本文主要研究内容
作者尚高原（2019）在《水热预处理与改性生物炭介导的小麦秸秆厌氧消化产气特性》一文中研究指出：中国2017年小麦秸秆产量达到15717.078万吨,占当年秸秆资源量的23%。由于小麦秸秆木质纤维素紧密排列的网格状骨架结构、纤维素的高度结晶结构、表面的蜡质结构等原因,导致秸秆在厌氧消化中微生物分解能力差、转化效率低、发酵周期长、产气率低下,甚至造成厌氧消化过程的停滞。为此,本文通过水热预处理技术,探索不同水热条件对小麦秸秆的物料特性和厌氧消化产气特性的影响,研究改性生物炭介导的富碳小麦秸秆厌氧消化提质增效特性和优化工艺。主要研究内容和结果如下:（1）小麦秸秆水热预处理产物特性试验研究。通过水热预处理,小麦秸秆表面出现裂痕、孔洞,其致密骨架结构受到破坏,生物质表面的孔隙度增加;随着水热预处理温度在150℃225℃之间的不断升高,以及保温时间在5 min60 min之间的延长,小麦秸秆半纤维的降解率达到27.69%99.07%,纤维素的降解率最大达到80.24%;有机酸的种类随着温度的升高以及预处理时间的延长,呈现出增多的趋势,酸性物质以乙酸为主,最高得率达到1250.71 mg/L;预处理液中还原糖含量与预处理时间和温度分别呈正相关关系,当温度大于175℃时,较长预处理时间下,液相中的还原糖含量处于较低水平,同时还原糖含量与木质纤维素的降解率也不是单纯的正相关关系,说明在水热处理过程中,木质纤维素除分解为低聚糖之外,还有其他化合物生成。在175℃保温30 min水热预处理条件下,苯酚等抑制物出现。随着预处理条件的剧烈程度增加,抑制物种类增多和含量上升;200℃条件下开始检测到5-羟甲基糠醛,最高含量达到35.6%。（2）水热预处理小麦秸秆产甲烷特性试验研究。小麦秸秆通过水热预处理,缩短了厌氧消化周期,提高了产气率。在水热温度175℃、处理时间30 min的优化条件下,最高单位基质甲烷产率（202.81 mLCH4/gVS）比对照组（124.51 mLCH4/gVS）提高了62.9%;通过对预处理后小麦秸秆进行生物降解率计算,发现:30 min条件下的处理均有较好的生物可降解性;通过对各处理组进行甲烷产量的动力学分析,证实了水解过程是小麦秸秆厌氧消化过程的限速阶段,且水热预处理打破了水解阶段对小麦秸秆厌氧消化的限制;通过Modified Gompertz模型分析,证实225℃预处理条件下,小麦秸秆厌氧消化产甲烷受到严重抑制,不适合作为小麦秸秆水热预处理条件。（3）改性生物炭介导水热预处理小麦秸秆厌氧消化工艺优化。通过水热预处理温度（A）、水热预处理时间（B）、NaOH生物炭改性剂浓度（C）三个因素五水平二次旋转中心组合试验,得到甲烷产量回归模型:Y=832.47-43.21 A+5.00 B+9.14 C-65.84AB+32.76 AC-35.46 BC-187.23 A2-80.74 B2-91.36 C2。通过对模型显著性检验,其相关系数R2=0.9831,p<0.0001,表明模型拟合效果较好,能够用于描述小麦秸秆水热预处理后甲烷产量随水热预处理温度、水热预处理时间、生物炭改性剂浓度三因素的变化规律。通过模型参数寻优,得到改性生物炭介导的水热预处理小麦秸秆的厌氧消化最佳工艺参数为:预处理温度为173℃,保温31.0 min,添加2.01 mol/L氢氧化钠浓度改性过的生物炭,可获得最大累积甲烷产量278.5 mL/gVS。
Abstract
zhong guo 2017nian xiao mai jie gan chan liang da dao 15717.078mo dun ,zhan dang nian jie gan zi yuan liang de 23%。you yu xiao mai jie gan mu zhi qian wei su jin mi pai lie de wang ge zhuang gu jia jie gou 、qian wei su de gao du jie jing jie gou 、biao mian de la zhi jie gou deng yuan yin ,dao zhi jie gan zai ya yang xiao hua zhong wei sheng wu fen jie neng li cha 、zhuai hua xiao lv di 、fa jiao zhou ji chang 、chan qi lv di xia ,shen zhi zao cheng ya yang xiao hua guo cheng de ting zhi 。wei ci ,ben wen tong guo shui re yu chu li ji shu ,tan suo bu tong shui re tiao jian dui xiao mai jie gan de wu liao te xing he ya yang xiao hua chan qi te xing de ying xiang ,yan jiu gai xing sheng wu tan jie dao de fu tan xiao mai jie gan ya yang xiao hua di zhi zeng xiao te xing he you hua gong yi 。zhu yao yan jiu nei rong he jie guo ru xia :（1）xiao mai jie gan shui re yu chu li chan wu te xing shi yan yan jiu 。tong guo shui re yu chu li ,xiao mai jie gan biao mian chu xian lie hen 、kong dong ,ji zhi mi gu jia jie gou shou dao po huai ,sheng wu zhi biao mian de kong xi du zeng jia ;sui zhao shui re yu chu li wen du zai 150℃225℃zhi jian de bu duan sheng gao ,yi ji bao wen shi jian zai 5 min60 minzhi jian de yan chang ,xiao mai jie gan ban qian wei de jiang jie lv da dao 27.69%99.07%,qian wei su de jiang jie lv zui da da dao 80.24%;you ji suan de chong lei sui zhao wen du de sheng gao yi ji yu chu li shi jian de yan chang ,cheng xian chu zeng duo de qu shi ,suan xing wu zhi yi yi suan wei zhu ,zui gao de lv da dao 1250.71 mg/L;yu chu li ye zhong hai yuan tang han liang yu yu chu li shi jian he wen du fen bie cheng zheng xiang guan guan ji ,dang wen du da yu 175℃shi ,jiao chang yu chu li shi jian xia ,ye xiang zhong de hai yuan tang han liang chu yu jiao di shui ping ,tong shi hai yuan tang han liang yu mu zhi qian wei su de jiang jie lv ye bu shi chan chun de zheng xiang guan guan ji ,shui ming zai shui re chu li guo cheng zhong ,mu zhi qian wei su chu fen jie wei di ju tang zhi wai ,hai you ji ta hua ge wu sheng cheng 。zai 175℃bao wen 30 minshui re yu chu li tiao jian xia ,ben fen deng yi zhi wu chu xian 。sui zhao yu chu li tiao jian de ju lie cheng du zeng jia ,yi zhi wu chong lei zeng duo he han liang shang sheng ;200℃tiao jian xia kai shi jian ce dao 5-qiang jia ji kang quan ,zui gao han liang da dao 35.6%。（2）shui re yu chu li xiao mai jie gan chan jia wan te xing shi yan yan jiu 。xiao mai jie gan tong guo shui re yu chu li ,su duan le ya yang xiao hua zhou ji ,di gao le chan qi lv 。zai shui re wen du 175℃、chu li shi jian 30 minde you hua tiao jian xia ,zui gao chan wei ji zhi jia wan chan lv （202.81 mLCH4/gVS）bi dui zhao zu （124.51 mLCH4/gVS）di gao le 62.9%;tong guo dui yu chu li hou xiao mai jie gan jin hang sheng wu jiang jie lv ji suan ,fa xian :30 mintiao jian xia de chu li jun you jiao hao de sheng wu ke jiang jie xing ;tong guo dui ge chu li zu jin hang jia wan chan liang de dong li xue fen xi ,zheng shi le shui jie guo cheng shi xiao mai jie gan ya yang xiao hua guo cheng de xian su jie duan ,ju shui re yu chu li da po le shui jie jie duan dui xiao mai jie gan ya yang xiao hua de xian zhi ;tong guo Modified Gompertzmo xing fen xi ,zheng shi 225℃yu chu li tiao jian xia ,xiao mai jie gan ya yang xiao hua chan jia wan shou dao yan chong yi zhi ,bu kuo ge zuo wei xiao mai jie gan shui re yu chu li tiao jian 。（3）gai xing sheng wu tan jie dao shui re yu chu li xiao mai jie gan ya yang xiao hua gong yi you hua 。tong guo shui re yu chu li wen du （A）、shui re yu chu li shi jian （B）、NaOHsheng wu tan gai xing ji nong du （C）san ge yin su wu shui ping er ci xuan zhuai zhong xin zu ge shi yan ,de dao jia wan chan liang hui gui mo xing :Y=832.47-43.21 A+5.00 B+9.14 C-65.84AB+32.76 AC-35.46 BC-187.23 A2-80.74 B2-91.36 C2。tong guo dui mo xing xian zhe xing jian yan ,ji xiang guan ji shu R2=0.9831,p<0.0001,biao ming mo xing ni ge xiao guo jiao hao ,neng gou yong yu miao shu xiao mai jie gan shui re yu chu li hou jia wan chan liang sui shui re yu chu li wen du 、shui re yu chu li shi jian 、sheng wu tan gai xing ji nong du san yin su de bian hua gui lv 。tong guo mo xing can shu xun you ,de dao gai xing sheng wu tan jie dao de shui re yu chu li xiao mai jie gan de ya yang xiao hua zui jia gong yi can shu wei :yu chu li wen du wei 173℃,bao wen 31.0 min,tian jia 2.01 mol/Lqing yang hua na nong du gai xing guo de sheng wu tan ,ke huo de zui da lei ji jia wan chan liang 278.5 mL/gVS。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自西北农林科技大学的尚高原，发表于刊物西北农林科技大学2019-07-11论文，是一篇关于水热预处理论文,小麦秸秆论文,改性生物炭论文,厌氧消化论文,多因素寻优论文,西北农林科技大学2019-07-11论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自西北农林科技大学2019-07-11论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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