預處理方法對玉米稈厭氧發(fā)酵制氫的影響研究.pdf

1、利用厭氧發(fā)酵技術(shù)將廢棄玉米稈轉(zhuǎn)化為氫氣，既有利于環(huán)境治理，又能制備清潔能源，是一項集社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益為一體的新型環(huán)保產(chǎn)業(yè)。
　　 本研究以活性污泥作為厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫菌來源，與預處理好的底物玉米稈混合進行厭氧發(fā)酵，以累積氫產(chǎn)量、平均產(chǎn)氫速率和氫氣百分含量為主要考察目標，研究預處理方法對玉米稈厭氧發(fā)酵制氫的影響。
　　 鑒于玉米稈木質(zhì)纖維素的結(jié)構(gòu)復雜性和難降解性，本文使用氨水和硫酸對其進行預處理，并采用高溫高壓以及

2、超聲分別與氨水和硫酸協(xié)同作用。系統(tǒng)考察預處理試劑濃度、浸泡時間、液固比、高溫高壓(HTHP)處理溫度、高溫高壓(HTHP)處理時間和超聲時間等因素對玉米稈底物發(fā)酵產(chǎn)氫能力的影響。實驗在發(fā)酵溫度38℃，初始pH值7.0，底物濃度15 g·L-1的條件下進行，得到最理想的條件為：用2.0％的硫酸以液固比(硫酸mL/玉米稈g)20∶1的比例浸潤玉米稈，超聲1.5 h后發(fā)酵產(chǎn)氫，累積氫產(chǎn)量為142.59mL·g-1-CS。該結(jié)果比氨水處理玉米稈

3、的最佳發(fā)酵產(chǎn)氫能力(115.20 mL·g-1-CS)提高了23.78％，是空白玉米稈的發(fā)酵產(chǎn)氫能力(15.33 mL·g-1-CS)的9.3倍。此時平均產(chǎn)氫速率和氫氣百分含量分別為17.03 mL·g-1-CS·h-1和51.49％。
　　 本研究還對各種預處理實驗情況做了對比，并將不同方法預處理過的玉米稈做了掃描電鏡分析(SEM)。結(jié)果說明超聲協(xié)同硫酸預處理對玉米稈結(jié)構(gòu)的破壞性最大，纖維素和半纖維素的利用率大大提高，這和發(fā)酵