玉米秸稈超聲波預(yù)處理酶解發(fā)酵制沼氣研究.pdf

1、植物纖維資源是地球上最豐富的可再生資源，尋求其高效利用，一直為眾多學(xué)者所關(guān)注。我國(guó)農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量巨大，目前，對(duì)其生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化的研究很多，其中，厭氧發(fā)酵制沼氣是目前的研究熱點(diǎn)之一。
　　 秸稈木質(zhì)纖維素含量相對(duì)較高，而厭氧微生物對(duì)木質(zhì)纖維素的降解消化能力相對(duì)較弱，因而導(dǎo)致秸稈水解過(guò)程緩慢，水解程度低，進(jìn)而影響了后續(xù)的酸化和氣化過(guò)程，最終表現(xiàn)為厭氧消化時(shí)間長(zhǎng)、消化率低、產(chǎn)氣量少、投入產(chǎn)出效益差等制約性問(wèn)題；另外，發(fā)酵后的沼渣里含有

2、很高含量的木質(zhì)素，未能得到合理利用，造成資源浪費(fèi)。因此對(duì)玉米秸稈進(jìn)行合理預(yù)處理以提高其發(fā)酵產(chǎn)氣能力，及合理利用木質(zhì)素資源非常具有經(jīng)濟(jì)意義。
　　 為此，本文以玉米秸稈為原料，對(duì)其進(jìn)行超聲波輔助處理后纖維素酶水解的綜合預(yù)處理，然后進(jìn)行甲烷發(fā)酵，以提高玉米秸稈產(chǎn)氣能力；并在甲烷發(fā)酵中初步探索了固液分離的發(fā)酵方式，以合理利用秸稈中木質(zhì)素資源。故本文的主要研究?jī)?nèi)容為：纖維素酶水解工藝、超聲波輔助處理酶解糖化、固液混合與固液分離發(fā)酵制甲烷

3、。研究結(jié)果如下：
　　 1．纖維素酶水解玉米秸稈的最佳工藝條件為：酶濃度0.06 g/g，底物濃度35 g/L，反應(yīng)溫度50℃，pH值4.0，反應(yīng)時(shí)間60 h。
　　 2．最佳超聲波輔助處理?xiàng)l件為：超聲功率120 W，一次超聲時(shí)間30s，間歇時(shí)間60 s，總超聲時(shí)間20 min。
　　 3．超聲波輔助稀硫酸預(yù)處理玉米秸稈，原料中大部分半纖維素降解溶出，秸稈微觀形態(tài)上出現(xiàn)許多裂紋。由于纖維素重結(jié)晶作用，秸稈纖維素結(jié)

4、晶度稍有提高。但并沒(méi)有因此而影響纖維素酶水解還原糖得率的提高，還原糖得率達(dá)50.9％，比未經(jīng)預(yù)處理秸稈提高了77.4％。
　　 4．超聲波輔助稀氫氧化鈉處理玉米秸稈，原料中木質(zhì)素和半纖維素都有一定程度的降解溶出，秸稈微觀形態(tài)上出現(xiàn)許多裂縫、裂孔，導(dǎo)致原料的結(jié)晶度明顯下降，大大提高了纖維素酶水解還原糖得率，酶解還原糖得率達(dá)63.0％，比未處理秸稈提高了87.8％。
　　 5．玉米秸稈經(jīng)超聲波-氫氧化鈉-纖維素酶水解綜合處理