混合酸(HCL-HNO3)作用下玉米秸稈低溫?zé)崴獾难芯?pdf

1、秸稈工業(yè)化制沼氣是有效利用玉米秸稈等生物質(zhì)資源，緩解能源危機(jī)，避免環(huán)境問題有效且現(xiàn)實(shí)的途徑。目前秸稈制沼氣過程中存在發(fā)酵效率低、成本高等難題，高效合理的預(yù)處理技術(shù)是解決這兩個(gè)難題的關(guān)鍵。本研究通過HCl、H2SO4及HNO3對玉米秸稈進(jìn)行預(yù)處理，探索混合酸作用下玉米秸稈低溫?zé)崴夥磻?yīng)的特征，并通過理論解析優(yōu)化工藝條件，尋求一種適用于秸稈工業(yè)化制沼氣過程中的新型預(yù)處理方法。
　　 通過三種酸HCl、H2SO4、HNO3單獨(dú)對玉米秸

2、稈低溫?zé)崴庖?guī)律的研究，得到三種酸HCl、H2SO4、HNO3對玉米秸稈低溫?zé)崴獾挠绊懗潭葟母叩降鸵来问牵篐NO3、H2SO4、HCl。120℃下，當(dāng)酸濃度為1％，反應(yīng)時(shí)間60 min時(shí)，HNO3、H2SO4、HCl對玉米秸稈纖維素的水解率分別為60.5％、60.0％、58.8％；其對半纖維素的水解率分別為83.6％、82.5％、74.2％。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，120℃下鹽酸和硫酸單獨(dú)對玉米秸稈熱水解時(shí)，水解液中木糖和阿拉伯糖的含量均隨著酸濃度

3、和反應(yīng)時(shí)間的增加而降低；而硝酸單獨(dú)對玉米秸稈熱水解時(shí)，水解液中木糖和阿拉伯糖含量均隨硝酸濃度的增加而增加，延長反應(yīng)時(shí)間有利于水解液中木糖含量的增大，但卻導(dǎo)致阿拉伯糖含量的降低。
　　 通過實(shí)驗(yàn)分析選用HCl與HNO3作為混合酸對玉米秸稈進(jìn)行低溫?zé)崴猓Y(jié)果得出當(dāng)酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同時(shí)，HCl與HNO3混合酸作用下玉米秸稈的熱水解效果明顯優(yōu)于單酸。當(dāng)溫度120℃，總酸濃度為1％且HCl：HNO3為3:1，反應(yīng)60 min時(shí)，半纖維素的水

4、解率為95.0％；而單獨(dú)1％濃度的HNO3半纖維素的水解率為83.6％；單獨(dú)1％濃度的HCl半纖維素的水解率為74.2％。通過對混合酸與單酸作用下玉米秸稈熱水解前后微觀形態(tài)及結(jié)晶度的分析，驗(yàn)證了混合酸作用下的預(yù)處理方式要優(yōu)于單酸的作用方式。通過采用響應(yīng)曲面法的理論分析，得出HCl與HNO3混合酸作用下玉米秸稈熱水解工藝的最佳條件：溫度120℃，HCl：HNO3比3.02，反應(yīng)時(shí)間為92.1 min，木糖和阿拉伯糖產(chǎn)量分別為18.0 g/