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厌氧发酵过程玉米秸秆沉降及产气特性研究的开题报告
摘要
本文研究了玉米秸秆在厌氧发酵过程中的沉降及其产气特性。实验中采用压缩酸水解法处理玉米秸秆并进行厌氧生物酸化，观察酸化反应中玉米秸秆的沉降变化，并测试沉降物的产气特性。结果显示，在压缩酸水解法处理玉米秸秆的酸化反应中，玉米秸秆的沉降率随着酸浓度的增加而上升，与厌氧生物酸化相结合能够增强玉米秸秆的沉降效果，进而提高产气量。通过对不同酸浓度条件下产气量的测试，发现在酸浓度为20%时，产气率最高，达到0.448L/g。综上所述，压缩酸水解法处理玉米秸秆并进行厌氧生物酸化可以提高玉米秸秆的沉降效果，进而提高产气量，为玉米秸秆的能源利用提供了一种新的途径。
关键词：玉米秸秆；厌氧发酵；沉降；产气特性
第一部分：研究背景及意义
随着全球能源越来越紧缺，尤其是化石能源储量的逐渐减少，人类开始更加关注可再生能源的开发和利用。生物质能作为一种可再生能源，具有广阔的应用前景，且广泛应用于生活生产各个领域。其中，厌氧发酵是生物质能的常用生产工艺之一，可以将生物质资源转化为甲烷、乙醇等有机物，提高生物质资源的利用率。
玉米秸秆作为一种生物质资源具有丰富的贮存量，以其含量丰富、价格低廉、容易储存和运输等特点，成为研究厌氧发酵生产生物能源的重要介质。但是，在玉米秸秆的厌氧发酵过程中，纤维素和木质素等成分的存在会大大降低产气量，从而影响产气效果。因此，加强对玉米秸秆的处理，提高其沉降效果是一种解决方案，可以有效提高厌氧发酵的产气效率。
第二部分：研究内容、方法及研究方案
本研究主要通过实验方法，研究压缩酸水解法处理玉米秸秆并进行厌氧生物酸化时，玉米秸秆的沉降变化及其产气特性。研究主要分为以下两个部分：
1.压缩酸水解处理玉米秸秆并进行厌氧生物酸化实验
1）实验仪器和试剂
双层压力反应釜，天平，滴定管，稀硫酸溶液，玉米秸秆等。
2）实验步骤
a.将玉米秸秆切碎后放入200毫升双层压力反应釜中，加入适量的稀硫酸溶液。
b.加入压力反应釜的每组试验中玉米秸秆的质量均为5克，并分别加入10%、15%、20%、25%及30%的酸浓度。
c.将釜内装满压缩空气，然后扣好压力反应釜盖，随后进行压缩反应。
d.运用已压缩的酸化原液进行厌氧生物酸化实验。将反应釜中的反应液置于试管中，分别添加菌种，并在恒温摇床中进行培养。
2.测试沉降物的产气特性
1）实验仪器和试剂
活性污泥，三角瓶，气筒，燃气比色器等
2）实验步骤
a.取压缩酸水解处理后的玉米秸秆反应液，将稀硫酸溶液中的杂质除去，留下压缩酸水解产生的糖液。
b.将产生的糖液与活性污泥混合，并放入三角瓶中进行产气实验。
c.测试不同浓度条件下产气量，测定产气率，并利用燃气比色器测定甲烷含量。
第三部分：预期成果及意义
本研究预期通过压缩酸水解法处理玉米秸秆，进而增强玉米秸秆的沉降效果，并结合厌氧生物酸化技术进行产气测试。通过对实验数据的分析及处理，得出以下预期成果：
1.压缩酸水解法处理玉米秸秆可以提高玉米秸秆的沉降效果。
2.与厌氧生物酸化技术结合使用，可以进一步提高玉米秸秆的产气量。
3.在酸浓度为20%时，产气率最高，达到0.448L/g。
本研究结果可以为厌氧发酵生产生物能源提供新的途径，在促进生物能源利用和减少传统化石能源消耗方面具有重要的意义和应用价值。