NaOH预处理对玉米秸秆干发酵影响的研究

1、5-7。周口NaOH预处理对玉米秸秆干发酵影响的研究摘要：为了研究碱处理对玉米秸秆干发酵效果的影响，对玉米秸秆采用2% 4% 6% 8%4种不同浓度的NaOH容液处理。结果表明：不同浓度的NaOH处理对玉米秸秆干发酵效果影响显著。其中，4-6%NaOH预处理的玉米秸秆，发酵前后纤维素变化差异显著，最终产气量和混合气体中甲 烷比例最高。因此，4-6%NaO预处理是玉米秸秆干发酵较优的工艺条件。关键词：NaOH玉米秸秆；干发酵 我国是一个农业大国。每年大约生产秸秆7.2亿吨，但其利用率不足30% 大部分的秸秆被丢弃在田间地头或被直接焚烧，不仅造成了资源浪费, 也污染了环境。因此，如何科学合理的处理

2、秸秆，已经成为公众最为 关注的课题之一。干发酵是一种固体有机废弃物含量A 20%的厌氧发酵方式2。目前已成为秸秆能源化利用的重要途径之一。由于玉米秸中木 质素含量较高，难以降解，因此，单纯的秸秆发酵存在启动慢，产气率 低，经济效益差等弱点3，4。大量的研究显示，采用酸碱处理、粉碎、汽爆、微生物降解等预处理手段，不仅能提高秸秆发酵启动速度，缩短 发酵时间，而且能增加发酵最终产气量，提高发酵经济效益 市地处豫东平原，是一个以农作物种植为主的农业大市。农作物秸秆的 处理问题已经成为市政府面临的一个技术难题。由于工业化程度较低,很多预处理方法在周口市秸秆利用中都难以得到有效应用，应用最多的原料纤维素半

3、纤维素木质素碳含量氮含量C/N TS便是碱处理和简单的截断粉碎处理。有研究显示，碱溶液浓度能够影响秸秆的发酵效果和最终产气量8,9。本试验通过对玉米秸秆采取不同浓度的NaOH容液预处理，比较发酵前后纤维素、半纤维素、木质素的降解效果、沼气产量及沼气中甲烷含量,研究碱预处理对玉米秸秆干发酵效果的影响。以期为玉米秸秆资源的开发利用提供合理的资料参考。1材料与方法1.1材料试验用玉米秸秆取自周口市郊农田， 接种物沼渣取自周口市搬口乡沼气生态村，接种量25%，单位固体物（TS） 10%。玉米秸秆部分成分含量测定结果见表1。表1实验材料成分表玉米秸39.70 26.1817.50 55.19 0.471

4、17:4 84.711.2实验装置发酵罐为置于恒温水浴锅中容量为lOOOmL的三角瓶，瓶口装有橡胶塞, 橡胶塞上的玻璃管和导气管连接。用排水集气法收集沼气（水为饱和食 盐水），集气瓶容量1000ml，用橡胶管和发酵装置相连。发酵温度使用 恒温水浴锅控制在（35 1） Co 1.3方法每个发酵瓶中添加粒度为1cm的玉米秸秆130g，并分别添加质量分数为0、2%、4%、6%和8%NaOH溶液260g,搅拌直至玉米秸处于湿润状态。试验预处理时间为10do预处理结束后，向每个发酵瓶中加入蒸馏水1000g，并用浓度为20%的乙酸调节混合物 PH值至7.0-7.5，加入接种物400g,添加蒸馏水补充发酵液

5、总量至2000g。试验每个处理设置3个重 复，0NaOH添加组为对照组。沼气总产量采用用排水集气法测定，成份使用沼气分析仪（ZS-2型）在产气后第12-16天连续测定，求平均值。2结果与分析 2.1不同浓度NaOH处理对玉米秸纤维素、半纤维素、木质素的影响不同浓度NaOH处理的玉米秸秆发酵前后粗纤维成分含量变化情况见表2。从表2可以看出，不同浓度 NaOH处理的玉米秸秆发酵前后粗纤维成分含量的变化随纤维类型不同略有差异。其中，半纤维素和木质素经NaOH处理发酵后，变化较为显著，而纤维素变化较小。这可能与NaOH有较强的脱木素和半纤维素作用有关。 4% 6% 8%NaO处理的玉米秸秆发酵后纤维素

6、、半纤维素和木质素差别不显著，说明4-6%NaO处理可以 作为玉米秸秆干发酵前的碱处理适宜浓度。表2不同浓度NaOH处理发酵前后玉米秸秆中粗纤维的含量变化%纤维素半纤维素木质素NaOHt 度发酵前 发酵后发酵前发酵后发酵前发酵后039.7037.10a 26.1820.83a仃.5013.57a2%39.7025.60 b 26.1812.14b仃.509.51 b4%39.7023.80 b 26.188.86c17.507.10c6%39.7025.90 b 26.188.92c17.507.76c8%39.7026.30 b 26.188.71 c17.506.91 c注：同列肩标字母相

7、同为差异不显著,不同为差异显著或极显著。下同。2.2不同浓度NaOH处理对玉米秸干发酵沼气产量的影响不同浓度NaOH处理对玉米秸干发酵沼气产量的影响见表3。表3表明，不同浓度NaOH处理后的玉米秸秆干发酵累计沼气产量随NaOK度变化而变化，其中4%NaO处理发酵组的累计产气量明显高于0% 8%处理组,达到3.95L，比2%和6%处理组分别高出15.16 %、12.54 %，分析表明,4%和6%处理组累计产气量差别不显著。表3不同浓度NaOH处理对发酵后沼气成分及含量的影响沼气产量NaOH浓沼气成分%CH QHSCQL050.33 b3.240.0313.111.87c2%62.88 a5.51

8、0.0811.103.43a4%67.75 a4.340.069.393.95a6%67.65 a6.700.0513.223.51 a8%a63.50 4.910.0610.243.06b度2.3不同浓度NaOH处理对玉米秸发酵甲烷含量的影响3。由不同浓度NaOH预处理对玉米秸秆发酵过程中甲烷含量的影响见表 表3可知，试验组混合气体中甲烷的平均含量为 50% -68 %。其中，0、2%、4%碱处理组的混合气体中甲烷含量随NaOH浓度增加而增大，4% NaOH处理组比0、2%处理组分别高34.61 %、7.74%。和6%处理组相比，4%处理组甲烷含量略高，但二者差异不显著。从表3的结果可以明显

9、看出,在NaOH浓度为4%-8%范围内，不论是甲烷的比例，还是发酵总产气量都 略有降低，这说明碱预处理秸秆干发酵并不简单的随碱溶液浓度增大而增加，而是有一个适宜的浓度范围。欧阳嘉等10认为预处理用NaOH浓度过高，能够影响微生物细胞对营养物质的吸收和微生物的酶活性，进 而影响发酵效果。3结论(1)在适宜的范围内，NaOH溶液的浓度越大，玉米秸秆预处理后产气效率越高。(2)本试验中4% NaOH预处理组总产气量和混合气体气体中甲烷比例最高。综合考虑产气效果和成本投入， 笔者认为，采用4-6%NaOl预处理的玉米 秸干发酵效果比较理想。参考文献:1庞小平，牛明芬，王赛月，等.北方玉米秸秆与猪粪混合

10、厌氧发酵条件J.生态学杂志，2011,30(1):126-130.2朱德文，曹成茂，陈永生，等.秸秆厌氧干发酵产沼气关键技术及问题探讨J.中国农机化，2011,236(4):12-15.3宋籽霖，郭燕，杨改河，等.鸡粪与玉米秸秆混合发酵沼气产量影响因子研究J.农业环境学报，2012,31(8):1624-1629.4韦小庆，杜阳，朱国胜，等.玉米秸秆与牛粪袋装堆肥的发酵技术研究J.贵州农业科学，2012,40(4):132-136.5姚兰，杨海涛，王磊，等.稀酸预处理玉米秸秆的糖化和同步发酵 J.湖北造纸，2012,3 : 65-67.6马兴元，刘琪，马君，等.氨化预处理对生物质秸秆厌氧发酵的

11、影响J.生态环境学报，2011,20(10):1503-1506.7王许涛，张百良.蒸汽爆破预处理玉米秸秆厌氧发酵实验研究J.中国沼气，2013,31(1):10-13.8邵燕秋，邱凌，石勇，等.NaOH预处理花生壳厌氧发酵制取沼气的试验研究J.农业环境科学学报，2011,30(3):573-578.9高健，袁海荣，邹德勋，等.鸡粪与NaOH预处理麦秸联合厌氧发酵产气性能与协同效果研究J.可再生能源，2012,30(7):100-103.10欧阳嘉，李鑫，董郑伟，等.碱法一酶法处理玉米秸秆的制糖工臣不胜受恩感激。能”是以众议举宠为督:艺研究J.南京林业大学学报(自然科学版),2010,34(3

12、):1-5.出师表两汉：诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣 不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光 先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其 刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚 以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰 愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也； 亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。 先帝在时, 每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、 灵也。侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣, 愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉 屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于 败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来，夙夜忧叹，