[发明专利]一种快速预测不同类型秸秆类生物质组分含量及光合产氢潜力的方法

说明书

本发明属于农业工程中的农村能源技术领域，公开了一种快速预测不同类型秸秆类生物质组分含量及光合产氢潜力的方法。将不同类型秸秆类生物质分别粉碎后，均匀分散在热重分析仪的样品盘中，在氮气气氛下，测试不同升温速率下40~600℃温度区间的热失重行为；热解活跃区间失重率WL_s‑WL_o越大、残余物含量越低，说明该类型秸秆类生物质中的易降解组分含量越高；热解活跃区间失重率WL_s‑WL_o越大、残余物含量越低、表观活化能越低，说明该类型秸秆类生物质的光合产氢潜力越大。本发明方法，不仅实现了多种产氢用秸秆类生物质组分含量的快速对比，还能依据计算得出的表观活化能数值预测其光合产氢潜力，其预测结果与酶解预处理试验和光合产氢验证试验中所得结论一致。

技术领域

本发明属于农业工程中的农村能源技术领域，具体涉及一种快速预测不同类型秸秆类生物质组分含量及光合产氢潜力的方法。

背景技术

化石能源的日渐枯竭及其使用所带来的环境污染问题迫使人们开发新的清洁可再生能源以满足未来经济和社会发展的需要。氢能因能量密度高、燃烧无污染且利用形式多样而被公认为未来主要的能源载体形式。以氢能使用为核心的“氢能经济”和“氢能社会”发展模式是人们对未来能源使用技术的憧憬。

生物制氢是利用微生物自身代谢释放氢气的过程，其产氢条件温和、环境友好且原料来源丰富而被认为是未来氢能生产的主要替代形式。在各类生物制氢技术比较中，光合细菌制氢不仅有较高的产氢能力，其还可以利用多种有机废弃物作为产氢原料，实现氢能生产和废弃物处理的双重目标而成为制氢技术研究的热点问题。秸秆类生物质作为三种高聚物：纤维素、半纤维素和木质素的有机混合体，含70%-80%的碳水化合物，可通过微生物直接或间接发酵转化为可再生糖类资源，并被微生物利用生产洁净能源，是理想的发酵产氢原料。不同类型以及生长环境的不同会造成其结构和性质的差异，因此，在能源化利用之前，还需要对其组分含量和产氢潜力进行预测。

现有的对秸秆成分进行检测的方法有范式方法和王玉万方法等，都是利用酸性洗涤法这一化学方法进行的检测，操作耗时，且影响因素过多，所得结果误差明显，需多次重复试验，才可得到大致组分含量。而且，秸秆的纤维素和半纤维素含量的大小并不与其光合产氢能力成严谨正相关，因此，这就需要一个新型的、简便快捷的方法进行分析和预测。

发明内容

针对现有测定秸秆类生物质纤维素、半纤维素和木质素含量的技术存在的问题及不足之处，本发明的目的在于提供一种操作简便、准确性高的快速预测不同类型秸秆类生物质组分含量及光合产氢潜力的方法，该方法能实现较佳光合产氢原料的快速确定。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种快速预测不同类型秸秆类生物质组分含量及光合产氢潜力的方法，步骤如下：

（1）秸秆类生物质的粉碎预处理：将不同类型秸秆类生物质分别粉碎至375～8968nm后，干燥备用；

（2）对不同类型秸秆类生物质进行热重分析：每一种类型的秸秆类生物质粉，称量8～12mg，均匀分散在热重分析仪的样品盘中，在氮气气氛下，测试不同升温速率下40~600℃温度区间的热失重行为；