用于厌氧发酵的甘蔗叶预处理研究

论文摘要

甘蔗作为热带作物主要分布在我国广东、广西、海南、云南等九省、区,年产约为3000万吨,是一笔不可忽视的能源财富。本文以甘蔗叶为厌氧发酵的原料,采用化学及生物等预处理法,使甘蔗叶中纤维素、木质素等稳定物质被分解成可被产甲烷微生物高效利用的有机物,从而提高厌氧发酵中甘蔗叶的利用率及产气率。其研究结果如下：（1）测定了甘蔗叶的主要化学成分。即：综纤维素32.96%。木质素11.19%、可溶性还原糖0.30%、灰分8.31%以及水分13.58%。（2）接着采用酸和碱对甘蔗叶进行水解,结果表明：酸、碱处理效果好的分别为盐酸和氢氧化钠。HCl预处理方法为：浓度2.5%、液固比25：1处理时间48h；NaOH预处理方法为：浓度2.0%、液固比20：1、处理时间24h。（3）用不同的生物预处理方法对甘蔗叶进行预处理。结果显示：纤维素酶对甘蔗叶的水解效果不理想；采用细菌与霉菌混合发酵,对分解甘蔗叶没有促进作用,相反消耗其还原糖；细菌菌株WLF-1与菌株WLF-2混合培养,将降低对甘蔗叶的分解能力；相比之下,霉菌菌株KF-1对甘蔗叶的分解能力较强。（4）采用酸碱与菌株发酵混合处理甘蔗叶,试验表明：经酸碱预处理后,甘蔗叶更易被为生物利用。用酸、碱、细菌、霉菌的不同组合研究,最后确定预处理工艺为：1.5%的NaOH预处理24 h后,调pH,接入菌株WLF-2和菌株YLF进行混菌预处理上述预处理工艺处理的甘蔗叶投入厌氧发酵,其产气量比不进行预处理的对照组提高了14684 mL,发酵日产气提高了4倍。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1 研究背景
• 1.1 甘蔗叶种植规模和价值
• 1.1.1 农作物秸秆类资源及利用
• 1.1.2 甘蔗叶的产量
• 1.1.3 甘蔗叶的应用及研究
• 1.2 以纤维素为主的能源价值及利用
• 1.2.1 纤维素的成分与分子结构
• 1.2.2 木质素成分与分子结构
• 1.2.3 纤维素能源及利用
• 2. 预处理与研究现状
• 2.1 预处理技术
• 2.1.1 物理预处理
• 2.1.2 化学预处理
• 2.1.3 生物预处理
• 2.2 研究现状
• 3 研究目的及意义
• 第二章 甘蔗叶成分测定及理化预处理
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.1.1 原材料
• 1.1.2 试剂
• 1.1.3 仪器
• 1.2 方法
• 1.2.1 甘蔗叶处理
• 1.2.2 甘蔗叶综纤维素含量的测定
• 1.2.3 甘蔗叶木质素含量的测定
• 1.2.4 还原糖标准曲线绘制
• 1.2.5 可溶性还原糖含量测定
• 1.2.6 酸、碱预处理甘蔗叶基本方法
• 2 结果与分析
• 2.1 标准曲线及还原糖的测定结果
• 2.2 综纤维素、木质素、还原糖等含量测定
• 2.3 不同酸、碱预处理
• 2.4 盐酸溶液预处理甘蔗叶
• 2.4.1 盐酸浓度对处理效果的影响
• 2.4.2 时间对盐酸处理效果的影响
• 2.4.3 液固比对盐酸处理效果的影响
• 2.4.4 盐酸预处理甘蔗叶正交实验
• 2.5 NAOH溶液预处理甘蔗叶
• 2.5.1 NaOH浓度对处理效果的影响
• 2.5.2 时间对NaOH处理效果的影响
• 2.5.3 液固比对NaOH处理效果的影响
• 2.5.4 NaOH正交预处理
• 2.6 酸碱处理后甘蔗叶图片比较
• 3 小结与讨论
• 第三章 甘蔗叶的生物预处理
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.1.1 原材料
• 1.1.2 试剂
• 1.1.3 菌株来源
• 1.1.4 仪器
• 1.2 方法
• 1.2.1 培养基配方
• 1.2.2 斜面的活化与液体种子的培养
• 1.2.3 纤维素酶处理甘蔗叶
• 1.2.4 混菌处理甘蔗叶
• 1.2.5 还原糖含量和干重测定
• 2 结果与分析
• 2.1 纤维素酶、细菌、霉菌处理甘蔗叶结果比较
• 2.2 细菌混菌处理甘蔗叶
• 2.3 霉菌混菌处理甘蔗叶
• 2.4 细菌与霉菌处理效果图片的比较
• 3 小结与讨论
• 第四章 甘蔗叶的混合预处理及其对发酵产沼气的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与试剂
• 1.1.1 原材料
• 1.1.2 试剂
• 1.1.3 菌株来源
• 1.1.4 仪器
• 1.2 方法
• 1.2.1 培养基配方
• 1.2.2 斜面的活化与液体种子的培养
• 1.2.3 酸、碱与生物方法混合预处理
• 1.2.4 综纤维素含量的测定
• 1.2.5 还原糖含量的测定
• 1.2.6 菌株的分子生物学鉴定
• 1.2.7 厌氧发酵产沼气实验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 菌株YLF和菌株WLF-2的分子生物学鉴定
• 2.1.1 菌株YLF分子生物学鉴定
• 2.1.2 菌株WLF-2分子生物学鉴定
• 2.2 酸碱与细菌混合预处理
• 2.3 酸碱与霉菌混合预处理
• 2.4 甘蔗叶不同预处理对厌氧发酵产气的影响
• 3 小结与讨论
• 第五章 总结与展望
• 1 总结
• 2 展望
• 参考文献
• 致谢