3种预处理对青贮玉米秸秆理化特性的比较研究

发布时间：2021-08-10 01:14

　　本研究对蒸汽爆破、热喷放及碱堆沤3种预处理方式处理的青贮秸秆的物理特性和理化成分进行了分析,测定了预处理后玉米秸秆在水中的沉降特征、亲水指数等指标,同时通过显微镜观察、红外光谱、X射线衍射及热重分析试验,对各种预处理方法进行了对比和评价。结果表明,青贮玉米秸秆经过3种不同预处理后,其理化特性明显不同。经蒸汽爆破之后秸秆表面呈现亲水特性,沉降比从原料的87.3%减少至0%,比表面积比原料增加65.2%;显微观察发现蒸汽爆破后秸秆细胞壁完全断裂破碎,纤维素结晶度下降至33.11%。蒸汽爆破相比其他2种方法更能显著改变玉米秸秆的结构,使其更利于降解,是一种理想的预处理方式。 

【文章来源】：河南农业大学学报. 2018,52(02)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

种样品的水中飘浮沉入质量比及亲水指数A:原料;B:蒸汽爆破(ICSE);C:热喷放;D:碱堆沤

中可以看出，原料的细胞壁结构完整清晰，结构紧密有序(A)，经过高温蒸汽的蒸煮后，部分细胞壁结构发生断裂，表面出现了细小碎片，但仍保持形状，细胞内结构疏松，有部分已开始发生溶解(C)。通过瞬间汽爆作用后(B)，整体结构已基本打破，视野内主要为组织碎片，未有完整的细胞壁组织结构。碱堆沤使细胞壁的形态发生了皱缩变形，形成较规则的褶皱(D)，但没有打破整体的组织结构，未有明显的断裂、溶解现象。因此，ICSE可以完全破坏玉米秸秆的结构，增加后续酶解糖化的可及性。图2不同预处理方式下SEM照片Fig．2DifferentpretreatmentSEMphoto2．1．3比表面积及孔径分布比表面积可定量测定生物质在不同预处理方式后其微观表面面积特征变化，微孔分布情况能够评价不同预处理方式的效果优劣。从图3中可以看出，ICSE处理后的比表面积明显增加，比原料增加65．2%;热喷预处理后比处理前增加5%;而碱堆沤预处理后反而降低

第2期谢慧，等:3种预处理对青贮玉米秸秆理化特性的比较研究241了青贮玉米秸秆的比表面积，仅为原料的45．5%。图3青贮玉米秸秆不同预处理后的比表面积Fig．3BETsurfaceareaofdifferentpretreatmentsilagecornstraw3种不同预处理方式与原料的孔径分布大小见表1。表1可以看出，原料及ICSE处理后样品均无微孔，热喷放与碱堆沤则出现一定的微孔分布。大孔分布与此相反，原料及ICSE处理后样品均存在50～233．9nm的大孔分布，热喷放与碱堆沤的大孔分布最大到55nm。青贮原料存在天然的大孔分布，ICSE处理后保留了这些大孔。而热喷放预处理由于溶解了部分纤维素及半纤维素碎片，堵塞了部分孔洞，使这些大孔尺寸减小。碱堆沤预处理由于使细胞壁发生皱缩效应，也减小了大孔的尺寸。ICSE处理相对于另外2种预处理方法，在微观结构中保留了大孔孔洞，促使比表面积增大，这对增加水解过程中物料与微生物及酶的可及性是有益的。表1青贮玉米秸秆不同预处理后的孔径分布Table1Horediameterdistributionunderdifferentpretreatmentsilagecornstrawnm孔径分布Distributionofporesize原料Material蒸汽爆破(ICSE)Instantcatapultsteamexplosion热喷放Thermalspraying碱堆沤Alkalineretting微孔Micropore——1．18～1．991．8～1．98中孔Mesopore2．73～502．51～502．18～40．52．17～38大孔Megalopore50～233．950～233．95554．12．2理化性质分析2．2．1热学性能分析热学性能分析是定量测定生物质在高温热解过程中质量损失的规律，通过热解速率、残留物质量以及失重微商曲线等指标判断生物质的热化学特性，分析预处理?


本文编号：3333155