微波处理对水稻秸秆酶解性能的影响研究开题报告

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1、开题报告微波处理对水稻秸秆酶解性能的影响研究1选题的背景和意义能源是当今社会赖以生存和发展的基础，浙江省90％的能源依靠外部输入，而我省气候温和，生物质资源较为丰富，尤其以农林固体废弃物最为大宗，如秸秆资源，根据浙江省统计局的资料表明，2006年全省秸秆总量超过1000万吨，相当于500万吨标准煤的能量。实际上秸秆资源的合理利用率很低，如玉米秸秆，42％过腹还田或直接还田，30％作为农用燃料，8％作工业或其他用途，20％未被利用。农村秸秆直燃造成大量温室气体排放而能量未被合理利用，与中国政府当前提出的减碳目标（

2、到2020年中国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%）不符。因此，合理利用农林固体废弃物尤其是秸秆资源进行生物质能开发，一方面可以改变我省能源结构，提升能源自给能力，另一方面是对废弃物的资源化利用，可以提高农业副产物的利用价值，增加农民收入，同时改善农村环境条件。秸秆能源化利用途径中目前最为可行的就是进行生物发酵制备沼气，浙江省长期致力推广农村户用沼气池的使用，全省农村已建户用沼气池数量超过20万户，正常使用可代替标准煤5万吨，并且每年新建户用沼气池上千户。但是，从目前的实际情况来看，全省

3、已建的农村户用沼气池，大部分都处于非正常使用或停用状态。主要原因是大部分户用沼气池在使用过程中，会出现启动时间过长、气量不足、生物质转化率过低、沼渣残留量大等问题，居民不能正常用气，且沼气池维护的工作量大，因此严重影响居民使用沼气的积极性。秸秆生物气化过程中出现以上情况的共同原因在于秸秆基质缺乏方便有效的前处理，其复杂而稳定的天然结构不能被快速破坏，产气微生物菌群难以转化秸秆中的纤维素和半纤维素，导致户用沼气池在实际使用过程中产气速度慢、周期长、效率低。本实验利用简单易行的物理微波辐射前处理方法，改变和破坏秸秆

4、稳定的天然结构，尤其是破坏外层的木质素结构，使纤维素酶和半纤维素酶易于到达内层，提高秸秆的生物转化效率。2相关研究的最新成果及动态对秸秆进行预处理是提高秸秆的利用率和产气率的一种有效的手段,成为目前秸秆沼气利用研究的重要内容。秸秆预处理研究体现在营养调节和质地改善两个方面。营养调节通常是调整碳氮比。质地改善,主要有物理、化学和生物手段,7它们都是通过一定措施改善秸秆质地和结构。张晓昱等用NaOH、H2O2组合处理玉米秸秆，结果表明，NaOH浓度为7g/L，H2O2体积分数为0.7%，底物浓度为50g/L，处理时

5、间为24h，玉米秸秆的还原糖产量达到了0.417g/g，糖化率为74.73％。而将大豆秸秆用氨水室温浸泡一定时间后，经红外光谱、X－射线和扫描电镜检测发现氨水处理对纤维组成、形态、结晶区都有一定程度的破坏，秸秆表面变得疏松，出现了部分微孔，有利于纤维素酶的作用，并且秸秆中纤维素相对含量提高了70.27％，半纤维素含量下降了41.45％，木质素含量下降了30.16％，秸秆的酶解产糖量得到提高[9]。其他的化学试剂如不同浓度的盐酸、亚硫酸、甲酸、氢氧化钠、双氧水和氢氧化钠混合液、硫化钠与碳酸氢钠混合液等均有破坏秸秆

6、和其他木质天然结构的能力。赵林果等将稻草秸秆经白腐菌发酵，然后利用黑曲霉所产的纤维素复合酶进行酶解，结果表明，稻草外表上的硅质瘤状结构脱落，细胞壁出现大范围破损，整个秸秆组织变得松散，加快了秸秆的腐熟。国外现在研究较多的是白腐真菌对木质材料的生物降解，白腐菌属于真菌门担子菌纲，包括烨多孔菌、云芝、黑褐色刺孢菌、漏斗状侧耳、粉状侧孢霉等200多个品系，它能分解所有的植物聚合物，降解木质素，在适宜的条件下，白腐菌首先用其分泌的超纤维氧化酶溶解秸秆表面的蜡质，然后菌丝进入秸秆内部并利用其产生的纤维素酶、半纤维素酶、内

7、切聚糖酶和外切聚糖酶，降解秸秆中的木质素、纤维素成分。在研究白腐菌对稻草秸秆降解规律的时候发现，菌体先降解半纤维素和木质素，然后降解半纤维素和纤维素，并形成单体为菌体生长所利用。利用高温、超声波、微波等物理手段都能不同程度地破坏木质纤维的天然结构，改变其稳定性。由于爆破处理设备简单，可操作性强，因此在造纸业中广泛应用于木质纤维的前处理以生产纸浆。黄崇杏等利用低压爆破工艺处理蔗渣，发现爆破压力、时间等参数对蔗渣中的纤维素、半纤维素和木质素的影响有所不同，并且证实了爆破对木质素的破坏作用。蒸汽爆破技术在处理木质纤维

8、时，能实现纤维各化学组分的有效分离，利于降低杂质含量，提高纤维素含量。扫描电镜观察和图谱分析表明，木质纤维经过蒸汽爆破处理后，其形态结构发生较大的变化，纤维蓬松，比表面积增大，氢键减少，结构重排，有利于提高试剂的可及度，增强化学反应性能，并且发现，热解处理也有相似的效果。3研究内容3.1主要内容概述71）水稻秸秆的微波处理；2）处理后水稻秸秆的酶解研究；3）处理前后水稻秸秆的材料特性研