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%.     

表面活性剂强化超声波-离子液体预处理对水葫芦酶解的影响

为探讨表面活性剂对超声波-离子液体(US-IL)预处理木质纤维素的影响,本试验采用十二烷基硫酸钠(SDS)强化US-IL对水葫芦进行预处理,通过酶解、组成成分、表面形貌、结晶度以及化学结构的变化对预处理效果进行考察.结果显示,与未添加SDS相比,超声波-离子液体-十二烷基硫酸钠(US-IL-SDS)预处理能够有效降低纤维素的结晶度并去除木质素,酶解还原糖产量、纤维转化率及其脱木率分别提高72.23%、58.74%及21.01%.并且,SEM、XRD以及FTIR结果也表明SDS能够促进US-IL对水葫芦结构的破坏.因此,将SDS运用于辅助US-IL预处理木质纤维素具有一定可行性和良好的运用前景.     

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.     

阴离子表面活性剂生物降解动力学研究

采用OECD筛选试验法,对LAS的生物降解规律进行了试验,并通过各影响因素观察LAS在微生物作用下的生物降解过程,揭示其在水环境中的降解规律。研究结果表明,目前将遍使用的LAS的生物降解率可达到95％以上;温度和LAS初始浓度对LAS降解速度有较大的影响。根据实验结果得到LAS降解动力学方程式为:-dc/dt=k_0exp(-57000/RT),k_0=2.604×10~9+5.910×10~8CL_0;实验所建立的动力学模型,对研究实际河流的LAS降解规律具有普遍的适用性。     

表面活性剂的浓度、离子类型和分子结构与其毒性的关系

采用六种不同离子类型、分子结构的表面活性剂研究表面活性剂的浓度、离子类型和分子结构对其毒性的影响.结果表明: 表面活性剂的毒性随浓度的增加而升高;表面活性剂的离子类型对其毒性影响的大小顺序一般为:阳离子表面活性剂＞阴离子表面活性剂＞非离子表面活性剂,但同时又受表面活性剂分子结构的影响;对于具有类似分子结构的表面活性剂而言,直链长的表面活性剂要比短的毒性小.     

非离子表面活性剂溶液中多环芳烃的溶解特性

采用3种典型非离子表面活性剂(Tween80、Tween20和Triton X-100),对4种典型多环芳烃萘(naphtha-lene)、菲(phenanthrene)、芴(fluorene)和芘(pyrene)进行了溶解特性研究.结果表明,非离子表面活性剂对多环芳烃具有较好的增溶效果,在浓度大于临界胶束浓度(CMC)时,多环芳烃的溶解度与表面活性剂浓度成正比例线性相关通过质量溶解率(WSR)的比较,确定3种非离子表面活性剂对多环芳烃的增溶效果为Triton X-100＞Tween80＞Tween20,与其HLB值呈负相关.在非离子表面活性剂溶液中,多环芳烃的正辛醇-水分配系数(K_ow)与其胶束-水分配系数(K_m)呈现良好的线性相关关系.     

非离子表面活性剂在人工光源辐照下的光催化降解

在光催化氧化对5种典型非离子表面活性剂（NIS）和实际印染废水中NIS的去除效果的实验中,未见TiO₂有明显催化作用．光解30min,几种NIS的光降解率均达60％以上．NIS的光降解速率受NIS浓度和DO的影响较小;pH值降低有利于NIS的光降解,而在中性或弱酸性条件下,NIS光降解效率仍较好;投加H₂O₂可提高NIS的光降解速率,最适投加量为4.4×10^-4mol/L．对于实际印染废水,NIS的光降解去除率比生化法高且处理时间短得多,同时对COD、MBAS亦有较好的去除效果,表明光催化氧化是一项很有前途的NIS处理技术．     

细菌降解非离子表面活性剂的研究

从石油污染的土壤中分离到２株能利用非离子表面活性剂ＡＥＯ－９和ＳＡ－２０作为唯一碳源生长的细菌。这２株菌被定名为假单胞杆菌５２（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎｏｓ５２）和Ｗｅｅｋｓｅｌｌａ６．最适于这２株菌利用非离子表活剂ＡＥＯ－９的培养条件是乙酸胺作为氮源,ｐＨ７．３０℃添加少量葡萄糖促进表活性的降解,降解速率的研究表明,当ＡＥＯ－９的初始浓度为５０００ｍｇ／Ｌ时,５２号菌和６号菌能在２周内将其去除８５％,     

非离子表面活性剂Tween20对菲生物降解的影响

以菲(PHE)为典型多环芳烃(PAHs),利用PAHs优势降解菌,研究了非离子表面活性剂Tween20(TW20)对PAHs类疏水性有机物生物降解过程的影响结果表明,TW20对PHE具有较好的增溶效果;TW20具有很好的生物降解性;不同浓度的TW20存在情况下,降解菌对PHE都有很好的去除效果.TW20可以用于PAHs污染的生物修复.     

废水中非离子表面活性剂的测定

非离子表面活性剂常用作乳化剂、润滑剂和洗涤剂 ,用后大量排入工业废水或生活污水中 ,造成对水体的污染。其中聚氧化乙烯烷基苯醚 ( APEON) ,在环境中被分解生成壬酚 (环境激素 ) ,是外固性内分泌紊乱化学作用的物质之一。因此 ,最近研究出废水中非离子表面活性剂新的测定方法。水样通过固相萃取 ,非离子表面活性剂被吸附后 ,通气干燥 1 h,用甲苯溶解 ,分别加入 7M硫酸氰钾和 1 M的三氰化铁溶液。在波长 51 0 nm处用分光光度计测定吸光度 ,从预先绘制的标准曲线上求出废水中非离子表面活性剂的含量。该法回收率和相对标准偏差分别为 97.…     

氢氧化钠固态预处理对稻草中木素结构特性的影响

为探明这种NaOH固态预处理对稻草产气量影响的内在机理,采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、氢质子核磁共振波谱(1HNMR)、凝胶渗透色谱(GPC)等方法,对NaOH固态处理前后稻草中木素结构的变化进行了多方位研究.结果表明,NaOH固态预处理使稻草中木素内部结构、木素-碳水化合物复合体的形态结构发生了明显的变化,使得纤维素从木素的包裹中释放出来,木素成分也由难降解的三维网状大分子转变成了易降解的直链结构的小分子,从而使得厌氧微生物能够接触到更多的纤维素并对其进行更有效的消化.这些木素形态结构的变化是导致稻草厌氧消化产气量提高的内在原因.     

以稻草秸秆为底物制取复合型生物絮凝剂的研究

以稻草秸秆作碳源,采用两段式发酵工艺制取复合型生物絮凝剂,首先通过纤维素降解菌HIT-3对稻草秸秆进行生物降解,再使产絮菌F2-F6利用秸秆糖化液替代葡萄糖制备生物絮凝剂,并定量分析了复合型生物絮凝剂的产量.结果表明,预处理后的秸秆还原糖产率达到10.6%,纤维素酶活性最大为0.13U/mL,TOC含量不断增加,TN含量不断减少,纤维素降解菌株对稻草秸秆具有很好的降解作用,生物絮凝剂絮凝率为90%.向秸秆糖化液中补加0.2g/L酵母膏调整发酵液营养比例,可使产絮高峰期提前,絮凝率达到95%.每t稻草秸秆可以制取复合型生物絮凝剂44kg.     

干发酵对稻草结构及产沼气的影响

为了防止稻草焚烧产生的环境污染,采用厌氧干发酵方式对稻草进行资源化处理.通过稻草元素的分析、X射线衍射(XRD)及红外光谱(FT-IR)的分析,考察了干发酵及预处理对稻草结构的改变.结果表明,稻草干发酵60d单位挥发固体累积产气量278.1mL/g (0℃),前30d产气占总产气量的90.3%;XRD显示稻草纤维晶体为纤维素Ⅰ型,堆沤预处理和厌氧发酵未改变纤维素的晶型,但略微增加纤维素的结晶度;FT-IR表明:堆沤预处理使聚糖脱聚、纤维素分子键氢键增强和木质素结构部分改变;发酵主要使聚糖脱聚与降解.     

水稻秸秆阴离子吸附剂的制备及其性能的研究

为了合理利用我国过剩的水稻秸秆,同时解决水体富营养化问题,将水稻秸秆通过化学修饰合成得到阴离子吸附剂,探究其对磷的去除效果.通过测定带电情况、比表面积、扫描电镜、红外光谱,分析该阴离子吸附剂的性能;同时考察了吸附剂投加量、磷酸根溶液初始pH值、温度等因素对吸附效果的影响,并分析了修饰后的水稻秸秆对磷酸根的吸附机理.结果表明:吸附剂投加量为5g/L,pH值为4~10时,对磷酸根的吸附效果最好,去除率达90%以上,而温度对吸附效果影响不大;Langmuir模型适用于修饰后的水稻秸秆对磷酸根的吸附,最大的吸附量达1.96mmol/g.     

稻草及其燃烧烟尘中正构烷烃的研究

利用气质联用仪测定了中国6种稻草及其明火和闷火燃烧烟尘中正构烷烃的含量.结果表明,稻草中正构烷烃的平均含量为73.0μg/g.碳数分布范围为C12~C37,呈以C29为主峰的单峰型分布.高碳数正构烷烃(>C23)具有明显的奇碳数优势,其平均碳优势指数是2.9.在明火焚烧和闷烧烟尘中正构烷烃的含量均值分别是 1633.1,5458.5μg/g.碳数分布范围为C14~C35,呈以C29或C31为主峰的单峰型分布.碳数在C27以上的正构烷烃具有明显的奇碳数优势,其平均碳优势指数分别是1.5和1.9.稻草烟尘中正构烷烃的组成与原秸秆存在显著的差别.     

稻草和玉米秸秆燃烧烟尘中正构烯烃的组成

在明火燃烧和闷烧条件下对6种稻草和5种玉米秸秆进行了燃烧试验,并对烟尘中的正构烯烃进行了分析.结果表明,在稻草明火烟尘中,正构烯烃由C15~C29组成,其平均总含量为918.7mg/kg,低碳数与高碳数正构烯烃含量比(L/H)的平均值为0.6,碳优势指数(CPI)的平均值为1.2.正构烯烃呈双峰式分布,两个峰碳数主要是C24和C28.在稻草闷烧烟尘中,正构烯烃由C17~C29组成,其总含量、L/H、CPI等的平均值分别是517.0mg/kg、0.7和0.9.正构烯烃同样呈双峰型分布,两个峰碳数主要是C23和C28.在玉米秸秆的明火烟尘中,正构烯烃由C19~C29组成.其总含量、L/H、CPI等的平均值分别为126.0mg/kg、0.7和1.3.正构烯烃呈单峰型分布,主峰碳数主要是C24和C23.在玉米秸秆的闷烧烟尘中,正构烯烃由C17~C29组成,其总含量、L/H、CPI等的平均值分别是198.9mg/kg、1.8和 0.9.正构烯烃呈双峰式分布,其主峰碳数均为C23,次峰碳数主要是C29.在两类秸秆燃烧产生的烟尘之间,正构烯烃的组成存在明显差别.这有助于识别气溶胶中稻草或玉米秆燃烧来源的此类污染物.     

碳氮比对稻草和猪粪生物处理及厌氧消化的影响

以农业废弃物稻草和猪粪为发酵原料,首次采用纤维素降解复合菌系对稻草和猪粪混合物进行生物处理,通过考察不同碳氮比(25∶1、30∶1、35∶1和40∶1)条件下稻草和猪粪混合物生物预处理的发酵特征及后续的产甲烷能力,探讨了碳氮比对稻草和猪粪的协同生物预处理及厌氧消化效果的影响.结果表明,控制碳氮比为30∶1、料水比为11%时,稻草和猪粪混合物经纤维素降解复合菌系于55℃预处理30 h后其厌氧消化效果最佳.在此条件下,稻草和猪粪降解液中滤纸酶活和羧甲基纤维素酶酶活分别达到了2.18和2.31 IU,其失重率高达41.69%;随后经厌氧发酵后其甲烷产率和产甲烷速率分别可达318.14 m L·g-1(以VS计)和10.61 m L·d-1·g-1(以VS计),且总量为9.9 g的稻草和猪粪混合物的总甲烷产量可达1948 m L,上述结果相对于未经生物预处理的对照组均提高了38%.本研究结果可进一步为其它种类的农作物秸秆和畜禽粪便的高效资源化利用提供理论支撑,展现出了巨大的应用潜力.