芬顿氧化预处理园林废弃物的工艺研究开题报告

1. 研究目的与意义

1.1 研究背景：

园林修剪物是园林废弃物中最丰富的废弃物之一，其主要化学成分为纤维素、半纤维素和木质素，其中纤维素和半纤维素分别占园林废弃物的45%和25%左右，木质素约占园林废弃物的25%左右。木质素具有复杂而稳定的网状结构，常与纤维素和半纤维素镶嵌结合，可牢固地粘附在植物的细胞壁上，是一种分解较慢的基质^[1]。由于其具有分子量大、结构复杂、自然降解速度缓慢等特点，对地球生物圈的碳循环造成了障碍。

预处理是为了在生物质转化阶段减少木质素屏障阻碍作用，例如提高纤维素酶的可及性，减少纤维素酶的非生产性吸附。预处理主要通过改变底物结构从而影响纤维素酶的水解效率，可以显著降低木质素样品中丁香基与愈伤组织基的比例，降低木质素样品中酚羟基的含量，酚羟基的减少，降低了木质素样品的氢键相互作用，作用力的减少或消失，进一步促进木质素降解。此外，在解除木质素屏障的同时，若能保留更多的可利用纤维素成分，便可获得更大的效益。目前，园林废弃物预处理可以通过物理法、化学法、生物法、联合法、酶解法和芬顿（fenton）法等技术进行。

2. 研究内容和预期目标

2.1 主要研究内容：

本文主要研究h₂o₂/fecl₂浓度比、温度、ph值、时间对fenton预处理园林废弃物的影响。研究表明，不同浓度的fenton试剂直接决定了体系中oh自由基和fe² 的数量，从而导致木质纤维素解离的程度出现差异化；温度也是fenton反应的重要影响因素之一，合适的温度范围能促使oh自由基的生成，加快其与有机物质的反应，提高氧化效果和破化程度； 对于ph而言，在中性和碱性的环境中fe² 不能催化氧化h₂o₂产生oh自由基，同时还会因产生氢氧化铁沉淀而丧失催化能力。而反应液中h 的浓度过高，也将影响fe³ 的还原，从而使得催化反应大大受阻。

综合以上fenton预处理所存在的影响因素，故本课题现拟通过单因素实验进行对不同浓度的h₂o₂/fecl₂、温度、ph值、时间四个条件进行探究。通过数据整理与对比，从而确定园林废弃物fenton预处理的最优处理条件。最后，本课题也将结合纤维素降解酶，通过多种理化指标（纤维素降解率、酶活、还原糖得率等）对fenton预处理后的物料进行探究，以确定其的生物可及性与后续再利用能力。

3. 研究的方法与步骤

3.1 研究方法

1、样品处理

将园林废弃物用烘箱烘干，用研磨机将样品粉碎至可通过0.15mm（100目）筛，备用。

4. 参考文献

[1] wang y x, yuan t, zhang z y. improved lignocellulosedegradation prior to semi-dry anaerobic digestion of dairy manure via potassiumpermanganate treatment [j]. bioresource technology reports, 2020, 11: 100462.

[2] 黄红丽,曾光明,黄国和,郁红艳.堆肥中木质素降解微生物对腐殖质形成的作用[j].中国生物工程杂志,2004(08):29-31.

[3] chen y, chen y, li y, et al. application of fentonpretreatment on the degradation of rice straw by mixed culture of phanerochaetechrysosporium and aspergillus niger[j]. industrial crops and products, 2018,112: 290-295.

5. 计划与进度安排

1、2024年2月27日～2024年3月12日，接受任务、查阅和翻译文献，撰写开题报告；

2、2024年3月13日～2024年3月26日，完成实验前准备工作，配制各实验所需药品；

3、2024年3月27日～2024年4月9日，建立园林废弃物有机碳的测定方法；