玉米秸秆预处理及对发酵产氢效果影响研究的任务书.docx

玉米秸秆预处理及对发酵产氢效果影响研究的任务书
一、题目
玉米秸秆预处理及对发酵产氢效果影响研究
二、研究背景
随着经济的发展和人口的增长，能源和粮食问题越来越受到人们的关注。秸秆作为一种廉价而且大量产生的农业废弃物，可以作为能源和生物质化学品的原料，其利用价值越来越被人们所认识。对秸秆的高效利用已成为当前环境保护和绿色可持续发展的一个重要方向。
现有的研究表明，利用微生物发酵技术将秸秆转化成可再生能源的最有效途径之一。发酵技术可以将秸秆中的碳水化合物转化成可燃性气体，其中包括氢气和甲烷等，这些气体可以用来代替化石燃料，是一种环保的能源形式。但是玉米秸秆中的木质素、半纤维素和纤维素等复杂物质结构对于利用微生物发酵技术进行转化来说，是一个比较大的难题。因此，如何有效地对秸秆进行预处理，去除其结构性障碍，提高发酵产氢效果是目前研究的热点方向。
三、研究目的
本研究旨在通过玉米秸秆的预处理工艺，去除秸秆中的结构性障碍，促进发酵产氢的效果，从而提高秸秆的利用效率。具体而言，本研究将以玉米秸秆为原料，通过不同的预处理工艺，如酸液处理、碱液处理、水热处理等，去除秸秆中的结构性障碍，改善秸秆的可降解性，获取优质的发酵原料。本研究将探究不同预处理工艺对于发酵过程中产氢效果的影响，建立一套高效的秸秆生物质氢生产技术。
四、研究内容
（1）首先，本研究将对不同预处理工艺分别进行实验研究，包括酸液预处理、碱液预处理以及水热预处理等。在此基础上，将比较不同预处理工艺对玉米秸秆的理化性质和可降解性的影响。
（2）其次，本研究将建立一套基于单一微生物或多菌种共同作用的发酵体系，对秸秆进行发酵生产氢气。在不同预处理工艺的基础上，探究不同条件下产氢效果的差异，寻找最优的发酵条件以及产氢微生物。
（3）最后，本研究将对发酵产氢过程中产生的副产物进行评估，并探讨其在生物质化学品开发中的潜在价值。本研究还将对产氢过程中原料转化途径进行分析，为秸秆的高效利用提供参考。
五、研究方法
（1）预处理工艺优化：采用不同的预处理方法对玉米秸秆进行处理，包括酸液处理、碱液处理和水热处理等，研究不同方法对玉米秸秆理化性质的影响。
（2）发酵实验：在不同预处理工艺的基础上，选取适当的微生物，建立发酵体系，探究不同条件下发酵产氢效果的差异。
（3）产物评价：对发酵产生的氢气和其它副产物进行分析，并探讨副产物的潜在价值。
六、研究预期成果
（1）本研究将建立一套高效利用玉米秸秆的预处理与发酵产氢技术，为农业废弃物资源化利用提供理论基础和技术支持。
（2）本研究将深入探讨玉米秸秆预处理对发酵产氢效果影响的规律，为农业废弃物发酵产氢的工程化应用提供理论指导。
（3）本研究将剖析玉米秸秆发酵产氢途径，对农业废弃物生物质化学品在工业生产中的应用提供探索。
七、研究计划及进度安排
（1）第一年
1.1文献综述、课题研究背景和意义的梳理和准备。
1.2玉米秸秆提取、预处理处理实验的开展，获取较优的玉米秸秆发酵原料。
1.3对预处理工艺下提取的玉米秸秆进行物理化学性质测试，主要测定秸秆的颗粒大小、水分含量、纤维素含量、半纤维素含量和木质素含量等。
（2）第二年
2.1对不同预处理工艺下的玉米秸秆进行生物学检测，寻找最适合发酵产氢的菌株，并建立高效的发酵体系。
2.2联合生物法制备生物氢气，进行实验室小试的研究，模拟实际的生产环境，在对氢气产生量和纯度、在发酵产出物方面进行检测和测试。
（3）第三年
3.1对发酵产生的氢气和其他副产物进行分析，以便确定生物合成氢气的可行性与潜在的市场价值。
3.2将所得的试验结果和分析报告进行研究和整理，撰写学术论文、撰写研究报告，完成行业结汇和知识产权转移等工作。
八、参考文献
[1]杨梁,鲍卫斌,程志辉等.纤维素纤维化学改性及其对发酵产氢的影响[J].化学进展,2012(12):2475-2483.
[2]李斌.秸秆生物质氢生产技术研究进展[J].现代化工,2018(07):335-339.
[3]张亚兰,徐更喜,包素琴等.极端嗜热anaerobes发酵生产H2[J].生物技术,2018(05):65-71.
[4]张超,李艳伟.玉米秸秆的结构、组成及化学改性[J].谷物与饲料工业,2013,(1):38-41.