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利用sporl法对玉米秸秆预处理最优条件的筛选

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农业环境科学学报 2018年第5期37卷 1009-1015页

作者：姚颜莹吴景贵李建明赵欣宇王彩云吉林农业大学资源与环境学院长春130118

通过sporl法对玉米秸秆进行预处理并提高其产物有机质含量,探寻固体产物在土壤培肥方面的可利用性及肥料化利用的可行性。在高温高压条件下,以玉米秸秆固体产物的有机质含量作为评价指标,首先筛选出一种最优催化剂,并根据催化剂筛选结果... 详细信息

通过sporl法对玉米秸秆进行预处理并提高其产物有机质含量,探寻固体产物在土壤培肥方面的可利用性及肥料化利用的可行性。在高温高压条件下,以玉米秸秆固体产物的有机质含量作为评价指标,首先筛选出一种最优催化剂,并根据催化剂筛选结果,对催化剂的用量、反应温度进行单因素试验,确定各单因素的条件范围,在此基础上优化反应条件,最后对预处理固体产物的腐殖化程度进行分析。催化剂筛选的结果表明:酸性亚硫酸铵预处理玉米秸秆后的固体产物有机质含量高于其他处理组;以硝酸用量、亚硫酸铵用量和反应温度为三个主要试验因素,进行单因素试验,硝酸用量(V/V)在3%~7%、亚硫酸铵用量(相对于原料干质量,m/m)在10%~20%、反应温度在130~150℃范围内,其固体产物有机质含量较高;以玉米秸秆固体产物有机质含量为响应指标,对试验进行设计并优化反应条件,优化后的反应条件是硝酸用量5.4%、亚硫酸铵用量18%、反应温度150℃,有机质含量预测值为794.40g·kg^(-1);验证试验中有机质含量为788.70 g·kg^(-1),与预测值的相对偏差为5.70 g·kg^(-1)。秸秆固体产物腐殖化分析结果表明,经sporl法预处理后玉米秸秆固体产物类腐殖物质(HLE)和类胡敏酸(HLA)数量分别增长至20.30 g·kg^(-1)和18.76 g·kg^(-1),类胡敏酸与类富里酸比值(HLA/FLA)增长至12.19。研究表明,玉米秸秆经sporl法预处理可以产生有机质含量较高的固体产物,并可促进固体产物类腐殖质的形成,提高腐殖化程度。

关键词： sporl法玉米秸秆响应面法腐殖化

亚硫酸氢盐在sporl法预处理稻草中的作用

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中国造纸学报 2014年第4期29卷 1-6页

作者：李洲王高升王霞肖林夏蕊蕊天津科技大学天津市制浆造纸重点实验室天津300457 山东龙力生物科技股份有限公司山东省秸秆生物炼制技术重点实验室山东德州251200

为了提高稻草的酶水解葡萄糖得率,研究了sporl法预处理对稻草主要成分含量的影响及主要成分的保留与纤维素酶水解效率的关系。结果表明,在sporl法预处理过程中,亚硫酸氢盐对稻草的木素、纤维素、半纤维素和灰分均有影响,增加亚硫酸氢盐... 详细信息

为了提高稻草的酶水解葡萄糖得率,研究了sporl法预处理对稻草主要成分含量的影响及主要成分的保留与纤维素酶水解效率的关系。结果表明,在sporl法预处理过程中,亚硫酸氢盐对稻草的木素、纤维素、半纤维素和灰分均有影响,增加亚硫酸氢盐用量能够促进木素脱除和半纤维素水解,从而破除纤维素酶与纤维素接触的空间障碍,促进预处理稻草酶水解;增加亚硫酸氢盐用量还有利于提高预处理稻草纤维素保留率。木素的溶出与预处理稻草酶水解效率呈较好的正相关关系,这是sporl法预处理与稀酸法的不同之处。

关键词：亚硫酸氢盐 sporl法稻草预处理酶水解

sporl法预处理提高玉米秸秆糖化效率的研究

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SPORL法预处理提高玉米秸秆糖化效率的研究

作者：阿茹罕天津科技大学

学位级别：硕士

木质纤维素生产燃料乙醇是当前生物质能源的重点研究方向,预处理技术是实现木质纤维原料转化为燃料乙醇的关键,影响着酶水解效率和生产成本。目前许多预处理方法被研究开发,但在实际应用中仍存在效率低、成本和能耗高等问题。因此,研发... 详细信息

木质纤维素生产燃料乙醇是当前生物质能源的重点研究方向,预处理技术是实现木质纤维原料转化为燃料乙醇的关键,影响着酶水解效率和生产成本。目前许多预处理方法被研究开发,但在实际应用中仍存在效率低、成本和能耗高等问题。因此,研发高效、低成本的木质纤维素预处理方法对燃料乙醇实现工业化具有重大意义。本论文以玉米秸秆为原料,通过对葡萄糖得率、酶水解转化率、戊聚糖溶出率、戊聚糖保留率和木素溶出率的分析,考察了sporl法预处理的影响因素、不同保温温度下的sporl预处理反应历程、蒸汽爆破联合sporl法预处理效果以及表面活性剂对酶水解的影响。首先,进行了sporl法预处理的影响因素的研究。在所考察的范围内,亚硫酸氢钠用量为4.5%、硫酸用量1.84%、温度165℃和保温时间1h时,预处理效果较好。不同的预处理设备对预处理效果也有一定影响,4.5%NaHSO3+1.84%H2SO4预浸渍后进行蒸汽爆破处理,酶水解转化率可以达到94.14%。磨浆与疏解处理后的酶水解转化率比未机械处理的高近20%。其次,研究了最高温度分别为180℃时和165℃时的sporl法预处理的反应历程。在最高温度为180℃时,随着温度的升高,木素溶出率呈现上升趋势,到180℃后继续延长时间变化趋于平缓;戊聚糖保留率一直呈下降趋势;戊聚糖溶出率开始随着温度的升高而升高,但超过160℃后,随着温度的继续升高和时间的延长,开始下降;酶解转化率和葡萄糖得率都是随着温度的升高而升高,到180℃后继续延长时间变化不大。在最高温度为165℃时,随着温度的升高和时间的延长,木素溶出率呈现上升趋势,戊聚糖保留率呈下降趋势;在165℃下保温30min时戊聚糖溶出率最高,酶解转化率达到93.68%。再次,研究了蒸汽爆破联合sporl法预处理效果,重点讨论了饱和蒸汽压力、维压时间和预浸渍条件对预处理效果的影响;并得到最佳亚硫酸盐-蒸汽爆破工艺条件是：预浸渍化学品组成4.5%NaHSO3+1.84%H2SO4,爆破时的饱和蒸汽压力为1.92MPa、时间为5min,预处理效果最好。此条件下预处理后底物酶解转化率高达95.81%。最后,研究了不同HLB值的OP系列表面活性剂对sporl法预处理玉米秸秆的酶水解效果的影响。在纤维素酶用量为7 FPU/g底物时,所研究的表面活性剂对酶水解转化率的提高有促进作用,其中以OP-7最为显著,当其添加量为1.5%时,酶水解转化率达到了95.43%,比不添加表面活性剂的酶水解转化率高21.16%。

关键词：玉米秸秆 sporl法预处理反应历程蒸汽爆破酶水解表面活性剂

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sporl法制备的有机肥对土壤肥力的影响

吉林农业大学学报 2022年第1期44卷 71-77页

作者：姚颜莹吴景贵李建明范围何瑞成吉林农业大学资源与环境学院长春130118

选取玉米秸秆、鸡粪,经亚硫酸盐法(Sulfite pretreatment to overcome recalcitrance of lignocelluloses,sporl)处理后的玉米秸秆和鸡粪制备的有机肥分别进行土壤培养试验,研究各处理对土壤腐殖质各组分和土壤养分的影响,并采用修正的... 详细信息

选取玉米秸秆、鸡粪,经亚硫酸盐法(Sulfite pretreatment to overcome recalcitrance of lignocelluloses,sporl)处理后的玉米秸秆和鸡粪制备的有机肥分别进行土壤培养试验,研究各处理对土壤腐殖质各组分和土壤养分的影响,并采用修正的内梅罗综合指数法(Nemerow index)计算得到土壤肥力指数(IFI),对土壤的肥力进行综合评价,为sporl法对农业废弃物预处理后的固体产物,在土壤培肥方面的可利用性及其对土壤肥力的影响,提供理论指导和相关的数据支持。结果表明:土壤中添加经sporl法预处理后的玉米秸秆和鸡粪制备的有机肥进行培养后,可以明显提高土壤中可提取腐殖质碳、腐殖质各组分的碳、有机质、全氮及碱解氮含量,且经sporl法处理的鸡粪有机肥对土壤腐殖质、全氮、碱解氮含量的增加高于经sporl法处理的玉米秸秆;各处理对土壤速效钾、有效磷含量影响的表现分别为鸡粪(CM)>玉米秸秆(MS)>鸡粪固体产物(SCM)>玉米秸秆固体产物(SMS)>对照(ck)、MS>CM>SMS>SCM>ck。内梅罗综合指数法对添加不同处理进行培养后的土壤肥力进行评价后,结果可得出不同处理之间土壤肥力综合指数排名为SCM=CM>SMS>MS>ck。玉米秸秆和鸡粪经sporl法处理后制备的有机肥对土壤肥力水平有促进作用。

关键词：玉米秸秆 sporl法鸡粪土壤肥力内梅罗综合指数法

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亚硫酸盐预处理对棉秆酶水解的影响

农业工程学报 2011年第9期27卷 276-281页

作者：齐临冬王高升于孟辉普春刚天津科技大学天津市制浆造纸重点实验室天津300457 华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室广州510640

为了提高棉秆的酶水解效率,研究了棉秆亚硫酸盐预处理过程中亚硫酸氢钠用量、浓硫酸用量、预处理温度与时间对预处理效果的影响,同时比较了棉秆不同部位的亚硫酸盐预处理效果。结果表明:预处理时添加亚硫酸氢钠可提高棉秆酶水解效率,随... 详细信息

为了提高棉秆的酶水解效率,研究了棉秆亚硫酸盐预处理过程中亚硫酸氢钠用量、浓硫酸用量、预处理温度与时间对预处理效果的影响,同时比较了棉秆不同部位的亚硫酸盐预处理效果。结果表明:预处理时添加亚硫酸氢钠可提高棉秆酶水解效率,随着用量的增加,底物酶水解转化率升高,用量超过8%后基本不变;预处理液pH值可影响棉秆亚硫酸盐预处理效果,存在一个最佳pH值,研究中预处理液pH值为2.65时,底物的酶水解转化率最高;当预处理温度由100℃升高至170℃时,底物酶水解转化率升高较少,但当预处理温度继续升高时,底物酶水解转化率明显升高,在预处理温度180℃并保温20 min时底物酶水解转化率达到最高为70.10%,继续延长保温时间底物酶水解转化率无明显变化。亚硫酸盐预处理过程中,木素和戊聚糖不断从原料中溶出,有利于后续的酶水解,研究发现木素的溶出比戊聚糖的溶出对棉秆酶水解的影响更大。棉秆不同部位的亚硫酸盐预处理效果不同,酶水解从易到难的顺序是:棉秆皮>细枝>全棉秆>主干>棉秆芯。

关键词：酶水解亚硫酸盐法棉秆预处理 sporl法

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亚硫酸盐预处理对麦草组分分离和糖化的影响

中华纸业 2010年第14期31卷 15-20页

作者：杨甲一王高升许杰天津科技大学天津市制浆造纸重点实验室天津300457 华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室广州510640

通过正交实验设计,研究了亚硫酸盐预处理对麦草组分分离和糖化的影响,所考虑的主要因素是预处理温度、保温时间、亚硫酸氢钠用量及硫酸用量,极差分析结果表明这四个因素均影响麦草的糖化效率。升高温度、增加亚硫酸氢钠用量和硫酸用量... 详细信息

通过正交实验设计,研究了亚硫酸盐预处理对麦草组分分离和糖化的影响,所考虑的主要因素是预处理温度、保温时间、亚硫酸氢钠用量及硫酸用量,极差分析结果表明这四个因素均影响麦草的糖化效率。升高温度、增加亚硫酸氢钠用量和硫酸用量、延长保温时间均能增加麦草的糖化效率,同时促进原料中木素和戊聚糖的溶出,但也会使戊糖发生进一步的转化。从原料中溶出戊聚糖和木素是麦草糖化效率提高的重要原因。在预处理温度180℃、亚硫酸氢钠用量3%、硫酸用量1.48%和保温时间20min条件下,酶水解后纤维素转化率为90.9%。

关键词：亚硫酸盐 sporl法预处理麦草糖化组分分离