秸稈類生物質(zhì)資源在能源及環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用探析

前  言

第一部分  能源領(lǐng)域

第1章  緒論 1

1.1  能源概述 1

1.1.1  能源的含義 1

1.1.2  能源的分類 2

1.1.3  能源的發(fā)展歷史 3

1.1.4  能源的利用現(xiàn)狀 6

1.1.5  生物質(zhì)能源的利用現(xiàn)狀 19

1.2  秸稈類生物質(zhì)能源的應(yīng)用現(xiàn)狀 24

1.2.1  秸稈發(fā)電技術(shù) 25

1.2.2  秸稈發(fā)酵技術(shù) 33

1.2.3  生物制氫 38

1.2.4  生物厭氧發(fā)酵制氫過程基本參數(shù) 46

1.2.5  生物厭氧發(fā)酵制氫中混合菌的預(yù)處理 49

1.2.6  秸稈類生物質(zhì)的生物厭氧發(fā)酵制氫 54

1.3  本部分的研究思路和主要內(nèi)容 61

第2章  實驗部分 62

2.1  引言 62

2.2  實驗設(shè)備 62

2.3  實驗材料 63

2.3.1  產(chǎn)氫實驗材料 63

2.3.2  纖維素酶制備實驗材料 64

2.4  實驗方法 65

2.4.1  產(chǎn)氫實驗方法 65

2.4.2  纖維素酶的制備步驟 65

2.4.3  纖維素粗酶對底物的預(yù)處理 65

2.5  分析方法 65

2.5.1  常見項目的分析方法 65

2.5.2  樣品中還原糖和淀粉的提取 66

2.5.3  纖維素酶活的測定 66

2.5.4  纖維素、半纖維素、木質(zhì)素含量的測定 67

2.5.5  氫氣產(chǎn)量的測定 68

2.5.6  揮發(fā)性脂肪酸（VFAs）和醇的測定 68

2.5.7  產(chǎn)氫動力學模型 69

2.6  小結(jié) 70

第3章  生物質(zhì)發(fā)酵制氫過程基本參數(shù)考察 71

3.1  引言 71

3.2  底物的預(yù)處理對厭氧發(fā)酵制氫的影響 71

3.2.1  底物預(yù)處理時間對氫產(chǎn)量的影響 71

3.2.2  底物預(yù)處理時間導(dǎo)致厭氧發(fā)酵最佳初始pH值的變化 73

3.3  底物濃度和初始pH值對厭氧發(fā)酵制氫的影響 75

3.3.1  響應(yīng)面實驗設(shè)計 75

3.3.2  實驗結(jié)果分析 75

3.4  厭氧發(fā)酵制氫過程中相關(guān)生態(tài)因子分析 81

3.5  小結(jié) 83

第4章  超聲波處理天然菌源對生物發(fā)酵制氫的影響 84

4.1  引言 84

4.2  實驗設(shè)計 84

4.2.1  超聲波的利用 84

4.2.2  超聲波條件優(yōu)化 85

4.2.3  對照實驗設(shè)計 86

4.2.4  產(chǎn)氫動力學模型的應(yīng)用 86

4.3  超聲波處理消化污泥對發(fā)酵制氫的影響初探 86

4.4  超聲波處理條件的優(yōu)化 89

4.5  超聲波處理消化污泥發(fā)酵制氫過程中液相組分分析 92

4.6  超聲波處理消化污泥對生物制氫作用的機理分析 93

4.7  小結(jié) 95

第5章  纖維素粗酶的制備及其在秸稈生物發(fā)酵制氫中的應(yīng)用 97

5.1  引言 97

5.2  纖維素粗酶的制備 98

5.2.1  固態(tài)發(fā)酵條件對纖維素酶活的影響 98

5.2.2  固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基組分的優(yōu)化 101

5.3  纖維素粗酶在生物發(fā)酵制氫中的應(yīng)用 109

5.3.1  纖維素粗酶對玉米秸稈廢棄物的預(yù)處理 109

5.3.2  酶解秸稈的發(fā)酵生物產(chǎn)氫 110

5.4  小結(jié) 111

第6章  結(jié)論 113

6.1  本部分觀點總結(jié) 113

6.2  工作建議 114

參考文獻 116

第二部分  環(huán)境領(lǐng)域

第1章  緒論 128

1.1  水資源污染 128

1.1.1  污染現(xiàn)狀 128

1.1.2  重金屬廢水的污染特性及處理方法 129

1.1.3  農(nóng)作物秸稈去除廢水中重金屬的研究現(xiàn)狀 131

1.2  土壤污染 132

1.2.1  污染現(xiàn)狀 132

1.2.2  土壤重金屬形態(tài)的環(huán)境學意義 134

1.2.3  秸稈還田對土壤重金屬影響的研究現(xiàn)狀 137

1.3  本部分的研究思路和主要內(nèi)容 140

1.3.1  秸稈處理廢水中重金屬的研究 140

1.3.2  秸稈處理土壤中重金屬的研究 141

第2章  改性小麥秸稈對水溶液中銅離子的去除效果研究 142

2.1  實驗方法 142

2.1.1  試驗材料與儀器 142

2.1.2  吸附劑性質(zhì)表征方法 144

2.1.3  銅離子的測定方法：雙乙醛草酰二腙分光光度法 144

2.1.4  基本參數(shù)的表達及數(shù)學模型 145

2.2  氫氧化鈉改性小麥秸稈對溶液中Cu2+的靜態(tài)吸附研究 149

2.2.1  實驗材料 149

2.2.2  吸附劑的表征 149

2.2.3  實驗內(nèi)容 151

2.2.4  結(jié)果與分析 153

2.2.5  結(jié)論 163

2.3  氫氧化鈉和氯化鈉同時改性小麥秸稈對溶液中Cu2+的靜態(tài)吸附研究 164

2.3.1  正交試驗 164

2.3.2  吸附劑的表征 166

2.3.3  吸附實驗內(nèi)容 167

2.3.4  結(jié)果與分析 168

2.3.5  結(jié)論 175

2.4  小麥秸稈對銅離子動態(tài)吸附特性的研究 175

2.4.1  實驗裝置 176

2.4.2  實驗方法 177

2.4.3  結(jié)果與討論 177

2.4.4  本章小結(jié) 182

2.5  結(jié)論與展望 183

2.5.1  結(jié)論 183

2.5.2  展望 184

第3章  添加秸稈對污染土壤中重金屬Cu的轉(zhuǎn)化遷移影響 185

3.1  供試樣品概況及其測定 185

3.1.1  研究樣品采集情況及特點 185

3.1.2  主要實驗儀器及藥品 187

3.1.3  土壤理化性質(zhì)的測定 188

3.1.4  重金屬含量的測定 189

3.1.5  數(shù)據(jù)處理 191

3.2  干濕交替水分模式下農(nóng)田土壤重金屬Cu的形態(tài)轉(zhuǎn)化 194

3.2.1  引言 194

3.2.2  材料與方法 195

3.2.3  結(jié)果與討論 198

3.2.4  小結(jié) 211

3.3  添加秸稈對土壤重金屬Cu吸附與解吸特征的影響 212

3.3.1  引言 212

3.3.2  材料和方法 213

3.3.3  結(jié)果與討論 215

3.3.4  小結(jié) 225

3.4  污染土壤中Cu的淋溶特性及釋放動力學的模擬研究 226

3.4.1  引言 226

3.4.2  材料和方法 227

3.4.3  結(jié)果與討論 229

3.4.4  小結(jié) 234

3.5  總結(jié)和展望 235

3.5.1  主要結(jié)論 235

3.5.2  主要創(chuàng)新點和特色 236

3.5.3  不足與展望 236

第4章  結(jié)論 238

4.1  本部分觀點總結(jié) 238

4.2  工作建議 239

參考文獻 240