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大豆秸秆综合利用研究进展

大豆科学 2022年第4期41卷 480-489页

作者：燕翔宫峥嵘王都留李午寅何玉鹏董晓宁杨建东张少飞陇南师范高等专科学校农林技术学院甘肃成县742500 甘肃机电职业技术学院经济管理学院甘肃天水741001 天水师范学院化学工程与技术学院甘肃天水741001

大豆秸秆是丰富的可再生农业废弃物资源,具有来源广、数量大、价格低廉和再生周期短等特点。其组成成分中粗蛋白质、木质素、纤维素和半纤维素含量较高,C/N高,是重要的有机能源,同时含有K、Ca、P等多种矿物质元素,具有很高的利用价值。... 详细信息

大豆秸秆是丰富的可再生农业废弃物资源,具有来源广、数量大、价格低廉和再生周期短等特点。其组成成分中粗蛋白质、木质素、纤维素和半纤维素含量较高,C/N高,是重要的有机能源,同时含有K、Ca、P等多种矿物质元素,具有很高的利用价值。早期除少量大豆秸秆被用作牛羊的冬季饲料外,大量大豆秸秆被露天焚烧,不仅造成了严重的大气污染和资源浪费,也不利于生物质能源的循环利用和农业经济的可持续发展。目前,随着国家政策的指导扶持和秸秆利用研究的深入,已基本形成了大豆秸秆用作家畜饲料、农业肥料、栽培基料、工业原料、燃料等多元化的“五料化”综合利用格局。本文综述大豆秸秆在“五料化”应用方面的研究现状及进展,提出并展望了大豆秸秆资源化综合利用研究建议和应用前景,以期为大豆秸秆资源化综合利用的后续研究提供参考。

关键词：大豆秸秆饲料化利用肥料化还田栽培基质燃料化利用原料化利用

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大豆秸秆和永城煤共气化研究

大豆秸秆和永城煤共气化研究

作者：张浩杰中国矿业大学

学位级别：硕士

气化技术是实现煤和生物质清洁高效利用的有效途径,然而传统的单独气化方式存在诸多缺点,共气化技术能够较好实现优势互补,在能源资源综合利用、降碳减污染方面具有巨大的开发潜力。本文以大豆秸秆和永城煤为实验原料,进行了大豆秸秆和... 详细信息

气化技术是实现煤和生物质清洁高效利用的有效途径,然而传统的单独气化方式存在诸多缺点,共气化技术能够较好实现优势互补,在能源资源综合利用、降碳减污染方面具有巨大的开发潜力。本文以大豆秸秆和永城煤为实验原料,进行了大豆秸秆和永城煤热解试验,研究了大豆秸秆焦和永城煤焦CO非等温气化、等温气化,并将大豆秸秆灰分、KCO\NaCO\Ca O负载至永城煤焦,进行共气化试验,在上述研究基础上,对大豆秸秆和永城煤共气化协同作用进行了动力学分析。研究成果如下:(1)采用热重分析仪对大豆秸秆和永城煤在不同升温速率和掺混比例下进行热解试验并分析其协同作用。结果表明:大豆秸秆和永城煤在不同升温速率下表现出相同的失重特征,在较高的升温速率下,热解失重率减小,挥发分初始析出温度增大。大豆秸秆掺混比分别为30%,50%,70%时,对应挥发分初始析出温度T是273℃、280℃、296℃,表明T会随着生物质掺混比例的升高而增大。将大豆秸秆和永城煤单独热解生成的焦样,通过计算得到的理论计算值,与大豆秸秆和永城煤共热解得到焦样的实验值进行对比发现,大豆秸秆和永城煤共热解过程中协同作用不明显。(2)用管式炉在N气氛下,将大豆秸秆和永城煤分别按照1:0、3:7、5:5、7:3、0:1掺混比例和600℃、750℃、900℃热解制焦温度,采用掺混后制焦和制焦后掺混两种方式制备焦样,并进一步基于热重分析仪进行CO非等温气化、等温气化实验。通过动力学分析结果表明,在非等温化中,掺混比例对共气化影响明显,随着大豆秸秆掺混比的提高,气化开始温度降低,气化反应活性增大。采用n级反应模型对非等温共气化进行动力学分析,活化能Ea随着大豆秸秆焦含量增加而降低,表明添加大豆秸秆焦对气化反应有促进作用。在等温气化下,大豆秸秆和永城煤经先掺混后制焦的气化反应活性优于先制焦后掺混。随着制焦温度的升高,在相同的气化时间内,共气化的碳转化率下降。(3)在热重分析仪进行永城煤焦负载大豆秸秆灰分的气化实验,考察了气化温度及添加大豆秸秆灰分对永城煤焦气化反应性的影响,采用3种气化动力学模型进行分析,结果表明:煤焦负载15%灰分时,在900℃气化温度下完全气化,而未负载灰分的煤焦,需更高的气化温度才达到相同气化效果,表明负载生物质灰在保证气化率的同时能有效降低气化温度。缩核模型在描述气化反应动力学方面表现出较好拟合度,活化能Ea均随着生物质灰添加量增加而降低,表明气化反应活性随着生物质灰添加量的增大而升高。KCO、NaCO对煤焦催化活性高,KCO、NaCO在负载量为5%-7%(离子负载量,质量分数)之间存在最佳值,双组分KCO/NaCO对煤焦催化效果优于KCO/Ca O、NaCO/Ca O,且KCO/NaCO双组分对煤焦催化效果比使用单组分时更好。本论文共有图39幅,表19个,参考文献90篇。

关键词：大豆秸秆永城煤共气化动力学模型协同作用

青贮玉米与大豆秸秆混合比例及添加剂对青贮品质及微生物数量的影响

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核农学报 2023年第7期37卷 1489-1495页

作者：丁婉邢宝龙山西农业大学高寒区作物研究所山西大同037008

为明确晋北地区农牧交错带青贮玉米(Zea mays)与大豆(Glycine max)秸秆混合比例及添加剂对青贮品质及微生物数量的影响,以全株玉米和大豆秸秆为材料,按质量比10∶0(T0)、8∶2(T2)、6∶4(T4)、4∶6(T6)、2∶8(T8)、0∶10(T10)进行混合青... 详细信息

为明确晋北地区农牧交错带青贮玉米(Zea mays)与大豆(Glycine max)秸秆混合比例及添加剂对青贮品质及微生物数量的影响,以全株玉米和大豆秸秆为材料,按质量比10∶0(T0)、8∶2(T2)、6∶4(T4)、4∶6(T6)、2∶8(T8)、0∶10(T10)进行混合青贮,每个混合比例分别设无添加剂对照组(CK)和添加布氏乳杆菌(LB)两个处理,测定青贮饲料的营养成分、发酵品质及微生物数量,并进行感官评定。结果表明,除单独青贮大豆秸秆外,其他处理组的青贮饲料感官评定均为优良。随着大豆秸秆比例的增加,干物质、粗蛋白、水溶性碳水化合物含量增加,中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量逐渐下降。青贮玉米和大豆秸秆混合比例为4∶6和2∶8时,乳酸含量高于其他处理组,而pH值、乙酸、丙酸含量和氨态氮/总氮低于其他处理组,且使用添加剂能改善饲料的青贮品质。同时,当青贮玉米和大豆秸秆以4∶6和2∶8的比例混合时,可形成养分互补,提高饲用价值,实现秸秆资源利用价值最大化。本研究为确定晋北地区农牧交错带混合青贮的最优混合比例提供了理论依据。

关键词：青贮玉米大豆秸秆添加剂青贮品质微生物数量

乳酸菌和纤维素酶微贮发酵大豆秸秆过程中pH和微生物的变化

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中国饲料 2022年第19期 140-143页

作者：白长胜黑龙江省农业科学院畜牧兽医分院黑龙江齐齐哈尔161005

为研究乳酸菌和纤维素酶微贮发酵大豆秸秆过程中pH和主要微生物数量的变化,试验分为8个处理组,每组3个重复,进行乳酸菌和纤维素酶不同组合、不同发酵时间的微贮饲料发酵试验,对发酵饲料pH和乳酸菌、一般细菌、霉菌、酵母菌进行测定。结... 详细信息

为研究乳酸菌和纤维素酶微贮发酵大豆秸秆过程中pH和主要微生物数量的变化,试验分为8个处理组,每组3个重复,进行乳酸菌和纤维素酶不同组合、不同发酵时间的微贮饲料发酵试验,对发酵饲料pH和乳酸菌、一般细菌、霉菌、酵母菌进行测定。结果表明:添加乳酸菌和纤维素酶发酵大豆秸秆过程中,pH和微生物数量均发生了明显变化,添加乳酸菌和纤维素酶有利于大豆秸秆的微贮,同时添加2种乳酸菌和纤维素酶试验组变化最大,效果最好。

关键词：乳酸菌纤维素酶大豆秸秆微贮 pH 微生物

铁掺杂大豆秸秆生物炭活化过二硫酸盐降解有机污染物的研究

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铁掺杂大豆秸秆生物炭活化过二硫酸盐降解有机污染物的研究

作者：杨宇啸陕西科技大学

学位级别：硕士

环境污染分为水、土壤和大气污染,与人类的健康和生存问题紧密相连。随着人类对大自然的开发和研究,人类合成了大量的有机污染物(有机合成染料、抗生素、农药和石油烃等)。这些有机污染物会随着人类的活动在自然生态系统中广泛传播。目... 详细信息

环境污染分为水、土壤和大气污染,与人类的健康和生存问题紧密相连。随着人类对大自然的开发和研究,人类合成了大量的有机污染物(有机合成染料、抗生素、农药和石油烃等)。这些有机污染物会随着人类的活动在自然生态系统中广泛传播。目前,已经对人类的健康形成了潜在的威胁。基于硫酸根自由基(·SO4-)的高级氧化技术(AOP)因为其较强的水和土壤修复能力被广泛研究。然而,过硫酸盐(PDS)的催化剂制备条件一直存在很大的争议,如制备方案缺乏系统设计和理论指导、负载在载体上的金属离子价态不纯、催化剂适用范围受限等问题。针对以上问题,本论文通过以下三个工作进行完善。首先,选择高碳低氮的大豆秸秆作为催化剂的载体,以纳米三氧化二铁(Fe2O3)为金属离子的来源。采用单因素实验、正交实验和响应面法系统探讨了高碳低氮大豆秸秆与纳米氧化铁的共加热条件,得到了一种高效的过二硫酸盐(PDS)催化剂(nZVI-BC)。nZVI-BC能有效活化过二硫酸钠(PDS)并降解四种合成染料:甲基橙(MO)、橙黄Ⅱ(Orange-yellow Ⅱ)、氨基黑10B(AB10B)和罗丹明B(RhB)。在最佳的热解条件下,四种染料的总有机碳(TOC)去除率分别为63.0%、61.1%、41.1和89.8%,最终降解率可达100%。通过表征发现nZVI-BC富含多价态的铁离子(Fe0、Fe2+、Fe3+、C0.09Fe1.91)。该研究提供了生产高效催化剂的设计思路和理论指导,提供了有效的合成印染废水处理方案。其次,在不同的共热解温度下(400-1100℃)制备了一系列生物炭负载纳米零价铁催化剂(nZVI-BC400-1100)。抗生素中的土霉素(OTC)被选做nZVI-BC400-1100/PDS体系降解的模型污染物。结果表明,不同的共热解温度对nZVI-BC400-1100的最大N2吸附量和纳米零价铁含量(nZVI)有很大影响。1000℃的热解温度下生成的催化剂nZVI-BC1000对过二硫酸盐(PDS)表现出高效活化性能,在水体中对OTC降解率达到99.54%。N2吸附/脱附、XRD、XPS和FT-IR测试分析结果显示:nZVI-BC1000对PDS的强催化活性取决于nZVI-BC1000中nZVI的高含量,可以通过升高共热解温度来提高nZVI的含量,增强nZVI-BC1000/PDS体系对OTC的氧化和降解能力。·SO4-、·OH和1O2是nZVI-BC1000/PDS体系中的主要活性物种,高含量的nZVI使nZVI-BC1000催化PDS形成更多的·SO4-。该研究为高含量纳米零价铁的生成和高级氧化技术中催化剂的优化提供了科学指导。然后,为了克服催化剂适应范围受限的问题,使用高含量的纳米零价铁基生物炭(nZVI-BC1000)活化PDS,研究nZVI-BC1000/PDS体系在土壤系统中的降解能力。选择农药阿特拉津和石油烃菲作为主要的模型污染物,开展了水土比、初始pH、腐植酸、无机阴离子(Cl-、SiO32-、NO3-)等因素对nZVI-BC1000/PDS 体系的影响。研究结果发现 Cl-、SiO32-和NO3-对nZVI-BC1000/PDS体系有较强的抑制作用。水土比对nZVI-BC1000/PDS体系有良好的促进作用。初始pH和腐植酸对nZVI-BC1000/PDS体系不仅存在促进作用而且存在抑制作用。这为高含量的nZVI催化剂的发展和土壤修复领域的应用提供了重要的参考价值。最后,制备催化剂(nZVI-BC)的主要反应是在高温限氧的条件下碳还原氧化铁。活性物种(·SO4-、·OH和1O2)通过氢提取、电子转移和加成反应对有机合成染料、土霉素、阿特拉津和菲进行氧化降解,最终将大分子转化为小分子和CO2。

关键词：大豆秸秆纳米零价铁高级氧化技术过二硫酸盐有机污染物

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大豆秸秆纤维素固态发酵及酶解条件的研究

林产化学与工业 2004年第4期24卷 107-110页

作者：徐忠汪群慧姜兆华哈尔滨工业大学应用化学系哈尔滨工业大学环境科学与工程系黑龙江哈尔滨150090

　对经氨预处理的大豆秸秆纤维素固态发酵产酶及酶解产糖工艺过程进行了研究,影响康氏木霉(Trichodermakoningii)固态发酵的主要因素是温度、pH值、培养基液固质量比及培养时间,影响纤维素酶水解的条件主要是温度、pH值及时间,结果表明... 详细信息

　对经氨预处理的大豆秸秆纤维素固态发酵产酶及酶解产糖工艺过程进行了研究,影响康氏木霉(Trichodermakoningii)固态发酵的主要因素是温度、pH值、培养基液固质量比及培养时间,影响纤维素酶水解的条件主要是温度、pH值及时间,结果表明:较适宜的产酶条件为温度30℃,pH值5.0,培养基液固质量比2.5∶1,时间96h,产纤维素酶活力为798.84FPU/mL,以所产纤维素酶进行酶水解,较适宜条件为温度55℃、pH值5.6、时间36h,酶解率为18.98%。由液相色谱分析可知酶解液的主要成分为葡萄糖、纤维二糖和木糖,为大豆秸秆的进一步综合利用提供了参考数据。

关键词：大豆秸秆康氏木霉酶水解固态发酵

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大豆秸秆酶水解及L-乳酸发酵

化工学报 2004年第11期55卷 1849-1852页

作者：徐忠汪群慧姜兆华哈尔滨工业大学应用化学系哈尔滨商业大学环境工程系黑龙江哈尔滨150076 哈尔滨工业大学环境科学与工程系

用纤维素酶对氨预处理后的大豆秸秆进行酶水解 ,利用纤维素酶的作用使纤维素、半纤维素水解为可溶性糖 ,继而研究了用干酪乳杆菌及清酒乳杆菌进行L 乳酸发酵 ,通过微生物发酵将生成的可溶性糖转化为用于生产具有可生物降解性的聚乳酸塑... 详细信息

用纤维素酶对氨预处理后的大豆秸秆进行酶水解 ,利用纤维素酶的作用使纤维素、半纤维素水解为可溶性糖 ,继而研究了用干酪乳杆菌及清酒乳杆菌进行L 乳酸发酵 ,通过微生物发酵将生成的可溶性糖转化为用于生产具有可生物降解性的聚乳酸塑料的原料乳酸 ,实现可再生资源的充分利用 .结果表明 ,实验条件下 ,5 %的大豆秸秆经酶水解后 ,还原糖浓度为 2 4 2 2 5mg·g-1,纤维素糖化率为 5 1 2 2 % .清酒乳杆菌、干酪乳杆菌及该两种混合菌种发酵酶解液所得L 乳酸的转化率分别为 4 8 2 7%、 5 6 4 2 %和 71 0 5 % .

关键词：大豆秸秆酶水解干酪乳杆菌清酒乳杆菌乳酸发酵

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大豆秸秆乙醇预处理脱木素动力学研究

中国造纸学报 2017年第1期32卷 1-6页

作者：樊富广涂洪峰陈从鑫姚兰杨海涛湖北工业大学材料与化学工程学院湖北武汉430068 齐鲁工业大学制浆造纸科学与技术教育部重点实验室山东济南250353

在保温温度170℃、保温时间90 min、乙醇浓度50%的条件下对大豆秸秆进行乙醇预处理,并对预处理后大豆秸秆进行成分分析,发现乙醇预处理主要脱除了大豆秸秆中的半纤维素和木素(脱除率分别为82.9%和62.0%)。动力学研究发现,乙醇预处理脱... 详细信息

在保温温度170℃、保温时间90 min、乙醇浓度50%的条件下对大豆秸秆进行乙醇预处理,并对预处理后大豆秸秆进行成分分析,发现乙醇预处理主要脱除了大豆秸秆中的半纤维素和木素(脱除率分别为82.9%和62.0%)。动力学研究发现,乙醇预处理脱木素反应为一级反应,脱木素过程由大量脱木素段和补充脱木素段组成,且预处理反应进入补充脱木素段的温度要高于160℃。在保温温度为170℃时,大量脱木素段和补充脱木素段的木素脱除率分别为87.9%和12.1%。大量脱木素段主要脱除的是小分子木素(相对分子质量为9101);而补充脱木素段脱除的木素的相对分子质量较大,达到12961。对比2个阶段的木素脱除速率发现,大量脱木素段的脱除速率(k_大=4×10^(-4)s^(-1))高于补充脱木素段(k_补=4×10^(-5)s^(-1)),说明大量脱木素段木素脱除速率较快。

关键词：大豆秸秆乙醇预处理脱木素动力学

大豆秸秆资源的开发利用现状、存在问题及对策

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北京农业职业学院学报 2022年第4期36卷 71-76页

作者：白长胜尹珺伊王欢田秋丰刘秋瑾黑龙江省农业科学院畜牧兽医分院黑龙江齐齐哈尔161005

大豆秸秆是农业生产的副产物之一,长期未得到合理利用,大部分被焚烧掉,造成环境污染和资源浪费。大豆秸秆作为一种重要的可再生生物质资源,具有较高的开发利用价值,近年来已经开发了许多利用大豆秸秆的技术,可以应用在较多领域,能够实... 详细信息

大豆秸秆是农业生产的副产物之一,长期未得到合理利用,大部分被焚烧掉,造成环境污染和资源浪费。大豆秸秆作为一种重要的可再生生物质资源,具有较高的开发利用价值,近年来已经开发了许多利用大豆秸秆的技术,可以应用在较多领域,能够实现较高的经济效益和生态效益。综述大豆秸秆的营养价值、综合利用技术、应用现状、存在问题,提出对策,为提高大豆秸秆资源综合利用率提供参考。

关键词：大豆秸秆开发利用循环利用利用率