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煤与秸秆协同发酵制取生物甲烷理论及技术


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煤与秸秆协同发酵制取生物甲烷理论及技术
  • 书号:9787030834607
    作者:郭红玉,夏大平
  • 外文书名:
  • 装帧:平装
    开本:16
  • 页数:188
    字数:300000
    语种:zh-Hans
  • 出版社:科学出版社
    出版时间:2026-05-01
  • 所属分类:
  • 定价: ¥180.00元
    售价: ¥142.20元
  • 图书介质:
    纸质书

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本书系统阐述煤炭与农业秸秆在厌氧条件下协同发酵转化为生物甲烷的理论基础、实验方法、底物降解、菌群代谢机制、关键影响因素及工程应用前景。本书围绕清洁能源战略与碳达峰碳中和节能减排目标,深入剖析煤炭和秸秆在生物转化过程中的物化特性及协同效应,创新性提出通过微生物协同发酵方式实现资源的高效转化与清洁利用。内容涵盖协同产气实验、液相和固相特征分析、微生物群落与代谢通路演化、宏基因组解析、稳定同位素示踪等,科学评估了二者协同发酵在煤矿采空区充填和秸秆资源化等方面的广阔应用前景。
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    前言
    第一章 绪论 1
    第二章 煤与秸秆利用的国内外研究现状 2
    第一节 秸秆的资源化利用现状 2
    一、秸秆焚烧化 2
    二、秸秆肥料化 2
    三、秸秆饲料化 2
    四、秸秆原料化 3
    五、秸秆基料化 3
    六、秸秆发酵化 3
    第二节 褐煤资源的利用现状 3
    一、煤燃烧 4
    二、煤热解 4
    三、煤液化 4
    四、煤气化 5
    五、煤解聚 5
    第三节 煤转化生物甲烷研究现状 5
    一、煤层生物气的发现 5
    二、煤转化生物甲烷的代谢机制 6
    三、煤转化生物甲烷的影响因素 6
    四、微生物强化煤层气开采现状 7
    第四节 煤与秸秆协同利用现状 7
    一、煤与秸秆联合燃烧 7
    二、煤与秸秆联合热解 8
    三、煤与秸秆联合液化 8
    四、煤与秸秆联合气化 9
    五、煤与秸秆协同发酵产甲烷 9
    第五节 生物发酵残渣再利用研究现状 10
    第三章 不同煤阶煤与秸秆的生物产气实验 11
    第一节 实验材料的选取 11
    一、不同煤阶煤的获取及参数特征 11
    二、不同秸秆的获取及参数特征 11
    第二节 菌种的来源及富集方法 12
    一、菌种的来源 12
    二、培养基的制备 12
    三、产甲烷菌的富集方法 12
    第三节 实验仪器和实验方法 12
    一、实验仪器 12
    二、实验方法 13
    第四节 煤与秸秆的产气特征 14
    一、煤与秸秆不同比例下甲烷产量分析 14
    二、最优条件下秸秆生物产气的促进作用 17
    三、煤与碱预处理后秸秆的生物产气特征 18
    四、煤与白腐菌预处理后秸秆的生物产气特征 22
    五、褐煤与麦秆、稻秆混合发酵产甲烷配比优选 24
    第四章 煤与秸秆协同发酵的液相特征 27
    第一节 酸碱度变化特征 27
    第二节 COD含量变化特征 28
    一、COD测试原理及方法 28
    二、阶段发酵液COD测定结果及分析 29
    第三节 总氮、总磷含量变化特征 32
    第四节 总有机碳变化特征 33
    第五节 挥发性脂肪酸含量变化特征 34
    第六节 单糖含量变化特征 36
    第七节 液相产物变化特征 38
    一、液相产物测试实验方法 38
    二、GC-MS测试设备 38
    三、不同煤阶煤与玉米秸秆阶段发酵液液相产物测定结果及分析 39
    第五章 煤与秸秆协同发酵底物物化结构的变化特征 51
    第一节 元素含量变化分析 51
    一、降解褐煤与秸秆元素含量变化 52
    二、降解褐煤与秸秆元素比变化特征 55
    第二节 底物表面元素赋存形态的变化表征 56
    一、碳赋存形态变化 56
    二、氮赋存形态变化 59
    三、硫赋存形态变化 63
    第三节 官能团变化的表征 64
    一、褐煤红外官能团含量变化 65
    二、秸秆红外官能团含量变化 68
    第四节 秸秆结晶度的变化表征 70
    第五节 褐煤碳骨架结构的变化表征 71
    第六节 底物表面微生物吸附特征 73
    第七节 发酵前后秸秆中纤维素含量的变化特征 76
    一、纤维素测试实验配制及方法 76
    二、纤维素测试结果及分析 76
    第八节 煤的孔隙结构表征 79
    一、孔隙结构测试 79
    二、煤的孔隙结构变化特征 79
    第六章 煤与秸秆产气过程中微生物群落的变化特征 81
    第一节 微生物群落演变分析 81
    一、微生物群落结构测试方法 81
    二、菌群多样性分析 81
    三、细菌群落结构特征分析 82
    四、古菌群落结构特征分析 83
    第二节 菌群在底物上的附着形态分析 84
    一、扫描电镜观察 84
    二、菌群附着特征分析 84
    第三节 不同阶段发酵液的木质素降解酶测试分析 86
    一、酶活性测试 86
    二、木质素降解酶活性的变化特征分析 86
    第七章 厌氧发酵过程中代谢组学特征 88
    第一节 代谢物测试方案 88
    一、代谢物提取 88
    二、LC-MS检测 88
    三、表达量数据预处理 89
    第二节 差异代谢物分析 90
    一、差异代谢物统计 90
    二、OPLS-DA差异分析 92
    三、多组比较分析 93
    四、差异维恩图 95
    五、KEGG差异化合物分类 95
    六、差异代谢物聚类特征 97
    七、差异代谢物重要性分析 99
    八、KEGG拓扑学分析 102
    第八章 不同发酵体系宏基因组学特征 104
    第一节 物种多样性及丰度 104
    一、物种Alpha多样性 106
    二、物种数量分析 106
    三、功能单元聚类热图分析 107
    四、物种组成分析 108
    第二节 功能类群与关键酶基因注释 116
    一、EggNOG功能类群统计 116
    二、CAZy酶家族统计分析 118
    三、糖酵解途径及其相关酶的表达 120
    四、钾离子运输与代谢 122
    五、产甲烷代谢途径关键酶基因 123
    第九章 不同发酵体系气体稳定同位素的变化特征 126
    第一节 气体稳定同位素测试 126
    第二节 发酵不同阶段同位素变化趋势 128
    第三节 甲烷δ??C-CH?和δD-CH?二维协变特征 130
    第四节 表观分馏因子的定性表征 130
    第五节 不同代谢途径比例的定量计算 132
    第十章 煤与秸秆协同发酵利用前景分析与评估 136
    第一节 煤与秸秆协同发酵现场影响因素 136
    一、不同菌源条件对生物产气的影响 136
    二、底物混合程度对生物产气的影响 139
    三、无机矿物对混合发酵生物产气的影响 142
    第二节 煤与秸秆协同发酵对产气抑制的缓解效应 144
    一、秸秆厌氧发酵过程中抑制效应分析 145
    二、褐煤对秸秆产气抑制的缓解 146
    三、缓解组和抑制组小分子有机物GC-MS 表征 146
    四、缓解组和抑制组单糖类中间代谢产物的变化 148
    五、褐煤对稻秆高固消化氨抑制的缓解 149
    六、褐煤对稻秆高固消化酸抑制的缓解 150
    七、缓解组和抑制组的微生物学特征差异 151
    第三节 煤与秸秆协同发酵后的固体残渣发热量分析 155
    一、发热量测试实验装置及原理 155
    二、发热量测试实验结果及分析 155
    三、煤与秸秆协同发酵后的固体残渣燃烧烟气成分分析 156
    四、煤与秸秆协同发酵后的固体残渣燃烧结渣特性分析 158
    五、煤与秸秆协同发酵后的残液驯化再产气特性分析 163
    第四节 现场应用设想 170
    一、煤与秸秆协同发酵地面应用设想 170
    二、煤与秸秆协同发酵矿井应用设想 170
    第十一章 结论与展望 172
    一、主要结论 172
    二、展望 174
    参考文献 175
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