检索结果-内蒙古大学图书馆

工程热物理学报 2006年第5期27卷 741-744页

作者：王树荣庄新姝骆仲泱岑可法浙江大学能源清洁利用国家重点实验室浙江杭州310027 中国科学院广州能源研究所广东广州510640

在自行设计的木质纤维素类生物质超低酸水解装置上,结合以木聚糖和定量滤纸为模化物得到的半纤维素和纤维素水解的最佳工况,对白松、速生杨和玉米秸秆这三种在我国分布较为广泛的木质纤维素类生物质原料进行了高压液态水和超低酸水解相... 详细信息

在自行设计的木质纤维素类生物质超低酸水解装置上,结合以木聚糖和定量滤纸为模化物得到的半纤维素和纤维素水解的最佳工况,对白松、速生杨和玉米秸秆这三种在我国分布较为广泛的木质纤维素类生物质原料进行了高压液态水和超低酸水解相结合的两步水解研究,分别得到41．78％、57．84%和53．44％的原料转化率和39．28％、42．83％和23．82％的总还原糖转化率,并以HPLC定性了糖类产物,对产物中的低聚糖和单糖含量傲了对比,最后对速生杨水解残渣做了分析。

关键词：木质纤维素类生物质超低酸二步水解还原糖产物分析

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木质纤维素类生物质热解转化研究进展

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动力工程学报 2024年第5期44卷 665-680页

作者：姚磊葛立超赵灿王睿坤左明锦张玉黎汪洋许昌河海大学能源与电气学院南京211100 华北电力大学河北省低碳高效发电技术重点实验室河北保定071003

综述了木质纤维素类生物质热解技术的研究进展,总结了不同生物质原料的热解机理,分析了产物的组成和性质,研究了产物的调控、改性和应用。指出未来的研究方向应该集中在以下几方面:技术改进,致力于改进生物质热解技术,提高能源转化效率... 详细信息

综述了木质纤维素类生物质热解技术的研究进展,总结了不同生物质原料的热解机理,分析了产物的组成和性质,研究了产物的调控、改性和应用。指出未来的研究方向应该集中在以下几方面:技术改进,致力于改进生物质热解技术,提高能源转化效率和产物选择性;产品多样化,除了生物质热解产生的主要能源产品,如生物炭、生物油和生物气,还应着眼于开发高价值的化学品和材料,包括生物基化学品、特殊化学品和高性能材料;集成系统,应尝试将生物质热解与其他能源转化技术相结合,形成多能源联供系统,与生物质发酵、光催化、电解和储能等技术集成,以提高整体能源系统的效率和可持续性。

关键词：木质纤维素类生物质热解生物气生物油生物炭

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木质纤维素类生物质制取燃料及化学品的研究进展

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化工进展 2012年第4期31卷 784-791页

作者：余强庄新姝袁振宏亓伟王琼谭雪松许敬亮张宇徐慧娟马隆龙中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室广东广州510640

木质纤维素类生物质含有丰富的纤维素和半纤维素多糖,通过微生物发酵将它们转化为能源及高附加值的化学品,对于缓解全球能源危机带来的压力和解决环境污染问题具有重要意义。介绍了木质纤维素类生物质的结构特征;评述了预处理方法,包括... 详细信息

木质纤维素类生物质含有丰富的纤维素和半纤维素多糖,通过微生物发酵将它们转化为能源及高附加值的化学品,对于缓解全球能源危机带来的压力和解决环境污染问题具有重要意义。介绍了木质纤维素类生物质的结构特征;评述了预处理方法,包括稀酸、高温液态水蒸气爆破、CO2爆破、氨爆、碱法、有机溶剂法、生物处理法;重点介绍由生物质生产乙醇、丁醇及生物柴油的研究现状。指出开发高效环保的预处理方法、构建耐毒高产菌株和应用连续发酵或补料批式发酵方式等是加快木质纤维素类生物质发酵利用工业化进程的关键所在。

关键词：木质纤维素类生物质预处理糖化燃料及化工品

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木质纤维素类生物质高温液态水预处理技术

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化工进展 2010年第11期29卷 2177-2182页

作者：余强庄新姝袁振宏亓伟王闻王琼杨丽芳谭雪松中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室广东广州510640 中国科学院研究生院北京100039 北京化工大学生命科学与技术学院北京100029

木质纤维素燃料乙醇是可再生能源的重要组成部分,其中可发酵糖的制取技术是木质纤维素乙醇化的关键技术之一。原料经过预处理后再进行酶解被认为是最有前景的糖化方式。高温液态水预处理技术与其它方法相比显示了独特的优势,如不需添加... 详细信息

木质纤维素燃料乙醇是可再生能源的重要组成部分,其中可发酵糖的制取技术是木质纤维素乙醇化的关键技术之一。原料经过预处理后再进行酶解被认为是最有前景的糖化方式。高温液态水预处理技术与其它方法相比显示了独特的优势,如不需添加化学试剂、降解产物少等。本文在总结了高温液态水性质的基础上,对它在生物质预处理过程中各组分(半纤维素和木质素)的水解过程及机理进行了较详细的综述和分析。最后对高温液态水预处理技术在木质纤维素糖化领域中的研究和应用前景进行了展望。

关键词：木质纤维素类生物质高温液态水预处理生物乙醇

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木质纤维素类生物质负载氨源及钾盐热解实验研究

木质纤维素类生物质负载氨源及钾盐热解实验研究

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作者：李凯中国科学技术大学

学位级别：博士

作为一种清洁能源技术,生物质热解液化近年来受到广泛的关注。其液体产物具有在燃料和化工领域替代传统化石能源的潜力。然而,由于生物油含氧量高、酸度强、水分含量大、化合物种类多且含量低等因素,造成其性质较差、应用成本较高。当... 详细信息

作为一种清洁能源技术,生物质热解液化近年来受到广泛的关注。其液体产物具有在燃料和化工领域替代传统化石能源的潜力。然而,由于生物油含氧量高、酸度强、水分含量大、化合物种类多且含量低等因素,造成其性质较差、应用成本较高。当前研究表明,生物油这些较差的品质主要与生物油中所含大量活性官能团有关,特别是羰基官能团。在生物油存储过程中,羰基官能团之间以及和其他官能团之间会发生一系列化学反应,影响生物油稳定性;同时,羰基官能团也是造成生物油催化改质过程中催化剂结焦失活的主要因素。因此,降低生物油中羰基化合物的含量,提高生物油中高附加值化合物富集度,是推动生物油规模化应用过程中需要解决的问题。基于此,本文通过探究不同种类生物质热解特性,提出在木质纤维素类生物质热解过程中引入氨源,促使羰基和氨基发生Maillard反应,以降低热解产物中羰基化合物的含量,并通过选择合适的氨源和催化剂,进一步实现酚类和含氮杂环化合物等高附加值化合物在液体产物中的富集；同时基于不同氨源对生物质热解影响的差异,进一步在木质纤维素类生物质中浸渍钾盐,明确不同钾盐对生物质热解的影响。1.生物质热解特性研究通过利用热重分析仪对生物质热失重特性进行研究,表明同类生物质具有相似的热失重特征,但其纤维素、半纤维素和木质素含量对热重曲线影响较大；通过Py-GC/MS研究了热解温度和热解时间对生物质热解特性的影响。当热解温度较低时,热解产物种类及其产量均随热解温度增加而增加,当温度继续升高时,仅对热解产物产量影响较大。在热解温度为550℃时,以酚类物质为代表的目标产物产率最大；当热解温度较低时,热解产物种类较少,增加热解时间,可提高产物的富集度,有利于化合物的分离提纯。而温度较高时,过长的热解时间会造成酚类物质的二次裂解。随着热解温度的升高,最佳热解时间呈降低趋势。分别以玉米秸秆和小球藻为代表,采用Py-GC/MS研究了木质纤维素生物质和藻类生物质热解特性,并结合组分分析对热解产物形成机理进行分析。由于两种生物质化学组成不同,热解产物分布差异较大。玉米秸秆的主要热解产物为酚类、酮类、直链酸、脱水糖和呋喃,而小球藻的主要热解产物则为直链酸、醇、烃类、含氮化合物、酚类、呋喃类和酯类。含氮杂环化合物是藻类热解的特征产物,但其醛类含量较低。这是因为藻类所含蛋白质在热解过程形成的氨基官能团会与部分羰基官能团发生美拉德反应生成含氮杂环化合物,这对于提高生物油稳定性具有积极作用。同时,同一类物质中化合物种类和来源也存在较大差异。玉米秸秆热解产物中的酸类物质主要为半纤维素降解的乙酸,而小球藻热解产物中的酸类物质主要为脂肪降解的长链酸。玉米秸秆产物中的酚类物质主要来源于木质素的降解,而小球藻热解产物中的酚类物质则来源于氨基酸的分解,且分子量较小。2.木质纤维素类生物质负载氨源热解特性研究分别制备了负载乙酸铵、尿素、硫酸铵和磷酸二氢铵等四种氨源物质的稻壳,采用固定床反应器进行热解,并对其液体、固体和气体产物进行分析,研究了氨源负载对生物质热解的影响。负载氨源能够促进羰基化合物向含氮杂环化合物的转化。由于乙酸铵负载量较小,对生物质热解影响也较小,但液体产物中乙酸含量较高：负载尿素后,液体产物中含氮杂环化合物和酚类物质含量可分别高达8.35%和30.44%。负载硫酸铵和磷酸二氢铵后,液体产物化合物种类减少,能够实现部分产物的富集度,有利于液体产物的分离应用,同时气体中CO和H2含量较高,有利于作为燃气应用。负载氨源后,固体产物中N元素含量较高,有利于其作为生物炭基肥和活性炭使用。通过将稻壳浸渍于不同质量浓度的尿素溶液中,制备了不同尿素负载量的生物质样品,并对其进行热解实验发现：随着尿素浸渍液浓度的提高,生物质中尿素负载量也不断增加,但浓度较高时,负载量增加较为缓慢；随着尿素溶液浓度的增加,液体产物产率增加,而气体和固体产物产率呈降低趋势；尿素溶液浓度的增加会促进液体产物中酚类和含氮杂环化合物的生成,当尿素溶液浓度为8wt%时,这两种物质产率基本稳定,且气体产物中CO2含量最高,而CO含量最低。固体产物平均孔径随尿素溶液浓度增加而增大。研究了HZSM-5和自制CuO/ZSM-5催化剂对稻壳／尿素混合热解制备生物油的影响：稻壳／尿素直接掺混热解同样能够实现羰基官能团向含氮杂环化合物的转变,液体产物中水分含量以及C和O含量均明显降低,而N元素含量明显增加。添加催化剂后能够促进生物油产率的提高,且均可实现含氮杂环化合物和酚类物质在生物油中含量的提高,但添加CuO/ZSM-5后,这两种产物收率更高。3.不同钾盐对生物质热解特性的影响基于热重分析仪和Py-GC/MS分别对负载有乙酸钾、碳酸钾、氯化钾、硫酸钾和磷酸钾的生物质样品进行热解实验,对比了不同钾盐对生物质热解的影响。不同钾盐对热失重曲线及热解产物分布影响不同,说

关键词：木质纤维素类生物质快速热解氨源 Maillard反应含氮杂环化合物羰基催化热解钾盐

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木质纤维素类生物质分级热解实验研究

木质纤维素类生物质分级热解实验研究

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作者：张立强中国科学技术大学

学位级别：博士

热解液化是一项具有广阔应用前景的生物质利用技术,它能够将生物质转化为液体、气体和固体产物,其中液体产物生物油具有用作燃料和提取高附加值化学品的巨大潜力,但是由于生物油具有组分复杂、酸性强、含氧量高、含水量高和热值低等缺点... 详细信息

热解液化是一项具有广阔应用前景的生物质利用技术,它能够将生物质转化为液体、气体和固体产物,其中液体产物生物油具有用作燃料和提取高附加值化学品的巨大潜力,但是由于生物油具有组分复杂、酸性强、含氧量高、含水量高和热值低等缺点,其应用难度较大,故还没有真正实现工业化应用。降低生物油组分的复杂性和提高高附加值产物的富集度是解决这一问题的关键之一。基于此,本文从优化热解工艺和调控生物质热解反应过程的角度出发,对木质纤维素类生物质进行分级热解实验研究,拟通过热解产物的分步析出,以实现降低生物油组分的复杂性和富集高附加值产物的目的;从两级到多级,对分级热解的影响因素进行系统的研究,分析木质纤维素类生物质的分级热解特性和反应机理;并结合预处理和催化剂手段,对木质纤维素类生物质两级热解利用的合理条件和新途径进行了初步研究。1.关于两级热解影响因素的研究利用热重红外分析联用仪研究玉米芯的热失重特性,发现玉米芯的热解过程可以分为脱水及玻璃化、主要热解和炭化三个阶段;400℃之前大部分含有含氧官能团的产物已析出。利用热裂解仪-气相色谱/质谱联用仪(Py-GC/MS)对玉米芯进行两级热解实验,研究热解温度和停留时间对两级热解的影响,发现第一级热解温度为400℃～450℃是合适的热解条件;相比单级热解,两级热解的第一级能够显著提高酸类、呋喃类和酮类产物的含量,第二级中酸类和含氮类产物较少而烃类产物较多,调节第一级的停留时间能够进一步调控热解产物的选择性。采用水洗和酸洗对玉米芯进行预处理,得到了具有不同碱(土)金属含量的原料,采用热重红外联用分析仪研究了三种原料的热失重特性,结果发现:碱(土)金属的去除能够提高热解温度,从而降低残碳的产率;酸洗后能够产生较多的糖类和呋喃类产物。利用Py-GC/MS对三种原料进行两级热解实验,研究了碱(土)金属对两级热解特性的影响,与单级热解相比,两级热解结合酸洗的第一级能够显著提高呋喃类和糖类产物的含量,第二级能够进一步提高糖类产物的含量。以纤维素、半纤维素和木质素含量各不相同的棉花秆、玉米芯和核桃壳为原料,同时采用酸洗预处理降低生物质的无机组分差异和形态结构差异。采用热重红外联用分析仪研究了各原料的热失重特性,发现各原料的热失重特性相差不大,均可分为三个阶段,酸洗减少了棉花秆和玉米芯的热解残渣,酸洗对核桃壳热失重特性影响较小。利用Py-GC/MS对各原料进行两级热解实验,研究了组分对两级热解的影响,结果表明,棉花秆和玉米芯的综纤维素(纤维素和半纤维素的合称)含量较高,其大部分综纤维素衍生物在第一级生成析出;核桃壳的木质素含量较高,其第二级生成的酚类产物较多。基于对两级热解影响因素的研究,提出了木质纤维素类生物质两级热解多联产利用的新路径。为对木质纤维素类生物质两级热解特性进行系统的分析,采用小型固定床热解反应装置对稻壳进行两级热解实验研究,分析了停留时间对两级热解的影响。随着第一级停留时间的增加,第一级固体产物产率降低,液体和气体产物产率升高;第二级固体产物产率升高,液体和气体产物产率降低;两级热解的液体产物总产率低于单级热解,固体产物总产率和气体产物总产率均高于单级热解;第二级液体产物的酸性低于单级热解液体产物的酸性。停留时间为3min时,两级液体产物的含水量均低于单级热解。与Py-GC/MS实验结果一致,相比单级热解,小试装置两级热解的第一级能够实现液体产物中酸类、呋喃类和部分含有复杂侧链的酚类产物的富集,第二级能够显著提高液体产物中酚类和烃类产物的选择性;且两级热解的第一级能够提高气体产物中CO和CO2的含量,第二级能够显著提高气体产物中H2和CH4的含量。2.木质纤维素类生物质两级催化热解特性研究以乙酸锌和HZSM-5为催化剂,利用Py-GC/MS对稻壳进行两级催化热解实验研究,并采用热重法分析研究了原料的热失重特性。结果表明,稻壳和乙酸锌负载稻壳的热解过程均可分为三个阶段,负载乙酸锌增加了热解残渣的产率,并使DTG曲线向低温段移动,提高了最大失重速率。与稻壳的两级热解相比,稻壳负载乙酸锌后,第一级酸类、呋喃类和酯类产物的含量显著提高,而醛类、酚类和酮类产物的含量降低;第二级糖类、呋喃类和烃类产物的含量显著提高,而醛类、酚类、酸类、酯类和酮类产物的含量降低。与稻壳的两级热解相比,HZSM-5提高了第一级中糖类、酮类、烃类和酯类产物的含量,抑制了呋喃类、酸类、醛类、酚类和含氮类产物的生成;显著提高了第二级烃类产物的含量,降低了其它各类产物的含量,减少了组分的复杂性,能够显著提高生物油的品质。3.木质纤维素类生物质逐级热解特性研究利用Py-GC/MS对稻壳进行逐级热解实验研究,分析了热解温度间隔和停留时间对逐级热解的影响,并进一步分析了温度间隔为50℃、100℃和150℃及停留时间为5s、10s和20s时的产物分布情

关键词：木质纤维素类生物质分级热解热解温度停留时间碱(土)金属生物质组分催化热解高附加值产物

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木质纤维素类生物质解构对制备生物甲烷的调控性能研究

木质纤维素类生物质解构对制备生物甲烷的调控性能研究

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作者：康溪辉中国科学院大学

学位级别：博士

生物能源在我国能源消费结构转型中具有重要作用，利用边际土地种植能源作物，同步实现生态环境修复和能源回收，可推进我国生物能源的产业化进程。通过厌氧发酵技术，将能源作物转化为生物甲烷是一种具有显著生态、环境和经济效益等的... 详细信息

生物能源在我国能源消费结构转型中具有重要作用，利用边际土地种植能源作物，同步实现生态环境修复和能源回收，可推进我国生物能源的产业化进程。通过厌氧发酵技术，将能源作物转化为生物甲烷是一种具有显著生态、环境和经济效益等的生物化学过程。但是，能源植物作为一类典型的木质纤维素类原料，受限于其内部结构的顽抗性，在厌氧发酵过程中存在水解速率慢、转化效率差和厌氧发酵性能低等问题。预处理是解聚能源作物细胞壁复杂结构、改善底物与酶或微生物的可接触面积、提高底物水解效率的有效手段，可望解决底物生物转化效率低、厌氧发酵性能差等瓶颈问题。本文主要以杂交狼尾草为对象，研究亚氯酸钠(NaClO2)、高温液态水、氢氧化钠(NaOH)等预处理方法对杂交狼尾草复杂结构的解聚性能，考察其化学组成和细胞壁结构特征变化情况，分析不同处理方法对厌氧发酵性能的调控作用，主要结果如下:　　以杂交狼尾草为原料的批式厌氧发酵实验结果表明:未处理原料的甲烷产率为215.0L/kg VS，仅为理论甲烷产率的56.7％。杂交狼尾草中的木质素在细胞壁中的细胞角落和胞间层中浓度较高;木质素内部的连接键主要为β-O-4(40.1％)和β-β(7.6％)键，芳香结构单元主要为紫丁香基(S，59.5％)和愈创木基(G，39.2％)。同时杂交狼尾草茎切片原位厌氧发酵实验结果显示，富含纤维素的薄壁组织被完全降解，而富含木质素的表皮层结构依然保持完整，表明木质素含量是限制杂交狼尾草的厌氧发酵性能的主要因素之一。　　机械粉碎处理能有效减小底物颗粒粒径，提高杂交狼尾草厌氧发酵性能。随着底物颗粒粒径从大于0.830mm减小至低于0.180mm，葡聚糖含量从37.5％降低至31.1％，木质素含量从17.0％增加至23.3％，而木聚糖含量无明显变化。厌氧发酵结果显示，与最大底物颗粒粒径（大于0.83mm）的样品甲烷产率相比，当粒径为0.250-0.380mm时样品甲烷产率提高了8.2％。底物颗粒粒径的过度减小对杂交狼尾草的甲烷产率无显著影响，但可缩短厌氧发酵运行时间;当杂交狼尾草的粒径小于0.380mm时，其甲烷产率达到理论甲烷产率的80.9％，相比于最大底物颗粒粒径（大于0.830mm）的样品，达到最大甲烷产率80％需要的发酵时间(T80)减少了21.4％-35.7％。上述结果表明，底物颗粒粒径减小可以改变原料的超微结构，提高碳水化合物与微生物/酶的接触面积，提升原料转化效率。　　采用NaClO2处理方法选择性解聚木质素，阐明了木质素的脱除对杂交狼尾草厌氧发酵性能的影响。结果表明当NaClO2处理条件为80℃、1％NaClO2、200min时，木质素脱除率最高可达74.9％，而纤维素和半纤维素保留率高于90％，可见NaClO2处理可选择性解聚木质素。批式厌氧发酵实验结果显示，随着木质素脱除率增加，杂交狼尾草最高甲烷产率比未处理原料提高了38.3％，同时高达理论甲烷产率的86.2％。可见NaClO2处理方法能选择性解聚木质素，显著提高杂交狼尾草厌氧发酵性能。　　采用高温液态水处理方法选择性解聚半纤维素，阐明了半纤维素的溶解、木质素-多糖复合体的解构对杂交狼尾草厌氧发酵性能的影响。结果表明，半纤维素的脱除率随着处理温度的增加而增加，当反应温度为200℃时，半纤维素的脱除率达到100％。半纤维素的降解机制主要是形成相应的低聚木糖和乙酸等小分子酸，并随着温度的升高进一步形成甲酸和乙酰丙酸等水解产物。批示厌氧发酵实验结果表明，当高温液态水处理条件为175℃、35min时，杂交狼尾草甲烷产率比未处理原料的甲烷产率提高了32.9％，达到理论甲烷产率的83.2％，同时T80减少了14.3％，可见半纤维素选择性脱除能显著提高杂交狼尾草厌氧发酵性能。　　采用NaOH处理方法协同解聚半纤维素和木质素，进一步研究了半纤维素和木质素的协同脱除对杂交狼尾草厌氧发酵性能的影响。随着处理温度的升高和NaOH浓度的增加，杂交狼尾草木质素脱除率和半纤维素脱除率增加，当处理温度为121℃和NaOH浓度为8％时，木质素脱除率和半纤维素脱除率最高可分别达84.8％和80.2％;同时，NaOH处理使得大量木质素从细胞角落和胞间层中解聚脱除，纤维素发生润胀，且结晶度有所上升。由于高浓度Na+离子的抑制作用，杂交狼尾草的最大甲烷产率未在最大木质素和半纤维素脱除率下取得。当NaOH处理条件为35℃、2％NaOH、24h时，杂交狼尾草的最高甲烷产率可达理论甲烷产率的84.2％，且T80减少了50％，可见半纤维素和木质素的协同脱除能显著提高杂交狼尾草厌氧发酵性能。　　综合杂交狼尾草产气性能和能量利用效率结果表明，NaClO2、高温液态水和NaOH处理使得杂交狼尾草的甲烷产率分别提高了38.3％、32.9％和21.0％，同时杂交狼尾草的能量转换效率分别提高至8

关键词：生物甲烷厌氧发酵木质纤维素类生物质亚氯酸钠高温液态水氢氧化钠解聚性能

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木质纤维素类生物质厌氧消化性能研究

木质纤维素类生物质厌氧消化性能研究

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作者：陈永栋重庆大学

学位级别：硕士

木质纤维素是地球上最丰富的有机质,广泛存在于树干、树枝和农作物秸秆中,从木质纤维素类生物质中提取清洁的生物能源具有重要意义。甲烷是生物质废弃物中最重要的可再生能源之一,其可以来源于木质纤维素类生物质的厌氧消化过程。然而,... 详细信息

木质纤维素是地球上最丰富的有机质,广泛存在于树干、树枝和农作物秸秆中,从木质纤维素类生物质中提取清洁的生物能源具有重要意义。甲烷是生物质废弃物中最重要的可再生能源之一,其可以来源于木质纤维素类生物质的厌氧消化过程。然而,由于这类生物质中含有大量的木质纤维素成分,导致其在消化过程的水解性能不理想,直接影响了消化过程中的有机物降解能力和甲烷的产量。鉴于此,本文研究了木质纤维素各组分（半纤维素、纤维素和木质素）的厌氧消化性能,以及它们对系统中其他种类有机物厌氧消化的影响。本文还研究了几种典型的农作物秸秆（玉米芯、玉米秸秆、麦秸秆、稻秸秆）的消化性能并分析了导致它们水解和产甲烷差异的原因。本研究还通过酸、碱溶液和高温热水解等对麦秸秆进行预处理,研究预处理对其厌氧消化性能的影响,并且还采用了剩余污泥作为共基质来缓解预处理过程中产生的有害物质对消化系统的负面影响。本文研究了木质纤维素各组分的厌氧消化性能以及它们的添加对系统中其他种类有机物厌氧消化的影响。结果发现,添加半纤维素/脱碱木质素的系统（S6）获得了最高的甲烷产量,为203.6 m L/g·VS。与半纤维素相比,脱碱木质素几乎没有被降解（降解度低于10%）,但它的参与可以促进系统中其他有机物的降解。此外,如果不添加半纤维素和脱碱木质素,纤维素很难被水解（降解度仅40.1%）。VFAs组成分析表明,添加了半纤维素、纤维素和脱碱木质素的反应器（S8）中存在着VFA抑制现象。不同消化系统的微生物多样性表明,消化池S6中古菌的相对丰度（7.2%）明显高于其他反应器,而某些特定的微生物如拟杆菌门（Bacteroidetas）和厚壁菌门（Firmicutes）在发生富集,分别达到74.1%（S5）和54.7%（S8）。本文研究了不同种类的农作物秸秆的消化性能。重点研究了不同底物的产甲烷、水解和产酸性能。结果表明,麦秸秆具有最高的生化甲烷潜势(462.5m L/g·VSremoval)。添加玉米芯的反应器因其半纤维素含量高而获得最高的VS去除率（68.8%）和最低的平均甲烷含量。动力学研究表明,秸秆的添加可以缩短系统产甲烷滞后期,促进底物的水解。本研究结果还表明,木质纤维素组分在污泥水解中起重要作用,而FE-SEM分析表明,不同秸秆的木质纤维素结构决定了其水解性能。微生物群落和多样性结果表明,污泥中作物秸秆提供了丰富的营养物质,其独特的结构为微生物提供了附着点,保证了消化过程的高效运行。本文研究了酸/碱预处理对麦秸秆单消化及其与剩余污泥共消化的影响。重点讨论了它们对厌氧消化不同阶段（水解、产酸、产乙酸和产甲烷阶段）的影响。本研究首先通过SEM、XRD、FT-IR和3D-EEM分析分析了酸/碱预处理对麦秸秆形态和木质纤维素组分的影响,并预测了这些因素对后续消化过程的影响,然后再进行后续的消化实验。结果表明,酸预处理和碱预处理均能提高底物的水解性能。0.01mol/L Na OH预处理小麦秸秆（W12）的累积比甲烷产量最高,为227.4 m L/g·VS。而0.1 mol/L Na OH预处理的麦草（W13）在丙酸转化为乙酸的过程中表现出抑制作用。与污泥共消化（SW13）可以消除抑制,获得最高的累积比甲烷产量,为221.4 m L/g·VS。本研究还展示了预处理对微生物群落和多样性的影响,以揭示在随后的消化过程中对产乙酸菌的抑制作用。最后,本研究总结了酸/碱预处理对不同消化阶段的积极和消极影响,旨在为今后的研究和工程实施提供参考。本文尝试在不同的温度梯度（125、150和175~oC）下,通过高温热水解预处理来评价麦秸秆单消化及其与剩余污泥单独/共消化性能、能量转换效率和经济可行性。结果表明,随着温度的升高,麦秸秆和剩余污泥的水解均得到改善。值得注意的是,经175 ~oC预处理的麦秸秆单消化（W175）获得了168.8 m L/g·VS的累积比甲烷产量,与未经预处理的秸秆（W,181.4 m L/g·VS）相比,由于高温形成的副产品（糠醛、和5-羟甲基糠醛）的抑制,降低了6.9%。在175 ~oC条件下预处理麦秸与预处理的污泥共消化（S175W175）得到最高的累计甲烷产量（226.7 m L/g·VS）,说明剩余污泥的参与提升了系统的缓冲能力,可以提升系统稳定性,缓解了有害物质的抑制。此外,S175W175的最大产能为7901.1 MJ/t,比未经预处理的单消化提高了52%。结果表明,预处理后的麦秸秆与剩余污泥共消化可以获得最高的沼气产量和能量转换效率。

关键词：木质纤维素类生物质厌氧消化预处理水解性能系统稳定性

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木质纤维素类生物质转化为液体燃料的能源-环境-经济综合评价

木质纤维素类生物质转化为液体燃料的能源-环境-经济综合评价

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作者：魏庭玉浙江大学

学位级别：硕士

我国木质纤维素类生物质资源丰富,而石油资源相对贫乏,通过木质纤维素类生物质制取液体燃料,不仅是废弃物的资源化利用,还对我国能源安全具有重要意义。目前木质纤维素类生物质液化各项技术均进展缓慢,从宏观角度确定制约应用的突破点... 详细信息

我国木质纤维素类生物质资源丰富,而石油资源相对贫乏,通过木质纤维素类生物质制取液体燃料,不仅是废弃物的资源化利用,还对我国能源安全具有重要意义。目前木质纤维素类生物质液化各项技术均进展缓慢,从宏观角度确定制约应用的突破点和难点,有利于产业发展和商业进步。从能源-环境-经济三个维度,选择技术相对成熟的三条路线作为研究对象:生物化学转化制取纤维素乙醇、快速热解超临界乙醇提质制取生物油、气化费托合成制取生物航空燃料。在Aspen plus软件上分别建立对应的工艺仿真模型,获得相应的物流、能流和热力学数据作为后续分析计算的基础。能量利用方面,应用?分析方法,计算了生物液体燃料生产过程各环节的支付?、收益?、?效率和?损失。结果表明,系统外部?损较小,主要?损来自系统内部不可逆因素。三者的能量转化率分别是42.40%、47.37%和37.44%,?效率分别是45.09%、59.02%、40.74%。环境效益方面,应用全生命周期方法,计算了生产上游、生产过程、生产下游各环节的环境影响潜值。结果表明,三条路线相对于化石汽油均有较好的环境表现,其中生物航煤环境性最优。此外,用可再生氢和生物乙醇替代化石源能略微改善总体环境影响。经济性方面,应用技术经济分析方法,计算了各路线的固定资产投资和总生产成本。纤维素乙醇、生物油、生物航煤的总生产成本分别约为8600、6600、11000元/吨。三者暂时都不具备市场竞争力,其中热解提质生物油的经济性相对最好。

关键词：木质纤维素类生物质生物燃料 ?分析生命周期评价技术经济分析

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木质纤维素类生物质组分分离系统及其分离方法

木质纤维素类生物质组分分离系统及其分离方法

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作者：田纯焱张念泽付鹏张玉春李治宇 255086 山东省淄博市高新技术开发区高创园A座313室

本发明涉及生物质能源转化利用，尤其是木质纤维素类生物质组分分离系统及其分离方法。组分分离系统，包括进料单元，进料单元包括进料装置；反应单元，所述反应单元包括反应釜、发酵罐和沉淀罐中的一种或多种，反应单元与所述进料单元... 详细信息

标准号: CN113186746B

本发明涉及生物质能源转化利用，尤其是木质纤维素类生物质组分分离系统及其分离方法。组分分离系统，包括进料单元，进料单元包括进料装置；反应单元，所述反应单元包括反应釜、发酵罐和沉淀罐中的一种或多种，反应单元与所述进料单元连接，所述反应单元不少于一个，多个所述反应单元相互串联；及分离单元，所述分离单元包括固液分离装置，分离单元不少于一个，所述分离单元至少与其中一个反应单元连接，用于对反应单元的出料进料固液分离。该木质纤维素类生物质组分分离系统通过水热反应对木质纤维素类生物质三大组分进行分离，分离效率高、资源利用率高、成本低、环境污染少，能得到相对纯度的纤维素、木质素和半纤维素的生物质。

关键词：反应单元分离单元木质纤维素类生物质进料单元组分分离固液分离装置生物质能源资源利用率半纤维素分离效率固液分离进料装置水热反应纤维素沉淀罐发酵罐反应釜木质素生物质出料串联转化

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