不同青贮条件下秸秆组分的变化特性及水解效果

为了提高玉米秸秆厌氧发酵产沼气的可消化性和利用率,降低贮存过程中秸秆的木质纤维化程度及微生物对其营养物质的消耗,对新鲜秸秆分别添加硝酸、乙酸和氨水进行青贮处理,并通过比较青贮过程中秸秆发酵产物与化学组成的变化对青贮效果进行评价。结果表明:乙酸能够显著抑制秸秆在青贮过程由于发酵而引起的水溶性碳水化合物(WSC)的损失,添加硝酸的WSC保存效果次于乙酸,但优于自然风干秸秆,氨水组低于对照组,损失最严重;青贮后秸秆的木质素质量比较自然风干秸秆降低了12.3%~25.8%,且易生物降解的可溶性组分质量比均较高;对青贮效果好的乙酸和硝酸组秸秆进行高温水解处理,乙酸组青贮秸秆的最大总糖得率为27.09 g/100 g干物质(DM),高于硝酸组的20.59 g/100 g DM,是自然风干秸秆最大值的2.14倍。研究表明,与干秸秆相比,青贮秸秆更易于资源化利用。     

不同微生物降解木质纤维素效率和过程的对比研究

在固态秸秆上培养黑曲霉M1M15M19、黄孢原毛平革菌、杂色云芝和草菇VT53,优化营养条件和培养方式,测定秸秆降解过程中木质纤维酶类和秸秆成分的变化.结果表明,4菌株降解木质素的最佳碳氮比均为1 g秸秆中加入0.4 g葡萄糖和0.006 g氯化氨.单菌株降解时,黄孢原毛平革菌对木质素的降解效果最好,32 d固态培养后,木质素降解率为37.2%;多菌株联合降解时,先接黄孢原毛平革菌后接杂色云芝方式下的降解效果最好,32 d固态培养后,木质素降解率为51.3%;4株微生物都可产生漆酶(Laeease,Lac)、锰依赖过氧化物酶(Manganese-dependent peroxidase,MnP)、木质索过氧化物酶(Lignin pemx-idase,Lip)、纤维素酶(Cellulase,Cel)、半纤维素酶(Hemieellulase,Hcel)等木质素降解酶类(黑曲霉M1M15M19、黄孢原毛平革菌不产生Lac).Lac、MnP、Lip是影响木质素降解的关键性酶类,Cel、Hcel是纤维素和半纤维素降解的关键性酶类,且酶活性越高,降解率越大.纤维素和半纤维素的降解优先于木质素;秸秆降解过程中产生还原性糖类,碳元素含量减少.研究表明,采用先接黄孢原毛平革菌后接杂色云芝的方式处理秸秆32 d时降解效果最好,可使木质纤维素发生生物高效降解.     

Fe(NO3)3催化乙酸预处理玉米秸秆的研究

采用Fe(NO3)3催化乙酸对玉米秸秆进行预处理,以提高水解反应的效率,考察了乙酸初始质量分数和预处理时间对玉米秸秆水解反应的影响。结果表明,Fe(NO3)3可有效提高乙酸预处理秸秆的水解率。当使用0.05 mol/L Fe(NO3)3催化5%乙酸预处理秸秆15min时,与单独乙酸预处理玉米秸秆相比,水解液中葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的质量浓度分别提高了110%、250%和10%,同时秸秆中半纤维素和纤维素的水解率分别提高了49%和14%;与单独0.05 mol/L Fe(NO3)3预处理玉米秸秆相比,水解液中相应的各单糖质量浓度分别提高了131%、68%和61%。随乙酸初始质量分数增加,水解反应中各产物的质量浓度均逐渐增加。乙酸初始质量分数从1%增加到5%,水解玉米秸秆15 min时,水解液中葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的质量浓度分别从8.67 g/L、11.68 g/L和3.19 g/L升高到11.86 g/L、13.78 g/L和3.23 g/L。延长预处理时间有利于秸秆的水解反应,但太长会导致玉米秸杆中半纤维素和纤维素的水解率增加变缓。当采用0.05 mol/L Fe(NO3)3催化5%乙酸时,预处理时间从15 min延长到60 min,半纤维素的水解率从74.7%逐渐升高到92.9%,而纤维素的水解率没有变化,稳定在26%。     

农业秸秆废物生产动物饲料的研究现状与发展趋势

概述了利用农业秸秆废物制备动物饲料的方法、现状和前景,首先说明了农业秸秆废物的概念、种类和处理技术,重点阐述了利用微生物或化学剂对秸秆进行预处理,降解其纤维素、半纤维素和木质素,增加其适口性和消化性的方法。然后介绍了国内外秸秆饲料的研究和应用情况,以及存在的技术和经济问题。最后展望了农业秸秆废物生产动物饲料的发展方向和目标,旨在为相关研究和应用提供参考和启示。     

硫酸-乙醇预处理玉米芯制取生物乙醇研究

在用木质纤维素生产生物乙醇的过程中,原料的预处理是影响酶解糖化和发酵的关键因素之一。以玉米芯为原料,研究了硫酸-乙醇预处理方法中硫酸质量分数、预处理时间、预处理温度、固液比对酶解的影响。结果表明,硫酸-乙醇预处理的最优工艺条件如下:硫酸质量分数为2%,乙醇体积分数为50%,预处理时间为60 min,预处理温度为120℃,固液比为1∶10(g∶m L)。在该条件下,玉米芯的酶解得率从未处理的11.32%提高到68.48%;玉米芯纤维素质量分数显著增加,从之前的34.48%增加到70.25%;木质素的脱除效果明显,木质素的质量分数从之前的21.43%下降到7.86%,木质素的脱除率达到63.32%。对比预处理前后玉米芯结晶度的变化发现,硫酸-乙醇预处理使玉米芯的晶状结构受到破坏,有利于酶解糖化。预处理后的滤液可以再次回用到预处理过程,减少了蒸馏、回收乙醇的次数,降低了能量消耗,减少了运行成本。     

玉米秸秆与牛粪预混联合发酵工艺研究

利用食草牲畜粪便牛粪中含有纤维素分解菌的特性,以及木质纤维素可被纤维素分解菌分解为可被光合产氢微生物利用的还原糖和小分子酸等物质的特点,以还原糖产量为参考指标,研究玉米秸秆与牛粪预混联合发酵过程中p H值、预处理时间、预处理温度和粒径等因素对纤维素分解菌的生长和还原糖产量的影响,并利用联合发酵糖化液进行光合生物制氢。结果表明,单因素分析下的最优工艺条件为:p H值6.0~7.0,预处理温度50℃,预处理时间7 d,玉米秸秆粒径0.097 mm。优化工艺条件下的发酵液产氢量最大,达498.67 m L,说明该技术可行。     

复合菌系RXS中木质纤维素降解酶类分析

复合菌系RXS能分泌多种木质纤维素降解酶,为探究这些酶在木薯渣降解中的作用,对RXS的培养时间、酶作用的温度和pH值,以及添加金属离子对酶活性和降解效果的影响进行了研究。结果表明,在培养48 h后,木聚糖酶(Xylanase)、滤纸酶(FPAase)和内切葡聚糖酶(CMCase)酶活性均达到最大值(分别为56.02 U/m L、3.14U/m L和6.78 U/m L),pH=6.0(FPAase和Xylanase的最适pH值)、温度为55℃(FPAase和CMCase酶活性最高)条件下,RXS酶液处理可使木薯渣的失重率达到18.78%,纤维素和半纤维素质量分数分别由31.46%和20.19%下降到22.12%和12.23%。添加Cu~(2+)有效地抑制了酶液中FPAase和Xylanase的酶活性,木薯渣几乎不降解,纤维素和半纤维素组分质量分数基本不发生变化;分别添加Co~(2+)和Zn~(2+)时,对3种酶均有一定程度的抑制,木薯渣失重率仅为3.29%和4.70%;分别添加Fe~(2+)、Mg~(2+)时,FPAase酶活性被抑制,Xylanase与CMCase共同降解底物,木薯渣失重率分别达12.77%和15.81%,纤维素和半纤维素质量分数明显降低。研究表明,Xylanase与CMCase是复合菌系中降解木薯渣的关键酶,其协同作用可使木薯渣有效降解。     

利用造纸污泥制备两性木质素絮凝剂的研究

从造纸污泥中回收木质素,经磺化制得木质素磺酸盐,再与用三乙胺和环氧氯丙烷反应制得的季铵盐单体接枝共聚合成出两性木质素絮凝剂.探讨了催化剂、活化时间、反应物投料比、接枝温度和时间等因素对产品脱色性能的影响.将产品用于多种模拟染料溶液的脱色处理中,结果表明,该法制备的两性木质索絮凝剂对多种染料具有良好的脱色效果,脱色率均达...     

粗磨粉碎对秸秆厌氧发酵产沼气的影响

通过对高效粗磨机粉碎秸秆(RS-HECGM)和传统的切割机粉碎秸秆(RS-CTM)在酸解处理、厌氧消化、能耗、粒径分布等方面的比较,探究高效粗磨机粉碎的优劣.与RS-CTM相比,RS-HECGM酸解后半纤维素降解率提高了13.23％.厌氧发酵后,RS-HECGM中纤维素和半纤维素的降解率分别达到58.85％、48.47％,比RS-CTM分别提高了23.58％、29.15％;累积产气量达到10 375 mL,产气率为0.3127 L/gVS,较RS-CTM分别提高了17.43％和16.21％.RS-CTM发酵体系的总固体质量分数由发酵前的6.03％下降至3.94％,而RS-HECGM发酵体系的总固体质量分数则降至3.27％.高效粗磨机的能耗为68.75 kW·h/t,虽较切割机高8.56％,但处理量却是切割机的2.67倍,为0.8 t/h.RS-HECGM粒径分布较为均匀,10 mm以下的稻草占总量的74.08％;而RS-CTM粒径较大,10 mm以下的稻草仅占总量的39.74％.使用10 L发酵罐验证,与添加RS-CTM的发酵体系相比,添加RS-HECGM的发酵体系在产气率提升19.01％的前提下,厌氧消化搅拌能耗降低了56％.     

氨真空预处理对互花米草厌氧发酵特性的影响

为解决木质纤维结构对互花米草厌氧发酵过程的抑制作用,提出了氨真空预处理的方法.在氨水体积分数为10%,真空度分别为0.03 MPa和0.06 MPa的条件下对互花米草进行预处理,然后在35℃,挥发性固体(VS)质量分散为6%的条件下对预处理后的原料进行批量厌氧发酵试验.FTIR、UV和XRD分析结果表明,该预处理方法可以有效促进木质素和纤维素无定型区的降解.批量发酵试验结果表明,在36d的发酵时间内,真空度为0.06 MPa和0.03 MPa处理组的累积产气量分别达到了 136.3 mL/gVS和110.1 mL/gVS,比对照组的99.5mL/gVS分别提高了36%和11%.VFAs分析结果表明,该处理方法可以提高互花米草的水解产酸速度,从而提高发酵液中VFAs的浓度.     

微小双胸蚓处理城市污泥的试验研究

为满足城市污泥的资源化利用,采用微小双胸蚓( Bimastus parvus )直接处理脱水污泥,研究处理后蚯蚓生物量及污泥理化性质(pH值、电导率、灰分、总有机碳TOC)、营养物质(氮TN、磷TP、钾TK)和重金属(Cu、Zn、Pb、Cr)质量比的变化.结果表明,蚯蚓能很好地适应直接投加污泥的生存环境,各组蚯蚓平均日增重0.48 g,日产卵3.30个.随着处理时间的增加,污泥的理化性质、营养物质及重金属质量比均有显著变化.蚯蚓处理30 d后,污泥的pH值由7.83降低至6.20,电导率由0.46 S/m增至2.19 S/m,灰分由43.89%增至58.80%,TOC由32.32%降至22.89%;营养物质TN、TP和TK分别提高了35.38%、15.32%和32.02%.;重金属显著减少,降幅由大到小依次为Zn、Cu、Pb、Cr.研究表明,微小双胸蚓可直接处理城市生活污泥,处理后污泥的性质稳定,呈颗粒状,无臭味,不生蛆.     

玉米秸秆热复合预处理光合产氢研究

为解决因生物质秸秆降解能力差而导致秸秆转化为高品位能源的能量转化率低的问题,提出了生物质秸秆热复合预处理。采用单因素方法研究了常温静置、水浴加热、碱处理和热复合预处理4种方式的光合产氢效果及影响热复合预处理效果的因素。结果表明,热复合预处理的产氢效果最好,其产氢量和还原糖得率最大,其次是碱处理的体系,水浴加热随之,而常温静置预处理的产氢效果最差。对于玉米秸秆热复合预处理光合产氢,碱质量分数、水浴加热时间、秸秆颗粒度对产氢能力有不同程度的影响,其中碱质量分数0.75%~1%、水浴加热4 h、颗粒度80~96μm和超微粉碎的热复合预处理产氢效果较佳。     

不同粒径磷矿粉对玉米吸收积累重金属的影响

通过盆栽试验研究土壤中添加不同粒径磷矿粉对玉米吸收积累重金属的影响。结果表明,土壤中添加不同磷矿粉均可显著地降低玉米地上部和地下部的生物量。玉米植株对Cd、Zn、Cu和As的吸收积累也受不同粒径磷矿粉添加的影响。与对照处理相比,添加200μm、22μm和0.8μm的磷矿粉可导致玉米地上部Cd和As质量比分别降低14.1%~26.8%和15.4%~22.9%,玉米地上部Cu质量比和地下部As质量比分别提高5.2%~10.5%和56.3%~75.6%。与200μm和22μm相比,0.8μm磷矿粉可显著降低玉米根系对土壤Cu、Cd和Zn的吸收,说明该粒径磷矿粉是修复复合重金属污染土壤具有潜力的材料。     

污泥堆肥用作向日葵穴盘育苗基质的研究

分别以药渣、玉米秸秆、稻草为填料,与污泥混合进行好氧堆肥发酵,污泥药渣堆肥种子发芽指数(GI)值为98%,污泥玉米秸秆堆肥GI值为97.8%,污泥稻草堆肥GI值为96.1%,由此可以判断各污泥堆肥已达到腐熟程度。将腐熟的堆肥产品分别称为药渣基质(A)、玉米秸秆基质(B)、稻草基质(C),并用这些基质和对照商品基质(CK)进行了一系列向日葵育苗试验,以判断城市污泥堆肥用作向日葵穴盘育苗基质的适宜性。结果表明,各污泥堆肥的出苗率都好于对照CK,表明污泥堆肥对植物的毒害作用较小。处理C在整个育苗过程中生长缓慢,最大叶面积始终处于最低水平,直至育苗结束时,其育苗质量最差,这可能与其总养分含量偏低、持水孔隙率偏低有较大的关系。而采用处理A做育苗基质,植株的生长势指标基本都好于CK,尤其是壮苗指数,在育苗结束时,为6.13,显著高于其他处理,这表明其育苗质量最高。总的来说,处理C不适宜作育苗基质,而处理A作育苗基质是可行的。     

不同预处理条件对小麦秸秆厌氧消化的影响

通过改善实验条件,如pH值、C/N、清水预处理等.研究对小麦秸秆生物产气量和纤维素降解的影响.实验结果表明,pH值的调节对生物产气量和纤维素降解影响不大;清水预处理可以使TS迅速降低,降解率达到了46.71%;C/N调节下产气高峰时间提前,最高时达到529 mL/d,累积产气量也达到了6 359 mL,纤维素降解率达到了68.35%.     

酒糟-粉煤灰协同赤泥的改良试验研究

将酸性酒糟废渣和粉煤灰作为脱碱和改良材料对赤泥进行协同改良，通过比较赤泥基质的物理性状、营养物质质量比及重金属存在形态，并结合盆栽试验为赤泥堆场的生态修复提供依据。结果显示：酒糟能够降低赤泥碱度，促进赤泥基质团聚体的形成，改善基质的物理结构，提高基质营养物质质量比，有效固定基质重金属并降低重金属在植物体内的积累；粉煤灰可有效增加赤泥基质孔隙度，促进基质团聚体形成；两者联合添加时赤泥土壤化效果更为显著，基质各项理化指标较单独施用改善更为明显，添加质量分数为20%粉煤灰和质量分数为20%酒糟的基质碱蓬草发芽率达93.33%。通过测定基质浸出液代表性重金属的质量比，采用内梅罗综合污染指数法评估利用酒糟与粉煤灰改良赤泥的方案污染程度为清洁级水平。     

炭化小麦秸秆对水中氨氮吸附性能的研究

用直接炭化法制备了小麦秸秆吸附剂,并通过静态吸附试验研究了炭化小麦秸秆对氨氮的吸附性能和影响因素。结果表明:直接炭化法制备小麦秸秆吸附剂的最佳炭化温度为300℃;在试验的pH值范围内,pH=9时炭化小麦秸秆对氨氮的吸附去除最好;300℃时炭化小麦秸秆吸附不同质量浓度(ρ=30 mg/L、50 mg/L、100 mg/L)氨氮的动力学曲线符合准二级动力学模型,吸附常数k2分别为0.681 8g/(mg.min)、0.747 4 g/(mg.min)、1.025 0 g/(mg.min);直接炭化小麦秸秆吸附剂对氨氮吸附去除的最佳温度是30℃;不同温度下的吸附等温线可用Freundlich吸附等温方程进行拟合;由吸附热力学方程计算得到的等量吸附焓变ΔH>0,吸附自由能变ΔG<0,吸附熵变ΔS>0,表明炭化小麦秸秆对氨氮的吸附为吸热的和熵增加的自发过程,且属于物理吸附。     

煤矸石场附近3种粮食作物的重金属富集特征及污染评价

为深入认识煤矸石堆积对周围农作物的重金属污染危害,探讨矸石场附近土壤-作物系统中重金属元素的富集转运规律,以宿州桃园煤矿矸石场附近农田为例,通过布点采样和试验测定,探讨了重金属元素Cu、Pb、Cd和Cr在土壤和3种粮食作物(玉米、绿豆和大豆)中的质量比分布特征,对比分析了不同粮食作物的根部富集能力和籽实转运能力,并利用单因子及内梅罗污染指数法对农作物重金属污染状况进行了评价。结果表明:研究区土壤中Cd、Cr和Cu有明显积累,4种元素质量比均随与矸石场距离增加而逐渐下降;作物不同器官中重金属质量比从大到小为根、茎、籽实,但叶片中部分元素质量比明显偏高;作物根部对重金属元素的吸收能力以玉米最高,而向籽实中的转运能力以绿豆和黄豆最高,这主要是3种作物根系特征和秸秆高度的差异所致;3种作物的内梅罗污染指数从大到小为玉米、黄豆、绿豆,其中玉米为轻度污染,黄豆和绿豆处于警戒水平。     

天然黏土矿物原位钝化修复镉污染土壤的研究

采用盆栽试验,研究了海泡石、膨润土和高岭土对镉污染土壤的钝化修复作用.结果表明,投加3种天然黏土矿物均未能显著提高油菜的生物量,但从变化趋势来看,海泡石处理的增产作用优于高岭土和膨润土处理.供试矿物均能有效降低油菜体内Cd质量比,其中海泡石处理对油菜地上部Cd质量比降低效果最为显著,降低率最大为27.88%; 而膨润土处理对油菜根部Cd质量比降低效果最好,降低率最大为25.94%; 高岭土对油菜体内Cd质量比的降低效果最差.投加海泡石显著提高土壤pH值,使土壤有效态Cd质量比显著降低; 而添加高岭土则使土壤pH值略有下降,对土壤有效态Cd质量比无显著影响; 投加膨润土对土壤pH值无显著影响,但可以显著降低土壤有效态Cd质量比.施加海泡石和膨润土后,土壤交换态和碳酸盐结合态Cd质量比显著降低,残渣态Cd质量比显著升高; 而施用高岭土仅使碳酸盐结合态Cd质量比显著升高.综合试验结果,3种天然黏土矿物钝化修复土壤Cd污染的能力从大到小依次为海泡石、膨润土、高岭土.     

高效氯氰菊酯对鲤鱼的生化指标影响研究

研究了高效氯氰菊酯对鲤鱼的脑、鳃、肝和骨骼肌肉中代谢酶、RNA和蛋白质的影响.用0.356 μg/L高效氯氰菊酯处理鲤鱼21d后,其脑、腮、肝、骨骼肌肉中6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G-6-PDH)和乳酸脱氢酶(LDH)的活性逐渐降低,酶活性降低了35.2%～48.4%,RNA质量比减少了21.55%～45.65%,蛋白质质量比减少了41.72%～49.07%;撤离高效氯氰菊酯后,鲤鱼脑、鳃、肝和骨骼肌肉中的G-6-PDH和LDH酶活性、RNA和蛋白质质量比恢复到对照水平.结果表明:高效氯氰菊酯亚致死浓度处理后的鲤鱼脑、鳃、肝和骨骼肌肉中代谢酶活性、RNA和蛋白质质量比都逐渐下降,高效氯氰菊酯对鲤鱼的生化指标影响显著.