超声波辅助离子液体-盐酸溶液预处理稻秆的研究

为研究超声波对离子液体-盐酸溶液预处理木质纤维素的影响,采用氯化-1-丁基-3-甲基咪唑和氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑的盐酸溶液在超声辅助下对稻秆于30~70℃进行预处理,探讨了温度、酸度和处理时间对酶解产糖量的影响,并在最佳条件下通过酶解糖化、成分分析、表面形貌、结晶度及化学结构的变化对有无超声辅助下预处理的效果进行考察.结果表明,温度、酸度及处理时间对酶解产糖量具有显著影响,在超声波辅助下,产糖量、纤维转化率及脱木质素率分别提高20.13%~28.96%、31.69%~35.23%和18.06%~19.33%.扫描电镜、X-射线衍射及傅里叶变换红外光谱分析表明,超声波辅助离子液体-盐酸溶液预处理能够促进对稻秆表面形貌和化学结构的破坏,并降低纤维素的结晶度.     

不同种类表面活性剂联合离子液体预处理稻秆的物化特性研究

预处理是提高木质纤维材料酶解效果的关键步骤,更是木质纤维材料制造生物乙醇的重要环节.因此,对木质纤维材料进行预处理以促进酶解糖化过程具有重要意义.本研究以稻秆为原料,探讨不同类型表面活性剂(包括阳离子型、阴离子型、非离子型、生物)联合离子液体对木质纤维材料转化率及酶解初速度的影响,并通过稻秆成分分析、FTIR、XRD对处理前后稻秆的结构、结晶性进行了分析比较.结果表明,与单独离子液体处理相比,表面活性剂联合离子液体预处理稻秆可提升纤维转化率,效果为:生物表面活性剂-离子液体非离子型表面活性剂-离子液体阴离子型表面活性剂-离子液体阳离子型表面活性剂-离子液体.与未处理及单独离子液体处理稻秆相比,生物表面活性剂-离子液体预处理稻秆的纤维转化率分别提高55.38%和22.03%.     

表面活性剂辅助离子液体预处理稻秆的酶解动力学与结构变化分析

以稻秆为原料进行酶解研究,考察了纤维素酶和β-葡萄糖苷酶单独作用及协同作用对稻秆酶解还原糖产量的影响,以确定最佳酶体系,并研究在最佳酶体系中不同种类表面活性剂辅助离子液体对稻秆酶解的影响和动力学特征,最后通过稻秆成分分析、FTIR、XRD、SEM对预处理前后的稻秆结构、结晶性进行了分析比较.结果表明,纤维素酶与β-葡萄糖苷酶具有协同作用,而且在最佳酶体系中,与未处理稻秆及单独离子液体预处理相比,不同种类表面活性剂辅助离子液体预处理的稻秆在酶水解48 h时纤维转化率分别增加40%~85%、10%~31%,并且预处理对反应速率的提高有促进作用.     

玉米芯经酸-超声波强化碱耦合预处理制取燃料乙醇

为研究酸碱耦合和超声波对玉米芯预处理效果的影响,通过成分分析、GC-MS分析、还原糖测定、X射线衍射和Jade软件的计算比较预处理后玉米芯的组成形态、结晶结构特点和酶解得率变化,以获得最佳的预处理条件. 结果表明:酸处理后的滤渣继续进行碱处理时,w(半纤维素)和w(木质素)均可降至14%左右;若在碱处理的同时进行超声波强化,当超声波功率为120 W,作用时间为5 min时,w(木质素)可进一步降至7.86%,酶解得率从34.09%升至37.32%,玉米芯的结晶度从59.79%降至57.46%. 以玉米芯为原料制取燃料乙醇的最佳预处理方式为“酸-超声波强化碱”耦合预处理.      

高铁酸钾复合液预处理促进玉米秸秆酶解效率的作用机制

高铁酸钾复合液是制备高铁酸钾剩余的废弃滤液，其内含有大量Fe⁶⁺、ClO^-、OH^-，具有破坏木质纤维素顽固结构，提升酶解糖化的潜力.以玉米秸秆为原料，并将其应用于复合液预处理与后续酶解糖化试验中，主要得到以下结论：新鲜复合液在45℃下预处理24 h固液比为10%(m/V)时，秸秆的酶解糖化效果最佳，还原糖产量高达362.92 mg·g^-1，较对照提高了308.88%；通过机理研究发现，复合液会破坏秸秆表面结构，去除木质素和部分半纤维素，使更多纤维素暴露出，从而提高酶解效率；同时发现，复合液中起主要作用的离子是OH^-和ClO^-，两者相互促进，但不具协同作用；通过SEM、AFM、FTIR、XRD分析手段进一步验证了上述结论；经6次循环利用后，复合液的预处理效率降低了约55.48%.综上，高铁酸钾复合液预处理技术可破坏木质纤维素顽固结构，此项预处理技术的研发为农业废弃物的资源化利用提供了新思路.     

氢氧化钠和碱性双氧水预处理对水稻秸秆酶解效果的影响

为提高水稻秸秆生物转化产糖效率,分别用氢氧化钠和碱性双氧水对其进行预处理,并考察处理液浓度、温度和时间对木质纤维素酶解糖化效果的影响. 通过分析预处理前后水稻秸秆组分和结构变化,揭示氢氧化钠预处理和碱性双氧水预处理对水稻秸秆酶解效果的影响机理. 结果表明:①在80 ℃的条件下,使用1.25%的氢氧化钠对水稻秸秆水浴处理3 h后效果较好,且酶解72 h后还原糖含量为480.81 mg/g. ②在50 ℃的条件下,使用碱性双氧水(1.5%的氢氧化钠+2%的双氧水)对水稻秸秆水浴处理5 h后效果较好,且酶解72 h后还原糖含量为575.85 mg/g. ③与未预处理的水稻糖化效果(132.7 mg/g)相比,经氢氧化钠预处理和碱性双氧水预处理后,水稻秸秆酶解产糖率分别提高了262.3%和336.2%. ④扫描电镜显示,经氢氧化钠和碱性双氧水预处理后,水稻秸秆的比表面积均显著增加,表面结构更加疏松. ⑤红外光谱和X射线衍射光谱表征显示,氢氧化钠预处理和碱性双氧水预处理均可消解水稻秸秆中的木质素并使其转化成纤维素,从而可以促进后续的酶解糖化效果. 研究显示,氢氧化钠预处理和碱性双氧水预处理都能较好地促进水稻秸秆的酶解糖化过程,得到较高的糖含量.      

预处理破稳污泥木质纤维素并厌氧降解实验研究

剩余污泥中往往含有大量木质纤维素物质,其在厌氧消化过程中难以降解,最终残留于熟污泥中,这也是导致污泥有机物稳定并转化能源效率低下的主要原因之一.针对污泥中木质纤维素的结构稳定性,本实验选择酸、碱、热解及超声波4种预处理方式,采用适宜的条件预处理剩余污泥,在一定程度上破坏污泥中木质纤维素结构,继而进行污泥厌氧消化,获得了较好的木质纤维素降解率.同时,实验筛选出热解为最佳的预处理技术方式.在T=150℃与t=30 min预处理工况下,污泥在厌氧消化后最高可实现52.6%的木质纤维素降解率,主要归功于半纤维素和纤维素的大幅降解.相对未预处理污泥,预处理能有效促进木质纤维素类物质的厌氧消化,从而提高污泥有机质的能源转化率.     

不同氧化剂辅助光催化反应对提高木质纤维素酶解效果的影响

木质纤维素以其可再生、丰富等优点成为可替代能源的理想选择,然而木质纤维素的致密结构使得后续的酶解过程极其困难,因此木质纤维素的预处理显得尤为重要.为了探讨氧化剂对光催化反应预处理木质纤维素的影响,在TiO₂/UV体系中添加不同种类的氧化剂对稻秆进行预处理,考察TiO₂/UV体系中影响光催化的因素〔ρ（TiO₂）、溶液pH及光催化时间〕,并进一步探讨在TiO₂/UV体系中添加O₃、SPC（过碳酸钠）、K₂S₂O₈及KIO₄等氧化剂对稻秆酶解效果的影响.结果表明:在TiO₂/UV体系中,当光催化时间为3 h、ρ（TiO₂）为10 g/L、pH为8时,稻秆的酶解效果最佳（310.17 mg/g）.TiO₂/UV/O₃光催化体系对稻秆的预处理效果强于TiO₂/UV/氧化剂体系,TiO₂/UV/O₃体系预处理稻秆酶解后产生的w（还原糖）最高,达到356.40 mg/g.TiO₂/UV/O₃体系预处理稻秆成分分析显示,木质素去除率为15.52%.FE-SEM（场发射扫描电镜）、FT-IR（红外光谱）及PXRD（X-射线粉末衍射）等表征分析结果表明,TiO₂/UV/O₃体系预处理能够对稻秆结构进行破坏.研究显示,TiO₂/UV/O₃光催化体系对稻秆进行预处理能够有效提高酶解效率.      

Tween 80和鼠李糖脂对稻草酶解的影响

采用纤维素酶促水解的方法,以稻草为底物,探讨了添加化学表面活性剂Tween 80和生物表面活性剂鼠李糖脂对酶解过程的糖产率、酶稳定性、纤维素转化率的作用以及对酶动力学特征和酶在纤维素上吸附的影响.结果表明,不同浓度的Tween 80和鼠李糖脂对稻草酶解有不同程度的促进,添加0.016%和0.048%Tween 80使糖产率分别提高18.07%和11.98%,而添加0.01%和0.03%鼠李糖脂使糖产率分别增加了23.01%和22.16%,相比较鼠李糖脂的效果更好.表面活性剂能有效增强酶的稳定性,添加高浓度表面活性剂的酶稳定性优于添加低浓度表面活性剂,添加浓度为0.048%的Tween 80得到最高相对CMCA(羧甲基纤维素酶活)108.06%和最高相对FPA(滤纸酶活)80.26%.表面活性剂能提高酶解反应的纤维素转化率,而且添加鼠李糖脂的转化率明显高于Tween 80.表面活性剂不仅能够提高最大反应速度并使米氏常数变大,而且显著地降低了纤维素酶在纤维素上的吸附.     

乙酸常温预处理对木质纤维素厌氧消化的影响

采用3 种稀酸组合(10%乙酸、10%乙酸加0.5%硝酸以及10%乙酸加0.5%磷酸),在常温条件下,对3 种木质纤维素样品(滤纸、中性复印纸和无油墨报纸)进行预处理,分别考察预处理对生物质组成纤维素、半纤维素和木质素的作用.并选取预处理后的无油墨报纸进行厌氧消化实验,研究不同稀酸预处理方式对木质纤维素厌氧消化的影响.结果表明,酸处理组能水解5%±1%纤维素和88%±1%的半纤维素,但是不能水解木质素;乙酸预处理降低了木质纤维素的亲水性和生物可降解性,从而降低了初始厌氧消化效率.添加0.5%的磷酸或0.5%硝酸不会明显改善乙酸对木质纤维素的水解效果.但是,添加磷酸的处理组在厌氧消化初期微生物量较少的情况下,能为微生物生长提供磷元素,有利于厌氧消化的启动;而添加硝酸的处理组不能缓解预处理对木质纤维素基质性质的影响,而且导致了丙酸的大量积累,从而恶化了厌氧消化的效果.     

表面活性剂对萘在静水面挥发的影响

研究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)和Brij30对萘在静水面挥发的影响规律和机理.结果表明,表面活性剂浓度大于临界胶束浓度(C_mc)时,萘在稳态过程中的气/液分配比减小.表面活性剂单体及其单体形成的低聚物的存在,能降低萘的挥发速率,而表面活性剂胶束的形成并增加,是萘在静水面挥发速率降低的主要原因;浓度为相同Cmc倍数的表面活性剂存在时,亲水性的表面活性剂对降低萘的挥发速率的能力明显强于亲油性的表面活性剂.     

碱处理对秸秆厌氧消化的影响

为减少秸秆碱处理的碱用量,提高秸秆的产气量,从产气量、XRD和FTIR等角度对碱预处理与后处理进行了初步比较,并对碱处理前后秸秆浸提液的理化性质以及秸秆的物质结构变化进行了分析.结果表明,秸秆经5%NaOH处理48 h后,细胞中的有机物大量溶出,COD、TN、NO 3--N和NH 4+-N分别从2 311.11、175.40、5.02和117.82 mg/L增至10 488.89、417.84、248.64和141.44 mg/L,表明碱处理不仅破坏木质纤维结构,还破坏核酸、氨基酸等含氮物的结构,将其中的氮以NO 3--N和NH 4+-N的形式释放出来;碱处理破坏了秸秆木质素结构,木质素含量降低,但纤维素的相对结晶度增加,从0.592 3增加到0.662 2.厌氧消化的结果显示,秸秆预处理与后处理的产气能力相当,单位TS产气量分别为382.32 mL/g和375.84 mL/g,较对照分别提高了28.13%和25.96%,但后处理的碱用量仅为预处理的50%;厌氧发酵后对照中的木质素含量增加,而预处理和后处理均降低,后处理对木质素的破坏效果更好;厌氧微生物可破坏纤维素的结晶区,后处理对纤维素结晶区和无定形区的破坏均强于预处理.     

水葫芦气囊预处理黄姜皂素废水的实验研究

研究了利用水葫芦(Eichhornia crassipe)的气囊对皂素生产废水进行预处理的效果.对比实验结果表明:干燥的水葫芦气囊在吸附处理综合皂素废水8h后氯离子浓度降低10%,色度降低97.2%,pH值从1.09升高到1.26左右,COD降低率为20%.经水葫芦预处理吸附后皂素废水可生化性提高,厌氧反应产气速率提高1.5倍左右,有利于皂素废水的后续生化处理.经过吸附处理后的水葫芦气囊自身的产气效率也有所提高,为提高水葫芦堆肥的效果提供了一定实验依据.     

水葫芦气囊预处理黄姜皂素废水的研究

研究利用水葫芦的气囊对皂素生产废水进行预处理的效果,通过对比试验,结果表明：干燥的水葫芦气囊在吸附处理综合皂素废水后COD降低率为20%.经水葫芦预处理吸附后皂素废水可生化性提高,厌氧反应产气速率提高1.5倍左右.经过吸附处理后的水葫芦自身的产气效率也有所提高.     

Enhanced adsorption of Methylene Blue from aqueous solution by chitosan-g-poly （acrylic acid）/vermiculite hydrogel composites

A series of chitosan-g-poly (acrylic acid)/vermiculite hydrogel composites were synthesized and used as adsorbents for the investigation of the e ect of process parameters such as vermiculite content, pH of dye solution, contact time, initial concentration of dye solution, temperature, ionic strength and concentration of surfactant sodium dodecyl sulfate on the removal of Methylene Blue (MB) from aqueous solution. The results showed that the adsorption capacity for dye increased with increasing pH, contact time and initial dye concentration, but decreased with increasing temperature, ionic strength and sodium dodecyl sulfate concentration in the present of the surfactant. The adsorption kinetics of MB onto the hydrogel composite followed pseudo second-order kinetics and the adsorption equilibrium data obeyed Langmuir isotherm. By introducing 10 wt.% vermiculite into chitosan-g-poly (acrylic acid) polymeric network, the obtaining hydrogel composite showed the highest adsorption capacity for MB, and then could be regarded as a potential adsorbent for cationic dye removal in a wastewater treatment process.     

生活垃圾协同水葫芦干式厌氧发酵制沼气的研究

探讨了水葫芦和生活垃圾在中温条件下联合发酵的可行性,研究了系统总固体含量(TS)、发酵母液添加比例(IR)以及水葫芦添加比例(WR)对厌氧发酵过程的影响。试验结果表明,添加5%的水葫芦能够有效防止因TS和IR的变化对系统pH值所带来的影响,缩短发酵启动时间,使产气高峰集中出现,并提高产气量。但是当水葫芦添加比例增加到10%时,沼气产量反而下降。发酵70 d后,挥发性固体(VS)降解率为38.18%～58.10%。通过对正交试验结果进行分析,得到水葫芦与生活垃圾联合发酵制沼气的较优工艺条件为:系统总固体含量23%,发酵母液添加比例100%,水葫芦添加比例5%。     

苯酚、苯胺对吸附胶束絮凝过程的影响

吸附胶束絮凝(AMF)法可用于去除水体中的各种污染物,为了对其处理过程中的行为加以控制,以阴离子表面活性剂SDS和铝盐为模型,通过Zeta电位、表面张力和平均粒度等分析方法,研究了吸附胶束絮凝法对苯酚、苯胺的分离去除及苯酚、苯胺对其吸附胶束絮凝过程的影响。结果表明:苯酚的存在没有对表面活性剂胶束的絮凝产生明显的影响,由于Al3+的存在,推测苯酚以络合物的形式吸附在胶束的斯特恩层,并可通过铝盐对胶束的絮凝而与水相分离去除,其去除率在40%~50%左右。而极少量的极性有机物苯胺可使表面活性剂胶束的絮凝发生较大改变,推测苯胺的存在抑制了絮凝胶团的形成。当苯胺浓度低于100 mg/L时,苯胺的去除率可达90%左右。该研究为胶束絮凝分离溶解性有机物提供了实验参考。     

高效纤维素分解菌在蔬菜-花卉秸秆联合好氧堆肥中的应用

以滇池流域典型的蔬菜废物和花卉秸秆为堆肥原料,以本实验室筛选、保存的17株纤维素降解菌和1株购买的产黄纤维单胞菌(Cellulomonas Flavigena)为复合接种剂,对不同接种条件和控温条件下的联合堆肥中试进行了研究.实验结果表明,在一次发酵的初始阶段,以体积分数0.5%的接种量向堆肥中接种纤维素降解复合菌剂可有效提高发酵过程堆料中纤维素降解菌的种群密度,并使其迅速成为优势菌群,尤其是当堆体处于控温55℃的工况条件时,其菌群密度可保持在3.84×10⁹～1.80×10¹⁰CFU/g;在二次发酵的初始阶段,以体积分数1%的接种量接种,可有效提高二次发酵阶段堆温的回升.对堆料中木质素和纤维素含量以及堆肥终产物的粒径分布指标--过筛率的检测表明,接种的复合纤维素降解菌可有效地降解堆料中的木质纤维素,接种处理中纤维素的降解率比不接种处理高23.64%,接种处理堆肥终产物的过筛率(2.0 cm)比不接种处理高18.28%.研究表明,用纤维素降解复合菌剂进行二次接种二次发酵,能够有效地促进蔬菜-花卉秸秆联合好氧堆肥中物料的纤维素组分的降解,达到加快堆肥进程,提高堆肥品质的目的.     

VOC removal from contaminated groundwater through membrane pervaporation. (Ⅱ): 1,1,1-trichloroethane- SDS surfactant solution system

The conventional “ pump-and-treat“ technology for subsurface remediation of groundwater contaminated with volatile organic compounds(VOCs) such as 1,1, l-trichloroethane(TCA), a common chlorinated organic solvent, has hmitation of prohibitively long treatment time due to extremely low water solubility of the VOCs. Surfactant-based soil remediation has emerged as the effective technology that substantially reduces the treatment time. In order to make the whole process economical, the surfactant used in soil washing has to be recovered and reused. This study examined the recovery of anionic surfactant, sodium dodecyl sulfate( SDS), from soil remediation fluids containing TCA, using a bench-scale membrane pervaporation unit. The effects of high TCA concentration, surfactant dosage, and flow rate on permeationflux and selectivity( a value) of the process were evaluated. In general, higher surfactant concentration yielded lower TCA flux and constantwater flux, resulting in declining a values; higher flow rate of TCA feed stream results in higher VOC flux and selectivity, an indication of the effect of concentration polarization; higher TCA feed concentration produces higher TCA permeation across the membrane, however, the seletlvity was virtually unchanged unless the total TCA concentratinn exceeded 2000 ppm.