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《北京化工大学》 2017年
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电化学法和化学法预处理对稻草厌氧发酵产沼气功用研讨

李娜  
【摘要】:稻草是我国首要的农作物秸秆,可作为生物质质料使用于厌氧发酵工程出产沼气。因为秸秆中木质纤维素的结构特别难以被微生物或酶使用,导致发酵周期长,产气量少。对稻草进行恰当预处理能够进步其厌氧消化产气功用缩短产气周期。现在常见的物理法如蒸汽爆炸、微波等能耗很高,化学法使用到的酸碱等制备对设备的要求较高,生物法尽管温文节能环保,可是预处理进程耗时且本钱高。因而探求能够缩短秸秆的发酵周期、并进步产气量的新式预处理办法是研讨的要害。有研讨标明使用电化学的氧化功用够有用损坏木质纤维素的结构。试验选用电化学氧阴极还原法制备电解液,研讨了化学液(NaOH+H202)法和电化学法(电解液法、电解法)预处理稻草秸秆厌氧发酵的最佳条件,比照剖析了不同预处理后稻草秸秆厌氧发酵产气功用,并探求了不同预处理对秸秆降解的机理。首要,别离对化学液(NaOH+H202)和电解液法预处理的温度、时刻和含水量进行了优化,对电解法预处理的电流强度、电解时长和温度进行了优化。化学液(NaOH+H202)的最佳预处理条件为:35℃,6倍水,3天,电解液法的最佳预处理条件为:50℃,6倍水,3天,电解法预处理的最佳条件为:35 ℃,0.15 A,5 h。然后试验比照了不同预处理对稻草厌氧发酵产气功用的影响。结果标明,通过电化学法(电解液法与电解法)预处理过的稻草产气最高峰比化学法(化学液和NaOH)提早了 5~12天,产气周期缩短5天以上,T80时刻缩短13~16天,累积产气量均到达295mL/gTS,比化学法预处理(化学液:261 mL/gTS,NaOH:249 mL/gTS)别离进步了约18%、13%,TS和VS去除率比NaOH预处理高出了 21%、18%。电化学法预处理后的稻草厌氧发酵的累积甲烷产值比化学法(化学液和NaOH)预处理进步了 6%~13%。数据标明,比较化学法,电化学法预处理可有用进步秸秆厌氧发酵产气量及甲烷含量,并在很大程度上缩短发酵周期。最终,用纤维素测定仪、扫描电镜和X-射线衍射对预处理前后稻草成分进行了剖析,探求了不同预处理对秸秆降解的机理。对预处理前后稻草木质纤维素含量剖析可知,电解法和电解液法预处理后的稻草与其他预处理组比较半纤维素含量下降显着,纤维素含量有所下降,SEM图画显现,通过电解液和电解法预处理的稻草外表结构损坏程度最大,纤维素结构暴露显着。XRD数据显现电解液法和电解法预处理后秸秆结晶度CrI为50.4%、51.3%,与化学法(45.2%、45.9%)比较有显着进步,结果标明电化学预处理对纤维素无定型区组分的损坏可有用进步微生物对稻草降解使用率。
【学位颁发单位】:北京化工大学
【学位等级】:硕士
【学位颁发年份】:2017
【分类号】:TQ920.6;TQ221.11

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