玉米秸秆化学预处理后进行厌氧干发酵试验的研究_李鹤
玉米秸秆中高温厌氧消化产甲烷性能影响研究
影 响厌 氧消化 过程 的 因素 有很 多 ，比如 ｐＨ 值 、 有机 负荷 和温度 等 。在 众 多影 响 因素 中 ，适 宜 的厌 氧消化 温度 非常 重要 ，因为 厌 氧 反应 器 中的微 生 物 对温度 的 变 化 非 常 敏 感 ，厌 氧 消 化 度 通 常 在 中 温 （３０ｏＣ～４０ｃＩ Ｃ）或高温 （５０℃ ～６５￣Ｃ）条 件下 进行 Ｊ。 Ｍｅｎｇ 等人 指 出玉 米 秸 秆 厌 氧 消 化 的最 佳 温 度 为 ３９℃ ，Ｒｅｎ 等 人则 指 出 玉米 秸 秆 厌 氧 消 化 的 最 佳 温度 为 ３５℃和 ５５℃ 。当厌 氧 消化温 度上 升到 ５５ｃｃ 时 ，玉 米秸秆 的产 甲烷速 率将会 增加 Ｊ。
ｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｅｔｈａｎｅ ｙｉｅｌｄ ｕｎｄｅｒ ５５℃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｔ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ＯＬＲ ｗｅｒｅ ２６０．６０ ｍＬ ·ｇＴＳ～ ．２６１．７１ ｍＬ ·ｇＴＳ ａｎｄ ２５２．３１ ｍＬ ·ｇＴＳ ，ｗｈｉｃｈ ｗｅｒｅ ９．０３％ ，４８．２２％ ａｎｄ ４４．６８％ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｕｎｄｅｒ ４５℃ ，ａｎｄ ３１．５７％ ， ６３．７９％ ａｎｄ ６４．０８％ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｕｎｄｅｒ ３５￣Ｃ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｓｈｏｗｅｄ ａｎ ｏｂｖｉｏｕｓ ｕｐｗａｒｄ ｔｒｅｎｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｕｌｄ ｒｅｃｅｉｖｅ ｈｉｇｈｅｒ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｏａｄｉｎｇ ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｂｅｔｔｅｒ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｆｏｒ ｃｏｒｎ ｓｔａｌｋ ｔｈａｎ ｍｅｓｏｐｈｉｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ，ａｎｄ ｗａｓ ｍｏｒｅ ｓｔａｂｌｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｃ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ ｗａｓ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ ｆｏｒ ＣＯＭ ｓｔａｌｋ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｒ ｎ ｓｔａｌｋ； ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ；ｍｅｓｏｐｈｉｌｉｃ；ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｅ；ｍｅｔｈａｎｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
秸秆厌氧干发酵产沼气的研究
２６ ｗ 万唧．方ｅｈ数ｏｍ据ｅ．ｇｏｖ．ｃｎ
１００００
２５０００ｉｉ
２００００（
１５０００七 １００００－
５Ⅻ
时ＩＪ＇ｌ／天
蜘撕啪咖啪伽撕ｏ
图４秸秆日产气量及累计产气量 新能源产业 ２５
科学研究
３．结论 经试验测定，在温度３８℃、没有经过预处理高浓 度发酵的条件下，玉米秸、稻草、烟叶杆及木薯杆的 ＴＳ产气率分别为４１３ｍｌ／ｇ、３３６ｍＩ／ｇ、３３３ｍＩ／ｇ、２２２ｍｌ／ ｇ，而ＶＳ产气率分别为４７０ｍＩ／ｇ、３８７ｍＩ／ｇ、４２６ｍＩ／ｇ、 ２４１ｍＩ／ｇ；玉米秸、稻草、烟叶杆和木薯杆都是高浓度
用。同时也适合于相关专业的学生和从事农业生产经营管理的人员阅读参考。
该书已由中国农业出版社出版，定价为３０元．邮寄另加１５％邮寄费。
联系人：刘伟 电话：０１０—５９１９４９３３ １３５０１０７８０７８
Ｅ—ｍａｉｌ：ＬＵＷＥＥＢＪ＠１ ６３．ｃｏｍ 地址：北京市朝阳区麦子店街１８号楼中国农业出版社，
邮编：１００１２５
科学研究
秸秆厌萤干发酵 产沼与 的研 皇九℃
陈智远姚建刚 杭州能源环境工程有限公司
摘要：本试验以玉米秸、稻草、烟叶杆、木薯杆为代表的秸秆作为原料，在温度３８＂Ｃ，采用批量发酵 工艺进行高浓度厌氧发酵产气研究。试验结果表明，玉米秸、稻草、烟叶杆及木薯杆的Ｔｓ产气 率分别为４１３ｍｌ／ｇ、３３０ｎ１／ｇ、３３３ｍ］／ｇ、２２２ｍ１／ｇ，而ｖｓ产气率分别为４７０ｍ１／ｇ、３８７ｍｌ／ｇ、４２６Ｔｌｌ／ｇ、２４１ｍ１／ｕ。
玉米秸、稻草、烟叶杆及木薯杆在发酵启动１５天的 累计产气量占总产气量分别为６０．９％、４２．４％、５１．８％ 和７３％：在发酵３０天时累计产气量占总产气量的７８．１％、 ６５．８％、６９．１％和８３．２％；而在发酵６０天时累计产气量 占总产气量的９２．６％、８５．９％、９０．６％和９５．５％；表明四 种秸秆在发酵进行６０天时，原料中的能够发酵的物质大 部分转化为沼气。１０００９污泥空白在整个试验过程中累 计产气量为８９７４ｍＩ；按比例去除污泥空白的产气量， 玉米秸、稻草、烟叶杆及木薯杆的净累计产气量分别为 ３４７８２ｍｌ、２９０５０ｍＩ、２９２６３ｍｌ和５３０５ｍＩ。玉米秸、稻 草、烟叶杆及木薯杆的ＴＳ产气率分别为４１ ３ｍ Ｉ／ｇ、３３６ ｍＩ／ｇ、３３３ ｍＩ／ｇ、２２２ｍＩ／ｇ。而ＶＳ产气率分别为４７０ｍｌ／ ｇ、３８７ｍｌ／ｇ、４２６ｍｌ／ｇ、２４１ ｍｌ／ｇ。
秸秆厌氧混合发酵的研究进展
秸秆中存在大量的木质素、纤维素和半纤维素， 致使发酵速率低。预处理是秸秆发酵过程中重要的 一步，其目的是破坏底物结构，增加生物降解率，去 除不可降解成分。预处理的方法包括物理法、化学 法和生物法等。
物理法指通过机械加工、高压高温蒸煮或辐射 处理等 改 变 秸 秆 的 外 形 或 结 构。 Mussoline［22］ 对 稻 草和猪粪进行混合厌氧发酵，发现未经处理的秸秆 需要 189 天的消化时间，而预处理后的秸秆只需要 89 天； 未经预处理的秸秆需要维持中温条件，而预 处理后的底物可以在温度范围为 19℃ ～ 30℃ 时充 分消化。化学法是使用酸、碱和有机溶剂等作用于 作物秸秆，破坏细胞壁中半纤维素与木质素形成的 共价键及纤维素的结晶结构，打破木质素与纤维素 的连 接，达 到 提 高 秸 秆 可 消 化 性 的 目 的。 Krishania［23］在对牛粪与秸秆的混合发酵中，对秸秆进行 酸处理、碱处理以及酸碱混合处理，结果表明处理之 后的秸秆混合发酵效率明显增加，甲烷含量也明显
利用玉米秸秆水解液厌氧发酵产丁二酸的研究_黄秀梅
in PCR [ J ]. Nucleic Acid Res, 1992, 20 ( 17) : 456724573.
2009 No. 6
32 S e ria l No. 207
C h ina B rew ing
Research Report
品、纺织和电镀等行业中。传统的生产方法是石化法 ,存在 污染大、成本高等缺点 ,严重抑制了丁二酸作为大宗化学品 的发展潜力。随着生物工程技术的迅速发展和成熟 ,生物 转化法生产丁二酸由于其高效率 、环保性及原料的可再生 性而引起许多研究者的注意 [122 ] ,而降低原料成本是目前 研究的热点 。
动子与起始密码子之间的距离 。
engineering [ A ]. In: Methods in Molecular B iology [M ]. Vol. 67, To2
参考文献 :
towa NJ: Humana Press, 1993, 1412149. [ 9 ] HUANG M , ARNHE IM N , GOODMAN M F. Extension of base m ispairs
本实验在构建融合基因 Ppdc2ldh 时 ,为了保证后续表 达的融合蛋白活性不受影响 ,设计的 2 条重叠引物的重叠 区序列与 2基因片段的 3′或 5′末端序列相同 ,既未改变启
[ 5 ] H IGUCH I R. Recombinant PCR. In: PCR p rotocols: A guide to methods and app lications[M ]. New York: Academ ic Press, 1990, 1772183.
[ 1 ] OHARA H, OKUYAMA H, SAWA Y, et al. Development of industrial
沼液预处理玉米秸秆与牛粪混合厌氧消化产气性能的研究
沼液预处理玉米秸秆与牛粪混合厌氧消化产气性能的研究魏域芳;李秀金;袁海荣【摘要】Corn stalk was pretreated by different mesh filtered biogas slurry (filtered by 5,10,20 and 40 mesh sieve,respectively) with different solid concentration(10％,15％,20％,25％),and then mixed with cattle manure in dry matter ratio of 3:1.The mixture was anaerobically digested under 35℃ ± 1℃.The results showed that all pretreated corn stalk mixed with cattle manure significantly improved the biogas yield comparing with un-pretreated corn stalk mixture,and the digestion time was significantly shorter.The group mixed with corn stalk pretreated with 5 mesh filtered slurry and with solid concentration of 15％ obtained the best methane yield of 238.35 mL · g-1VS,which was 37.43％ higher than the unpretreated group (173.43 mL · g-1VS),and the digestion time T90 was 26 days comparing with 39 days for the un-pretreated group,which was 33.33％shortened.%文章用沼液预处理玉米秸秆后与牛粪按3∶1混合,进行中温(35℃±1℃)批式厌氧消化实验,考察沼液预处理玉米秸秆对混合厌氧消化产气性能的影响.通过全因素实验设计,对不同沼液浓度(过5目,10目,20目,40目滤网的沼液)和不同沼液固体含量(10％,15％,20％,25％)条件下预处理的玉米秸秆与牛粪混合厌氧消化的产甲烷性能进行分析.结果表明:不同浓度的沼液在不同的固体浓度下预处理玉米秸秆后与牛粪混合厌氧消化的负荷产甲烷量较未预处理组显著提高,消化时间明显缩短.当沼液过5M筛网,预处理固体浓度为15％时可获最大负荷产甲烷量238.35mL·g-1VS,相比未预处理组173.43mL· g-1VS提高37.43％,而厌氧消化周期T90(26天)相对未预处理组(39天)缩短33.33％.【期刊名称】《中国沼气》【年(卷),期】2018(036)001【总页数】8页(P39-46)【关键词】沼液;厌氧消化;甲烷;玉米秸秆;牛粪【作者】魏域芳;李秀金;袁海荣【作者单位】北京化工大学资源与环境研究中心,北京100029;北京化工大学资源与环境研究中心,北京100029;北京化工大学资源与环境研究中心,北京100029【正文语种】中文【中图分类】S216.4;X712我国作为农业大国，秸秆产量逐年增长，2015年全国秸秆总产量已超过8亿吨[1]。
秸秆预处理厌氧发酵技术研究进展
陕西农业科学2020,66（11）：46-9ShaanxiJouona.oEAgoicu.iuoa.Sciences 秸秆预处理厌氧发酵技术研究进展黎雪（杨凌职业技术学院，陕西杨凌712100）摘要:利用秸秆进行厌氧发酵产沼气是处理秸秆的有效方法，能有效缓解我国能源紧张问题。
但是由于秸秆结构致密，厌氧菌很难分解秸秆产生沼气，这也是秸秆厌氧发酵的技术难题之一。
目前，对秸秆进行预处理能有效提高秸秆产气率。
总结了目前常见的几种能提高秸秆厌氧发酵产气率的预处理方法，主要包括物理、化学、生物、联合预处理方法。
以期为秸秆预处理厌氧发酵研究提供理论和技术基础&关键词：秸秆;预处理；厌氧发酵前言由于可再生能源在解决全球能源需求中发挥至关重要的作用，社会对能源安全问题的关注持续增加。
有报道指出,2020年，我国可再生能源应占总消耗能源的20%0在可再生资源中，厌氧发酵产沼气作为一种可再生和可持续的能源技术,受到广泛关注。
我国秸秆资源丰富，秸秆年产量近9亿I,但是综合利用率不到40%,大多数秸秆被随意堆放、丢弃、作为生活燃料，引起严重的环境问题。
秸秆被认为是生产沼气最丰富和最重要的原料之一，利用秸秆来进行厌氧发酵产沼气,能改善秸秆焚烧和解决能源紧张问题。
但由于农作物秸秆是由复杂的有机聚合物晶体结构组成,包括纤维素，半纤维素和木质素，厌氧菌很难利用,导致秸秆发酵启动慢，产气率低。
因此，为提高秸秆厌氧发酵的产气率,对秸秆进行预处理来分解复杂的晶体结构是有必要的。
国内外多项研究, 在氧发对,能有效提高秸秆在厌氧发酵中的水解效率和能源转化效率。
目前，秸秆预处理的方法主要有物理、化学、生物及联合预处理法。
物理预处理主要是减小物料粒径、改变其晶体结构，增加有效接触面积,提高降解效率。
化学预处理是利用化学物质浸泡使秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素的结晶结构因吸胀作用而破坏,将其中大分子物质溶解,提高降解效率。
生物预处理是利用微生物分泌的纤维素酶系降解木质纤维素的特征,达到预处理效果。
玉米秸秆化学预处理后进行厌氧干发酵试验的研究
氢氧化钠预处理是利用木质素能够溶于碱性溶液的特点，脱除木质纤维原料中的木质素，引起木质纤维原料润胀。
造纸工业的碱法制浆工艺就是利用氢氧化钠预处理来脱除植物纤维原料中的木质素和半纤维素而获得纤维素组分。
本实验采用２％的稀氢氧化钠在８０和１０８℃处理玉米秸秆，控制不同的预处理时间，对预处理后的玉米秸秆纤维组分进行分析（表３）。
表３稀碱处理前后玉米秸秆的有机组分分析序号温度，℃时间／ｈ纤维素，（％）半纤维素“％）木质素，（％）预处理过程中纤维物料的质量损失以及纤维素、半纤维素和木质素的去除率是反映预处理效果的重要参数［引。
玉米秸秆在稀酸预处理过程的物料损失和纤维素、半纤维素以及木质素的去除率见表４。
表４稀酸预处理对玉米秸秆质量损失和主要成分去除率序温度，时间，失重率，纤维素去半纤维索去木质素去号℃ｈ（％）除率，（％）除率／（％）除率，ｉ％）表５稀碱预处理对玉米秸秆质量损失和主要成分去除率序温度／时间／失重率，纤维素去半纤维素去木质素去号℃ｈ（％）除率／（％）除率，（％）除率／（％）表５显示了玉米秸秆在稀氢氧化钠预处理过程中物料的质量损失和主要成分的去除率。
氢氧化钠预处理对玉米秸秆中木质素的脱除率较高，达到了８３．９４％，脱除的木质素进入碱处理液中形成造纸工业上所谓的制浆黑液。
玉米秸秆的氢氧化钠预处理过程中也有２０．３ｌ％的半纤维素因溶解而去除，但纤维素的去除率仅为５％左右。
４．３秸秆内部结构分析取未处理的样品和１０８ｏＣ稀硫酸和稀氢氧化钠处理３ｈ后的样品，做扫描电镜实验，分析其内部结构，电镜照片见图３。
由表４可以看出，稀硫酸预处理过程中物料的质量损失随时间的增加而增大，这主要由于玉米秸秆中半纤维素随着反应的进行而不断水解所导致，表４中半纤维素的去除率随时间的延长而增大也证明了这一结论。
稀硫酸处理对玉米秸秆中半纤维素的去除程度较高，１％的稀硫酸在１０８℃处理３ｈ后，半纤维素的去除率达到了７４．２７％，但对木质素的去除率仅为１０．７６％。
生物预处理作物秸秆厌氧发酵产沼气研究
生物预处理作物秸秆厌氧发酵产沼气研究摘要：以提高秸秆厌氧发酵产气效率为目的，以小玉米、小麦秸秆为研究对象，通过菌种筛选及厌氧发酵产气研究，考察水解效果及产气效率，得到：添加尿素和微生物的水解效果最好、厌氧发酵过程的产气效率最高、产气中甲烷含量最高；只加微生物的次之；两者均未添加的最差。
结果表明，筛选的菌种对秸秆有较好的水解能力，能得到较高的产气量和较高品质的沼气。
1引言我国农作物秸秆的年产量约为6~7亿吨，列世界之首。
随着我国农作物单产的提高。
桔秆产量也将随之增加。
但目前我国桔秆的利用率较低，大量的农作物秸秆被农民视作毫无用处的“农村垃圾”，或被丢弃在田间地头，或将其付之一炬。
秸秆资源的露天燃烧，不仅浪费了这部分资源，还导致CO2，SO2等气体的排放，污染了空气。
2秸秆生物预处理实验研究分析2.1纤维素水解微物生的筛选与培养纤维素水解微生物主要是从市场购买得来，需要得到更优化的微生物，就必须对买来的微生物进行筛选，获得高效纤维素水解微生物。
主要采用肉膏蛋白胨培养基、高氏合成一号培养基、豆芽汁培养基、察氏培养基4种培养基进行培养。
2.1.1肉膏蛋白胨培养基肉膏蛋白胨培养基的成分及各种物质的含量见表1。
肉膏蛋白胨培养基的配制关键是牛肉膏的溶解，具体的配制方法如下：（1）按培养基配方比例依次准确地称取牛肉膏、蛋白胨、氯化钠放人烧杯中。
牛肉膏常用玻棒挑取，放在小烧杯或表面皿中称量，用热水溶化后例人烧杯。
也可放在称量纸上，称量后直接放人水中，然后立即取出纸片。
在上述烧杯中可先加人少于所需要的水量，用玻棒搅匀，然后在石棉网上加热使其溶解。
（2）待溶液冷至室温时，用1mol/L NaOH溶液调pH至7.2。
（3）待药品完全溶解后，补充水分到所需的总体积。
（4）加人所需要量的琼脂，加热融化，补充失水（液体培养不用此步骤）。
（5）高压蒸汽灭菌15min。
2.1.2高低合成一号培养基高氏合成一号培养基的成分及各种物质的含量见表2。
玉米秸秆预处理对厌氧发酵制氢影响的研究
·59·
可再生能源
2010，28（2）
具有代表性的预处理方法， 研究其对玉米秸秆发 酵产氢能力的影响。 1 材料与方法 1.1 玉米秸秆的来源及预处理
玉米秸秆采自郑州北郊农田。 先将自然风干 的玉米秸秆切成 3～5 cm ，然后利用植物粉碎机将 这些小段粉碎成 30～60 目的粉末，再进行预处理。
Abstract： Five different pretreatment methods including steam explosion pretreatment, H2SO4 pretreatment, NaOH pretreatment，HCl pretreatment and mixed pretreatment were tested to improve bio-hydrogen production from corn stalk. The experiments showed that a considerable portion of cellulose and hemicelluloses in straw could be hydrolyzed and be converted to reducing sugar by the pretreatments，the best hydrolytic result of straw was attained by 0.8% H2SO4 mixed with steam explosion pretreatment. A maximum rate of 23.76% of reducing sugars recovery was obtained at optimum boiling time of 18 min, sulfuric acid of 0.8%（mass fraction），liquid-solid ratio of 10 and retention time of 30 min, and the maximum hydrogen production potential of corn straw was 140.79 ml/g. Key words： corn straw； pretreatment； fermentation； bio-hydrogen production
玉米秸秆厌氧发酵高效制取沼气试验研究
村乡科技XIANGCUN KEJI76XIANGCUN KEJI 2017年10月（下）3结语家畜吸道道病原学的研究是非常复杂的课题，因而需要实施分工后开展专门化的研究。
但是，在我国的家畜养殖过程中，因地理、气候、家畜种类、用药习惯等因素的影响，已经产生了不同地区同类疾病的不同表现形式，或者引发同一疾病的不同条件变化。
因此，应在不变的病原学中认识到变化因素的存在，并利用地区性的防疫实验室建设、地区性的疫情防控制度、合理监控等综合手段，有利地推动基层对家畜呼吸道病原学的全面认知及科学预防。
参考文献［1］吴家强，崔锦鹏，张秀美，等.猪接触传染性胸膜肺炎研究进展［J ］.畜牧与兽医，2002（10）：36-39.［2］张兆军，杨焕良.病毒性猪呼吸道疾病的诊断与防制［J ］.畜牧兽医科技信息，2015（11）：84-86.玉米秸秆厌氧发酵高效制取沼气试验研究周奕博1焦有宙2贺超2王少鹏2（1.郑州外国语新枫杨学校，河南郑州450000；2.河南农业大学机电工程学院，河南郑州450000）［摘要］本文采用质量浓度为8%的NH 4HCO 3溶液预处理玉米秸秆，并进行厌氧发酵制取沼气，然后将结果与未进行预处理的玉米秸秆厌氧发酵情况进行对比，获得2组的沼气产量和COD 去除率。
结果表明，采用NH 4HCO 3溶液预处理后的玉米秸秆的产气量得到了提升，与未处理相比提高了30.6%；预处理后的玉米秸秆厌氧发酵过程中的COD 去除率也得到了明显提升。
该试验研究能够为探索玉米秸秆厌氧发酵高效制取沼气提供参考。
［关键词］玉米秸秆；预处理；厌氧发酵；沼气［中图分类号］S216.4［文献标识码］A［文章编号］1674-7909（2017）30-76-2我国是农业大国，也是秸秆产量大国，仅玉米秸秆就有2.8亿ｔ［1］，约有40%未得到有效利用，造成了巨大的环境污染和极大的资源浪费［2-3］。
玉米秸秆在厌氧微生物的作用下能够产生清洁能源——沼气。
玉米秸秆连续厌氧发酵产甲烷研究
182海峡科技与产业2019年第1期中国作为农作物种植大国，拥有丰富的农作物资源，每年所产生的农作物秸秆有8亿~9亿t ，居世界之首[1]。
目前农作物秸秆的主要处置方式有直接还田、用于养畜、能源化利用、用于食用菌种植、作为工业原料等。
由于存在系列关键难题制约秸秆的可持续处理和利用，每年尚有大量秸秆被焚烧。
秸秆燃烧热值低，不仅造成资源浪费，而且污染环境，毁坏树木和耕地[2]。
将这些农作物秸秆作为能源物质加以利用，不仅可以改善农村秸秆堆积的环境状态，而且能够实现秸秆的合理利用。
近几年来，随着畜禽养殖业的快速发展，规模化养殖场年产畜禽粪污量高达38亿t 。
大量的畜禽粪污未经处理而排放，使得其中含氮化合物在无氧条件下分解成氨气、甲胺、硫化氢等物质。
这些气体会导致人和家畜感染呼吸道疾病，危害人体健康和畜禽产品的质量，同时严重污染了养殖场周边环境。
为解决大量闲置农作物秸秆和区域内养殖场粪污污染问题，采用厌氧发酵处理农作物秸秆和畜禽粪污水产沼气是一条清洁高效的途径。
以农作物秸秆和畜禽养殖粪污水为主要原料进行湿式厌氧发酵产沼气，不仅能解决农户生活用能，而且可以改善农村卫生环境。
据调查，中国以秸秆类物质为主要原料进行厌氧发酵的沼气工艺有多种，按照反应器类型及进出料方式，可分为覆膜槽式、完全混合式、推流式、一体化两相等，其中利用完全混合式反应器进行厌氧发酵是秸秆沼气工程推荐工艺之一。
本研究拟采用连续搅拌釜式反应器完全混合式厌氧反应器（CSTR ）进行玉米秸秆的湿式连续厌氧发酵产沼气研究，分析不同物料的单位干物质（TS ）浓度和固物滞留时间对玉米秸秆厌氧发酵产甲烷的影响，对秸秆沼气工程或以秸秆为主要原料的沼气工程运行具有很好的指导意义。
1 材料与方法1.1材料玉米秸秆取自中国农业大学烟台研究院内种植实验基地。
玉米秸秆在地里自然风干，整体呈暗黄色。
实验前，将玉米秸秆剪成小段后放入粉碎机，打成3~5 mm 的颗粒，装于透明密封袋中待用。
干物质浓度对玉米秸秆厌氧产气影响的研究
干物质浓度对玉米秸秆厌氧产气影响的研究
本文对玉米秸秆厌氧发酵进行了实验研究，主要考察了不同干物质浓度以及其对产气量、产气率、沼气成分、反应速率和反应机理等的影响。
实验结果表明，干物质浓度对玉米秸秆厌氧产气存在显著影响。
首先，干物质浓度对玉米秸秆厌氧产气量存在巨大差异。
随着干物质浓度的增加，产气量逐渐增加，呈现出一定的增长趋势，但同时，由于降解速度也随之降低，产气量并未呈现出完全正的线性关系。
因此，在实际操作中，需要根据情况选择合适的干物质浓度进行处理。
在实验中，经过测算，当玉米秸秆的干物质浓度为11％时，产气量达到最大值，为654.23 ml/gCOD。
此外，干物质浓度还会对厌氧发酵产生沼气的成分产生显著影响。
实验中，当产气时间达到20天时，可以发现厌氧发酵产生的沼气主要由甲烷和二氧化碳组成，其中甲烷的含量随着干物质浓度的升高而有所提高，而二氧化碳的含量则随之降低。
当干物质浓度为11%时，甲烷含量最高，达到了62.13%，而二氧化碳的含量仅为12.21%。
总的来说，干物质浓度对玉米秸秆厌氧产气有着较大的影响。
理论上，产气量和反应速率的折衷使得干物质浓度为7%—8%时最佳。
但在实验过程中，需要考虑到诸多因素的影响，如温度、pH值等，所以选择干物质浓度需根据实际情况进行优化。
未来的研究可以进一步探究玉米秸秆厌氧发酵过程及其机理，为生物质资源的有效利用提供更加可靠的依据。
N、P、K复合营养型预处理提高玉米秸秆厌氧消化产气性能的方法[发明专利]
![N、P、K复合营养型预处理提高玉米秸秆厌氧消化产气性能的方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/5053b8ddf9c75fbfc77da26925c52cc58bd690d2.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610850473.X(22)申请日 2016.09.26(71)申请人 北京化工大学地址 100029 北京市朝阳区北三环东路15号(72)发明人 李秀金 朱嘉琳 袁海荣 兰艳艳 刘研萍 邹德勋 管若琳 (74)专利代理机构 北京思海天达知识产权代理有限公司 11203代理人 刘萍(51)Int.Cl.C12P 5/02(2006.01)(54)发明名称N、P、K复合营养型预处理提高玉米秸秆厌氧消化产气性能的方法(57)摘要N、P、K复合营养型预处理提高玉米秸秆厌氧消化产气性能的方法属于有机固体废弃物厌氧消化领域。
本发明是利用氨水、KOH和磷酸对木质纤维素不同组分的选择性不同有针对性的分别对原料中木质素、纤维素和半纤维进行破坏，同时为预处理及厌氧全过程提供丰富的营养，具体步骤：将秸秆粉碎，与配好的KOH和氨水溶液预处理试剂混合均匀后置于密闭容器内，35℃预处理3d；加H 3PO 4后，接种厌氧消化污泥，调节pH，加水定容后进行中温厌氧发酵。
结果显示：预处理后秸秆中木质素降解率达到61.17%，比现有技术提高2.15倍；厌氧发酵周期T 80比未预处理缩短13.51%-59.46%；甲烷产量比未预处理提高了30.96%-55.35%。
权利要求书1页 说明书9页 附图3页CN 106480101 A 2017.03.08C N 106480101A1.一种N、P、K复合营养型预处理提高玉米秸秆厌氧消化产气性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)秸秆原料准备取风干的玉米秸秆，先切成3-4厘米，再用带20目筛网的粉碎机粉碎干燥保存备用；(2)预处理试剂的配制预处理过程分两步：第一步是氢氧化钾和氨的预处理，第二步是磷酸的添加；以下涉及的百分比没有特别说明均为重量百分比；第一步：对玉米秸秆进行氢氧化钾和氨的复合预处理，为玉米秸秆干重的6倍；总水量为玉米秸秆含的水、25％氨水中的水和总添加水量；预处理之前将氢氧化钾和氨配成氢氧化钾溶液即溶液A和氨溶液即溶液B作为预处理试剂；溶液A中氢氧化钾以纯氢氧化钾分子计算添加量为玉米秸秆干重的1％-4％，溶液B中氨以纯氨分子计算添加量为玉米秸秆干重的2％；溶液A中的水即配溶液A时加入的水和溶液B中的水即配溶液B时加入的水和25％氨水中的水质量相等；具体计算公式如下：溶液AKOH添加量＝玉米秸秆干重×(氢氧化钾使用浓度)；水添加量＝[(玉米秸秆干重×6)－(玉米秸秆含水)]÷2；溶液B25％氨水添加量＝玉米秸秆干重×(氨使用浓度)÷25％；水添加量＝[(玉米秸秆干重×6)－(玉米秸秆含水)]÷2－25％氨水添加量×75％；第二步：对混合预处理之后的玉米秸秆做磷酸的添加，磷酸添加时将磷酸试剂以纯磷酸分子计算按玉米秸秆干重的2％添加；磷酸添加量＝玉米秸秆干重×(磷酸使用浓度)；(3)预处理第一步：将配好的预处理试剂分别按先氢氧化钾处理1天后加入氨水处理2天，先氨水处理2天后加入氢氧化钾处理1天以及氨水和氢氧化钾同时添加处理3天的顺序添加，充分搅拌后，密封，处理温度均为35℃恒温箱；第二步：将磷酸溶液按玉米秸秆干重的2％添加到已完成第一步处理的玉米秸秆中，搅拌均匀；(4)厌氧消化在预处理所得的玉米秸秆中加入正常运行污水处理厂厌氧消化池污泥接种物15gMLSS/L，该厌氧消化池污泥接种物pH在7.0—8.0，氨氮在200—1500mg/L，碱度在2000—6000mg/L；用氢氧化钙调节pH至6.8—7.2，加水稀释至体积为反应器总体积的80％后密封，在35±1℃的恒温水浴箱中进行中温厌氧消化过程50d，每天摇动一次。
利用玉米秸秆水解液厌氧发酵产丁二酸的研究
利用玉米秸秆水解液厌氧发酵产丁二酸的研究黄秀梅;李建;陈可泉;左鹏;姜岷【期刊名称】《中国酿造》【年(卷),期】2009(000)006【摘要】对玉米秸秆水解液发酵产丁二酸进行了研究.玉米秸秆水解液中含有对菌体生长不利的物质,通过不同的脱毒方法处理玉米秸秆水解液,考察了脱毒前后抑制物以及总糖含量的变化,结果表明,活性炭和Ca(OH)2同时使用的脱毒效果最好;抑制物糠醛及羟甲基糠醛(HMF)的去除率分别为91.11%、89.83%,而总糖损失率仅为5.57%.用脱毒后的玉米秸秆水解液作为碳源发酵产丁二酸,其产量可达到66.23g/L,收率为67.28%,分别比未经脱毒时提高24.81g/L,25.30%.【总页数】4页(P31-34)【作者】黄秀梅;李建;陈可泉;左鹏;姜岷【作者单位】南京工业大学,制药与生命科学学院,材料化学工程国家重点实验室,江苏,南京,210009;南京工业大学,制药与生命科学学院,材料化学工程国家重点实验室,江苏,南京,210009;南京工业大学,制药与生命科学学院,材料化学工程国家重点实验室,江苏,南京,210009;南京工业大学,制药与生命科学学院,材料化学工程国家重点实验室,江苏,南京,210009;南京工业大学,制药与生命科学学院,材料化学工程国家重点实验室,江苏,南京,210009【正文语种】中文【中图分类】TQ921【相关文献】1.利用甘蔗糖蜜厌氧发酵产丁二酸的研究 [J], 杨卓娜;李建;黄秀梅;方晓江;姜岷2.纤维素水解液厌氧发酵产丁二酸发酵液中有机酸和混合单糖的测定 [J], 姜岷;雷丹;陈可泉;李建;姚嘉晻;韦萍3.大肠杆菌AFP111利用玉米粉全水解液厌氧发酵合成丁二酸 [J], 张汉文;刘嵘明;梁丽亚;姜岷;马江锋4.Actinobacillus succinogenes 130Z厌氧发酵产丁二酸条件初步研究 [J], 苏溧;陈可泉;蔡婷;王倩楠;姜岷5.镰刀菌(Fusarium sp.)ZW-21的鉴定及其利用玉米秸秆水解液发酵产乙醇研究[J], 王丙莲;冯东;梁晓辉;李大海因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
不同发酵处理对玉米秸秆理化性质的影响
不同发酵处理对玉米秸秆理化性质的影响张婷【摘要】[目的]为加强秸秆的利用效率,拓宽秸秆的利用空间,从根本上探究玉米秸秆的发酵过程.[方法]试验以3种不同处理腐熟秸秆,研究不同发酵时间对玉米秸秆理化性质的影响.[结果]试验表明,添加一定量的鸡粪或酵母作为发酵辅料,可显著增加玉米秸秆的容重,改变秸秆的孔隙度.处理2和处理3在物理性质和EC、pH及缓冲容量上差异不显著.添加发酵辅料后N、P、K、C的成分比例发生变化,但处理2和处理3在发酵到第35天,表现出相同的效果.[结论]在一定程度上,加入酵母和鸡粪对玉米秸秆发酵具有相同理化性质,酵母有利于玉米秸秆的发酵腐熟.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2015(000)012【总页数】3页(P200-202)【关键词】玉米秸秆;鸡粪;酵母;发酵;理化性质【作者】张婷【作者单位】沈阳工学院生命工程学院,辽宁抚顺113122【正文语种】中文【中图分类】S188+.4我国是一个农业生产大国，粮食生产是关系到民生的重要问题。
随着全国粮食不断的增长，作物秸秆的产量也在逐年上升［1］。
然而，以往每年都会有大量的作物秸秆被当做废弃物在田间焚烧，这不仅造成了浪费，而且产生的烟雾也会污染周围的环境［2］。
因此，在低碳环保的理念［3］和国家“十二五”农作物秸秆综合利用方针的指导下，如何综合利用作物秸秆是人们关心的问题。
据调查统计，在国家一系列政策扶持下，到2013年秸秆综合利用率达到75%，围绕秸秆肥料化、饲料化、基料化、原料化和燃料化等领域的研究都已经取得了一定进展［4－6］。
农作物秸秆产量大、分布广、种类多［7］。
其中玉米秸秆的产量每年能够达到2亿t以上，这是一个相当巨大的生物能源储存库［8］。
目前，大多研究集中在秸秆利用的方法和效果上，虽然应用较广，但基础研究的深度不够，缺少秸秆腐熟过程和时间方面的相关研究［9］。
笔者通过不同处理对玉米秸秆发酵腐熟过程的理化性质进行分析，为秸秆腐熟加工提供理论参考，为进一步开发和应用玉米秸秆提供科学依据。
玉米秸秆厌氧发酵生物制氢放大实验研究
郑州大学
硕士学位论文
玉米秸秆厌氧发酵生物制氢放大实验研究
姓名：胡庆丽
申请学位级别：硕士
专业：化学工艺
指导教师：任保增
20070520
秸秆以及微生物处理过的玉米秸秆的扫描电镜图。
从图４．１．ａ可以看出，原始玉米秸秆的表面为致密的纤维结构，中空的纤维束管紧密排列，由于在粉碎过程中受到物理冲击而部分碎裂。
与图４．１．ａ相比，图４．１．ｂ的表面的裂缝更深，突起的纤维碎片有被侵蚀的特征，这表明经过０．２％ＨＣｌ处理后，玉米秸秆表面的纤维素已经部分溶解了。
图４．１．ｃ所示的玉米秸秆表面被侵蚀的更严重，看不到完整的纤维管状物，表面布满了孔洞。
这说明经微生物作用后，玉米秸秆部分受到腐蚀而降解。
图４．１－ａ图４．１－ｂ
图４．１．ｃ
图４．１三种玉米秸秆样品的扫描电镜图
（ａ）未处理样，（ｂ）Ｏ．２％ＨＣｌ处理过的样，（ｃ）产氢后的样
Ｆｉｇｕｒｅ４．１ＴｈｅＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｃｏｒｎｓｔａｌｋｓａｍｐｌｅｓ
ｃｒｕｄｅｃｏｒｎｓｔａｌｋ（ａ），０．２％ＨＣｌｐｒｅｔｒｅａｔｅｄｃｏｍｓｔａｌｋ（ｂ）ａｎｄｒｅｓｉｄｕｅ
ｏｆｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｅｔｒｅａｔｅｄｃｏｒｎｓｔａｌｋｂｙｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ（ｃ）。
玉米秸秆氢氧化钾及蒸汽爆破耦合预处理厌氧发酵产沼气研究
玉米秸秆氢氧化钾及蒸汽爆破耦合预处理厌氧发酵产沼气研究利用厌氧消化技术处理木质纤维素类生物质,能够产生高效、清洁的生物质能源—沼气。
但是木质纤维类原料存在着复杂的结构,导致其厌氧消化具有延迟期长和产气率低等问题。
克服木质纤维素的阻碍是利用木质纤维类生物质生产沼气的有效手段。
本课题研究了多种预处理方式以提高玉米秸秆的生物降解性能。
研究不同压力(1.2、1.5、1.8、2.1MPa)和不同维压时间(5、10、15、20、25 min)下,蒸汽爆破预处理对玉米秸秆厌氧发酵的影响。
结果显示,蒸汽爆破是一种高效的预处理手段,考虑到能耗和效率,将1.2MPa、10 min选择为最佳汽爆条件,累积甲烷产量为223.2 mL/gvs,相对于未预处理秸秆,提高了55.2%。
研究了20℃下不同浓度(0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)KOH预处理及与蒸汽爆破耦合预处理对玉米秸秆厌氧消化的影响。
结果显示,KOH预处理是提高累积甲烷产量的一种优良方法,选择1.5% KOH为最佳预处理方法,累积甲烷产量为208.6 mL/gvs,相对于未预处理秸秆,提高了45.1%。
相对于未预处理秸秆,经1.5% KOH与蒸汽爆破耦合预处理,甲烷累积产量(258.8 mL/gvs)获得了80.0%的极显著提升,玉米秸秆的生物降解性为62.5%。
研究了60℃下不同浓度(0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)KOH预处理及与蒸汽爆破耦合预处理对玉米秸秆厌氧消化的影响。
结果显示,热KOH对玉米秸秆的预处理效果优于常温KOH,选择1.5%热KOH 为最佳预处理方法,累积甲烷产量为243.1 mL/gvs,相对于未预处理秸秆,提高了56.4%;相对于20℃下的1.5% KOH预处理秸秆,提高了16.5%。
相对于未预处理秸秆,经1.5%热KOH与蒸汽爆破耦合预处理,甲烷累积产量(292.9 mL/gvs)获得了88.5%的极显著提升,玉米秸秆的生物降解性达到了70.7%。
玉米秸秆厌氧发酵生物制氢的实验研究的开题报告
玉米秸秆厌氧发酵生物制氢的实验研究的开题报告一、选题背景与意义随着人类经济发展和人口增长，能源需求与日俱增，传统化石能源已经难以满足人民日益增长的需求。
同时，由于化石能源的消耗和排放，环境污染问题也日益加重。
因此，不断寻找并发展环保、清洁的替代能源已经成为世界各国亟待解决的问题。
生物质能是最为广泛利用和发展的一类新型能源，具有可再生资源、低污染、富余产出和多品种利用等优势。
生物质能的利用涵盖了固体、液态和气态三个领域，其中气体生产技术也成为新型生物质能源开发的热点之一。
生物制氢技术是通过微生物代谢过程产生氢气的一种环保可持续的生产技术，其与化石能源相比，具有能源利用高效、地球生物循环、温室气体减排和资源利用综合等显著优势。
目前，国外已经开始了相关研究和应用，并在生物质热解气化和光合成微生物制氢领域取得了重要进展。
而国内对此的研究和发展还比较缓慢，在生物制氢的新型能源领域方面具有很大的发展前景和空间。
因此，本研究选取玉米秸秆作为原料，通过厌氧发酵技术制备生物氢气，探究其生产效率、发酵过程中微生物的变化及影响因素等，并为国内生物制氢技术的发展提供技术支持和理论依据。
二、研究内容及方法研究内容：（1）分离筛选产氢微生物。
通过分离培养玉米秸秆样品中的微生物，筛选出高效率的产氢菌株；（2）优化厌氧发酵条件。
采用单因素法和正交实验设计优化玉米秸秆厌氧发酵生物制氢的条件，以提高氢气产率和微生物生长速率；（3）研究厌氧发酵过程中微生物的变化。
通过分析玉米秸秆厌氧发酵过程中的微生物组成、代谢产物等特点，探究发酵过程中微生物的变化规律；（4）分析影响玉米秸秆厌氧发酵生物制氢的主要因素。
研究玉米秸秆厌氧发酵生物制氢的主要影响因素，以进一步提高氢气产率和微生物生长速率。
研究方法：（1）分离培养产氢微生物，筛选高效菌株；（2）采用单因素法和正交实验设计优化厌氧发酵条件；（3）采用分子生物学技术分析微生物群落结构及其变化规律；（4）采用气相色谱法分析厌氧发酵后产生的代谢产物。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1引言我国玉米秸秆产量每年在2亿t以上［1-2］，是一个巨大的生物质能源储存库。
玉米秸秆厌氧发酵制沼气技术是秸秆能源化的主要形式，不仅保护生态环境，而且还能提高广大农村地区的生活质量。
在厌氧发酵中，TS（总固体含量）在20%以上的干发酵工艺以其能节约用水、节约管理沼气池所需的工时和池容产气效率高等优点被广泛研究［3-4］。
玉米秸秆的主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，并且结构复杂。
由于木质素、半纤维素对纤维素的保护作用以及纤维素自身的晶体结构，使得木质纤维素形成致密不透水的高级结构，导致秸秆难于被微生物降解利用［5］。
所以，要彻底降解纤维素，提高秸秆的降解性能，首先要对秸秆进行预处理，破坏秸秆内部的组织结构。
秸秆的预处理方法主要有物理法、化学法和生物法。
物理法预处理技术虽能对秸秆内部结构产生一定的破坏作用，但破坏程度较低，而且能耗较高；生物法利用特定的微生物去降解纤维素、木质素，反应条件温和，但该方法反应时间长，并且对反应环境要求严格，降解效率较低；化学法预处理对反应设备要求高，要求耐腐蚀，但稀酸和稀碱在一定条件下处理秸秆具有处理效率高、处理时间短、耗能低、能连续操作等优点。
本文分别采用稀硫酸和稀氢氧化钠溶液处理玉米秸秆，分析处理前后玉米秸秆的结构和有机组成，并对处理后的秸秆进行厌氧干发酵试验，旨在探讨酸碱预处理技术对玉米秸秆厌氧干发酵工艺的影响，对秸秆资源化利用具有一定的指导意义。
2材料和设备试验材料：玉米秸秆取自辽宁省营口市柳树镇，秸秆经粉碎机粉碎后备用；接种污泥取自辽宁省能源研究所沼气池。
玉米秸秆和接种污泥主要成分见表1。
玉米秸秆化学预处理后进行厌氧干发酵试验的研究李鹤1徐鑫2谯兴国3寇巍4张大雷4（1.辽宁成大生物股份有限公司，辽宁沈阳110179；2.沈阳航空航天大学，辽宁沈阳110136；3.辽宁（营口）沿海产业基地环境保护局，辽宁营口115000；4.辽宁省能源研究所，辽宁营口115003）摘要：采用稀硫酸和稀氢氧化钠处理玉米秸秆，分析秸秆纤维组成和纤维结构的变化，并对酸、碱处理后的玉米秸秆进行厌氧干发酵试验。
研究表明，采用稀酸处理玉米秸秆的还原糖产率明显高于采用稀碱处理的玉米秸秆；稀硫酸对半纤维素的去除率可达74.27%，稀碱对木质素的去除率最高可达83.94%；玉米秸秆经稀酸处理和稀碱处理后进行厌氧干发酵试验，其累积产气率和甲烷含量都有所提高，但酸法高于碱法。
关键词：酸处理；碱处理；玉米秸秆；厌氧干发酵Abstract：Using dilute sulfuric acid and dilute sodium hydroxide to treat corn stalk,the composition and structural changes of fiber were analyzed,and then dry anaerobic fermentation with the treated corn stalk by acid and alkali was conducted.The study showed that reducing sugar yield of pre-treatment corn stalk by acid treatment was higher than that of using dilute alkali pre-treatment on corn stalk significantly.The removal rate of hemicellulose by dilute sulfuric acid treatment was higher,up to74.27%,higher removal rate of lignin by dilute alkali treatment was up to83.94%.Dry anaerobic fermentation test was conducted with acid or alkali pre-treated corn stalk,the cumulative gas production rate and methane content were both increased,but that of acid treatment was higher than alkali treatment.K ey word s：acid treatment;alkali treatment;corn stalk;dry anaerobic fermentation中图分类号：S216.2文献标识码：A文章编号：1674－1021（2010）09-0038-04收稿日期：2010－07－20；修订日期：2010-08-31。
作者简介：李鹤，女，1984年生，主要从事生物工程技术研究工作。
原料C N T S VS Ash纤维素半纤维素木质素玉米秸秆55.380.5293.5031.015.8938.0420.6718.87接种污泥1.270.3939.0511.065.96———表1玉米秸秆和接种污泥的成分组成%38环境保护与循环经济试验仪器：气相色谱仪（SP-2100，北京北分瑞丽分析仪器公司）、紫外可见分光光度计（UV-1601，北京北分瑞丽分析仪器公司）、pH计（PB-10，Sartorius）、电子天平（BS223S，Sartorius）、粗纤维测定仪（FIWE6，VELP）、扫描电子显微镜（SSX-550，Shimadzu）、烘箱（YXQG01，上海精宏实验设备有限公司）、马福炉（SX-5-12，上海洪纪仪器设备有限公司）、电热恒温水浴锅（天津市泰斯特仪器有限公司）、高温高压灭菌锅（上海精宏实验设备有限公司）。
预处理工艺方法：稀酸预处理取粉碎后的秸秆50g，按1∶10的固液比加入1%的稀硫酸溶液，搅拌均匀，分别于80和108℃处理3h。
稀碱预处理取粉碎后的秸秆50g，按1∶10的固液比加入2%的稀氢氧化钠溶液，搅拌均匀，分别于80和108℃处理3h。
厌氧发酵装置：试验采用1000mL三角瓶，用橡胶塞密封，再用玻璃管与导气管连接，用排饱和食盐水法计算日产气量并收集气体，利用恒温水浴锅控制发酵温度（图1）。
3试验内容和方法3.1还原糖分析采用3，5-二硝基水杨酸法［6］测定酸碱处理过程中滤液中的还原糖含量。
3.2有机组分分析对酸碱处理过程中秸秆的纤维素、半纤维素和木质素含量进行测定，测定方法为GB/T20806-2006和GB/T20805-2006。
2.3扫描电镜分析对酸碱处理后的秸秆，烘干、粉碎、过筛，采用SSX-550扫描电子显微镜观察秸秆内部结构。
3.4厌氧干发酵玉米秸秆经过酸碱处理后，调节原料的pH使其呈中性，然后进行厌氧干发酵试验，发酵条件为：TS20%，中温发酵（35℃），pH6.5~7.5，C/N比25∶1，接种污泥加入量40%。
4结果与讨论4.1还原糖含量分析在利用稀酸和稀碱处理玉米秸秆的过程中，每1h取样一次，对样品进行抽滤，测定滤液的还原糖含量，结果见图2。
由图2可以看出，不论稀酸处理还是稀碱处理，随着处理温度的提高和处理时间的增加，还原糖产率都是呈现增加的趋势，但是酸处理的处理效率要明显高于碱处理的处理效率。
在108℃条件下，随着处理时间的延长，稀酸处理的玉米秸秆的还原糖产率呈现线性增长的趋势，稀碱处理的还原糖产率在1~2h增长迅速，在2h之后则增长缓慢。
在80℃条件下，稀酸和稀碱处理的还原糖产率都比108℃时的产率低，但稀酸处理的效果仍比稀碱处理效果好得多。
在第3小时时，80℃稀酸处理的还原糖产率比108℃稀碱处理的还原糖产率还要高。
4.2有机组分含量分析木质纤维原料中半纤维素组分在无机酸的催化下水解成单糖，本文采用1%稀硫酸分别在80和108℃处理玉米秸秆，控制不同的处理时间，对处理后的玉米秸秆中的纤维组分进行分析（表2）。
发酵瓶集气瓶收集器图1厌氧发酵试验装置示意●■▲■■▲▲■■■●●252015105123酸处理80℃未处理■▲酸处理108℃碱处理80℃碱处理108℃还原糖产率/（g·1g秸秆-1）时间/h图2酸和碱处理后的还原糖产率表2稀酸处理前后玉米秸秆的有机组分分析序号123456温度/℃—808080108108108时间/h—123123纤维素/（%）39.6849.2451.2454.2452.4955.5657.77半纤维素/（%）19.8717.1515.3910.9415.6810.048.29木质素/（%）17.5621.5823.0224.3223.7924.9825.41循环经济Recycle Economy39氢氧化钠预处理是利用木质素能够溶于碱性溶液的特点，脱除木质纤维原料中的木质素，引起木质纤维原料润胀。
造纸工业的碱法制浆工艺就是利用氢氧化钠预处理来脱除植物纤维原料中的木质素和半纤维素而获得纤维素组分。
本实验采用2%的稀氢氧化钠在80和108℃处理玉米秸秆，控制不同的预处理时间，对预处理后的玉米秸秆纤维组分进行分析（表3）。
预处理过程中纤维物料的质量损失以及纤维素、半纤维素和木质素的去除率是反映预处理效果的重要参数［8］。
玉米秸秆在稀酸预处理过程的物料损失和纤维素、半纤维素以及木质素的去除率见表4。
由表4可以看出，稀硫酸预处理过程中物料的质量损失随时间的增加而增大，这主要由于玉米秸秆中半纤维素随着反应的进行而不断水解所导致，表4中半纤维素的去除率随时间的延长而增大也证明了这一结论。
稀硫酸处理对玉米秸秆中半纤维素的去除程度较高，1%的稀硫酸在108℃处理3h 后，半纤维素的去除率达到了74.27%，但对木质素的去除率仅为10.76%。
纤维素在稀硫酸预处理过程中也有少量被脱除，脱除率最高达10.21%。
稀碱预处理过程的物料损失以及纤维素、半纤维素和水质素的去除率见表5。
表5显示了玉米秸秆在稀氢氧化钠预处理过程中物料的质量损失和主要成分的去除率。
氢氧化钠预处理对玉米秸秆中木质素的脱除率较高，达到了83.94%，脱除的木质素进入碱处理液中形成造纸工业上所谓的制浆黑液。
玉米秸秆的氢氧化钠预处理过程中也有20.31%的半纤维素因溶解而去除，但纤维素的去除率仅为5%左右。
4.3秸秆内部结构分析取未处理的样品和108℃稀硫酸和稀氢氧化钠处理3h 后的样品，做扫描电镜实验，分析其内部结构，电镜照片见图3。
表3稀碱处理前后玉米秸秆的有机组分分析序号0123456温度/℃—808080108108108时间/h —123123纤维素/（%）39.6847.8952.1753.9651.1252.5356.48半纤维素/（%）17.5621.9822.8523.4222.4323.0123.96木质素/（%）19.8715.8914.0911.6313.9410.879.64序号温度/℃时间/h 失重率/（%）纤维素去除率/（%）半纤维素去除率/（%）木质素去除率/（%）表4稀酸预处理对玉米秸秆质量损失和主要成分去除率12345680808010810810812312321.9327.5232.6827.8133.6238.333.126.407.974.517.0510.2132.6143.8662.9343.0366.4574.274.054.986.762.205.5710.76序号温度/℃时间/h 失重率/（%）纤维素去除率/（%）半纤维素去除率/（%）木质素去除率/（%）表5稀碱预处理对玉米秸秆质量损失和主要成分去除率12345680808010810810812312318.9425.8529.0624.7928.0833.912.162.513.533.114.785.9210.3314.7216.3815.1016.7120.3167.5473.6779.2173.5780.2983.9440环境保护与循环经济图4酸碱处理后玉米秸秆厌氧干发酵的日产气率变化趋势●■▲■80℃稀酸处理未处理■▲108℃稀酸处理80℃稀碱处理108℃稀碱处理日产气率/（m 3·m -3·d -1）时间/d1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1051015202530354045505560■■■■■■■■●●●●●●●●●●▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲■■■■■■■■■■■图3a 为未处理的玉米秸秆的扫描电镜照片，由图3a 可以看出，纤维束表面布满碎屑，纤维表面的断口整齐，这是因为在粉碎研磨的过程中，纤维束受到外界剪切力而产生的撕裂。