秸秆规模化厌氧发酵制沼气是最为有效资源化利用方法之一。由于秸秆木质纤维素含量高,直接对其进行厌氧发酵,不仅发酵速度慢、产气量少,而且利用率低。因此,需要对其进行适当的预处理,以提高其可利用性。本文针对秸秆难水解的问题,从原料特性和预处理两方面,对改善秸秆性质的保质贮存（或称青贮）方法以及提高可生化性的可溶化方法进行了探讨。实验将鲜玉米秸秆切成1-3 cm的小段,通过添加硝酸、乙酸和氨水等添加剂对切段后秸秆进行青贮。此外,还利用家用榨汁机,对切段后的秸秆进行榨汁处理,并以乙酸作为添加剂对秸秆榨汁渣进行青贮。通过分析青贮期完成后秸秆组成的变化,对青贮效果进行了初步评价。结果表明,与风干杆相比,青贮秸秆的木质素含量降低了12.3-25.8%,结晶度指数降低了4.4-20.1%。对上述青贮秸秆进行高温热水预处理,并与风干秸秆在相同反应条件下的处理效果进行比较。结果发现,乙酸组青贮秸秆的总糖得率最大值是风干秸秆最大值的2.4倍。采用ZnCl2, FeSO4, Fe2（SO4）3, FeCl3和Fe（NO3）3作为催化剂对对照组（无添加剂）青贮秸秆进行催化水解,研究发现,硝酸铁对秸秆中半纤维素水解的催化效果最好。利用硝酸铁对氨水组（添加氨水）青贮秸秆进行处理,并对硝酸铁浓度、反应时间和反应温度进行了优化。结果表明,硝酸铁为0.05 M,在150℃下,处理10 min时,水解液中的木糖产率达到91.8%理论木糖值,水解液中总糖浓度为33.48 g/L,糠醛浓度仅为0.03 g/L。为了进一步提高秸秆水解效率,降低催化剂用量,本研究还探索了秸秆经不同溶液低温浸泡,再对浸泡后的渣进行高温硝酸铁催化水解的两步处理法。结果表明,Tween-80溶液和去离子水作为低温浸泡液的两步处理法的总糖得率比直接硝酸铁处理法分别提高了17.5%和12.1%,硝酸铁用量分别减少了31.9和28.3%,而氨水作为浸泡液的两步处理法总糖得率小于直接处理法。虽然Tween-80浸泡处理效果比去离子水稍好,但考虑到Tween-80的添加会增加试剂成本,因此,去离子水是比较适宜的低温浸泡液。此外,还利用去离子水作为低温浸泡液的两步处理法对不同的秸秆进行了处理,均取得了较好的水解效果。本文还对硝酸铁催化对照组和硝酸组（添加硝酸）青贮秸秆中的半纤维素水解动力学进行了研究。采用Seaman模型对实验数据进行分析,得到木糖的生成速率和降解速率。结果表明,Saeman模型能够很好的预测硝酸铁催化青贮玉米秸秆中半纤维素的水解反应。并应用阿累尼乌斯方程计算出对照组和硝酸组青贮秸秆的半纤维素水解活化能分别为44.4和3.1 kJ/mol。
