电化学预处理玉米秸秆的研究

【摘要】每年世界上产生的农作物秸秆的总量非常的巨大。这些农作物秸秆如果处理处置不当将会引起严重的环境问题。近几十年来，世界各国主要针对秸秆产能进行了大量研究，希望以此缓解化石能源危机，同时找到农作物秸秆的合理处理处置方法。但农作物秸秆中的木质纤维素结构不利于秸秆产能。所以在秸秆产能之前要有效地破坏木质纤维结构。目前主要采用稀酸预处理法和碱预处理法对农作物秸秆先进行预处理。农作物在进行酸预处理和碱预处理后须先对预处理的底物进行中和才能进一步发酵。本研究采用电化学法对玉米秸秆进行预处理。本研究采用的电化学系统以Ti/IrO2-Pt板为阳极,Ti为阴极。通过对比NaCl、NaNO3和Na2CO3作为电解质条件下的玉米秸秆的产糖量和酶解效果遴选出最佳电解质为NaCl。利用田口方法理论设计混合正交表进行实验并进行分析确定出最优化的电解条件为电流密度30mA/cm2，NaCl添加量2000mg/l、电极间距10mm，电解时间为180min，其电解液中的还原糖浓度达到了0.610mg/ml。电化学预处理过程中，系统温度的升高和pH值的变化有助于玉米秸秆的预处理。对电化学预处理前后的玉米秸秆的形态学进行分析发现，玉米秸秆的木质纤维结构被有效的破坏，并且部分纤维素被降解，其结晶度从原来的0.4396降为0.3493。在电化学过程中间接氧化是主要的降解方式，主要的氧化剂为HOCl和Cl+。半纤维素比纤维素容易被氧化降解，半纤维素和纤维素转化成的还原糖进一步被降解生成二氧化碳。通过对比臭氧预处理，次氯酸钠预处理发现电化学预处理法具有高效性。
【作者】徐斌；
【导师】冯传平；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），环境科学与工程，2014，硕士
【关键词】玉米秸秆；电化学预处理；高级氧化法；Ti/IrO2-Pt阳极；木质纤维素降解；

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