目的及意义
1.5.1 课题研究内容
1.5.2 课题研究的目的与意义
第二章 热化学预处理玉米秸秆及其对结构影响
2.1 热解反应器介绍
2.2 流化床热解预处理玉米秸秆
2.2.1 热解预处理玉米秸秆原理
2.2.2 流化床反应器构造及其工作原理
2.2.3 流化床热解器预处理玉米秸秆方法步骤
2.3 热化学预处理对玉米秸秆的影响
2.3.1 纤维素、半纤维素及木质素的含量变化
2.3.2 扫描式电子显微镜观察玉米秸秆微观结构的变化
2.3.3 傅里叶红外光谱仪测定玉米秸秆化学结构的变化
2.4 本章小结
第三章 热化学预处理玉米秸秆发酵特性试验
3.1 试验材料与仪器
3.1.1 试验材料
3.1.2 试验仪器
3.2 沼气发酵原料的特性分析
3.2.1 含水率的测定
3.2.2 挥发性固体含量的测定
3.2.3 总碳含量的测定
3.2.4 总氮含量的测定
3.3 热化学预处理玉米秸秆发酵试验
3.3.1 试验装置及方法
3.3.2 试验参数确定
3.3.3 试验测试指标及分析方法
3.4 试验结果与分析
3.4.1 沼气产量
3.4.2 沼气成分分析
3.4.3 TS与VS去除率
3.4.4 pH变化情况
3.5 本章小结
第四章 热化学预处理与其他预处理方法的对比发酵试验
4.1 预处理方法
4.1.1 热化学预处理
4.1.2 碱预处理
4.1.3 堆腐预处理
4.2 试验装置与分析方法
4.2.1 试验装置与方法
4.2.2 试验参数确定
4.2.3 试验测试指标与分析方法
4.3 试验结果与分析
4.3.1 预处理前后原料成分分析
4.3.2 产气量分析
4.3.3 产气成分分析
4.3.4 总固体去除率与挥发性固体去除率
4.4 本章小结
第五章 热化学预处理玉米秸秆发酵试验条件的优化
5.1 热化学预处理处理温度的优化
5.1.1 试验条件及试验测试指标
5.1.2 试验结果
5.2 热化学预处理发酵料液固体含量的优化
5.2.1 试验条件及试验测试指标
5.2.2 试验结果
5.3 本章小结
第六章 热化学预处理对沼气发酵效果影响的机理研究
6.1 热化学预处理玉米秸秆结构变化规律
6.1.1 纤维素、半纤维素及木质素变化规律
6.1.2 微观结构变化规律
6.1.3 化学结构变化规律
6.2 热化学预处理玉米秸秆厌氧发酵产气变化规律
第七章 全文总结及下一步工作建议
7.1 总结
7.2 工作建议
在读期间公开发表的论文及参与课题
致谢
参考文献
本文编号：3943383
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nygclw/3943383.html
