為提高活性炭品質(zhì)而利用真菌預(yù)處理木糖渣的方法
【專利摘要】一種為提高活性炭品質(zhì)而利用真菌預(yù)處理木糖渣的方法，屬于活性炭制備【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明以木糖渣為原料，經(jīng)過真菌棘孢木霉CGM-10，CCTCCNo.M2014001和毛栓菌SEM-6，CCTCCNo.M2014002預(yù)處理3-15天后經(jīng)碳化、活化后制備活性炭，可以明顯降低活化溫度，縮短活化時間，提高木糖渣活性炭的比表面積和中孔比率。與對照相比，活性炭的活化溫度降低50-100℃，活化時間縮短30-90分鐘，比表面積提高20-40%，最可幾孔徑由微孔偏移至中孔。本發(fā)明所提供的預(yù)處理方法具有不污染環(huán)境、處理成本低、能耗低、效果顯著等優(yōu)勢，有利于木糖渣的資源化及高值化利用。
【專利說明】為提高活性炭品質(zhì)而利用真菌預(yù)處理木糖渣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于活性炭制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種為提高活性炭品質(zhì)而利用真菌預(yù)處理木糖渣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]活性炭是利用生物質(zhì)原料如木材、木屑、椰殼及煤碳等原料經(jīng)炭化活化而得到的產(chǎn)品?；钚蕴渴且环N重要的工業(yè)吸附劑，具有極為發(fā)達的微孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)比表面積巨大；活性炭表面上含有(或可以附加)多種官能團，具有催化性能?；钚蕴啃阅芊€(wěn)定，能夠在不同的酸堿、溫度條件下使用，而且具有再生能力。近年來，隨著人民對環(huán)境問題的日益重視，活性炭應(yīng)用范圍愈加廣泛，目前在環(huán)境治理、制藥、化工、食品、冶金、農(nóng)業(yè)等方面均有應(yīng)用。但國產(chǎn)的活性炭普遍存在微孔過多，中孔太少，品質(zhì)不均，而且同時保持高中孔占比和高比表面積很難實現(xiàn)，無法滿足許多需要中孔活性炭的工藝應(yīng)用。
[0003]木糖渣是木糖生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢棄物。據(jù)計算,生產(chǎn)I噸木糖要產(chǎn)生12噸(含水率50%)的木糖渣。目前利用木糖渣制備活性炭的報道較少。顧瑞生等(顧瑞生，古可隆，張?zhí)旖?木糖渣制取粉狀活性炭的研究.林產(chǎn)化學與工業(yè)，1998，18(2): 69-72)采用磷酸法處理木糖渣制備粉狀活性炭，其產(chǎn)品吸附指標達到了 LY216-79標準。中國專利申請書(20121026 4463.X)公開了微生物白腐真菌活酶催化活化煙草基制備活性炭的方法(王星敏，鄭旭煦，胥江河，殷鐘意，伍紹波.微生物白腐真菌活酶催化活化煙草基制備活性炭的方法.中國專利，申請?zhí)?01210264463.X)。該發(fā)明申請書以煙草固體廢棄物為原料，經(jīng)原料預(yù)處理后利用微生物白腐真菌或者酶催化制備煙草活化基，并以其為原料制備活性炭。該方法具有能耗低、無二次污染的特點，所獲得的活性炭產(chǎn)品吸附性能良好，應(yīng)用范圍廣泛。然而，上述方法未指明所用白腐真菌的種類。由于白腐真菌種類眾多，其處理效果亦有區(qū)別，因此該方法的實施效果難以保證。此外，該方法所用酶預(yù)處理技術(shù)未說明纖維素酶和木質(zhì)素酶的性質(zhì)以及來源，其處理方法效果亦難以評估。而且，酶處理方法成本較高，難以大范圍應(yīng)用。目前尚未發(fā)現(xiàn)利用真菌棘孢木霉和毛栓菌聯(lián)合處理木糖渣提高其活性炭產(chǎn)品比表面積的報道。
[0004]中國專利申請書(201310054469.9 )公開了混菌固態(tài)發(fā)酵預(yù)處理稻殼制備稻殼灰活性炭的方法，其特征是在稻殼發(fā)酵培養(yǎng)基中，先接種白腐真菌，再接種綠色木霉或黑曲霉或里氏木霉或康氏木霉或青霉，混菌固態(tài)發(fā)酵后干餾制備稻殼灰活性炭。該發(fā)明主要是先利用白腐菌對稻殼進行處理后再用霉菌進行處理，其過程持續(xù)時間較長且操作復(fù)雜。稻殼中氧化硅含量高，碳含量較低，活性炭產(chǎn)品必然雜質(zhì)含量高，均勻性不佳。且該專利無活化劑處理，只是通過干餾煅燒獲得活性炭，工藝粗糙。另外，該專利并未對所獲產(chǎn)品品質(zhì)進行描述，無法判斷混菌發(fā)酵預(yù)處理可以獲得有益效果。且預(yù)處理工藝需要加入硫酸銨、磷酸二氫鉀、硫酸鎂、吐溫等，處理成本也較高，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。
[0005]綜上所述，目如尚未有直接用毛檢菌和棘抱木霉混合菌液處理木糖禮:制備聞品質(zhì)活性炭的報道。本發(fā)明通過將專利保藏菌株毛栓菌SEM-6和棘孢木霉CGM-10混合液體發(fā)酵種子接種到木糖渣基質(zhì)中對其進行預(yù)處理后制備活性炭，可以明顯提高活性炭產(chǎn)品品質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種為提高活性炭品質(zhì)而利用真菌預(yù)處理木糖渣的方法，主要采用真菌棘孢木霉CGM-10 (CCTCC N0.M 2014001 )和毛栓菌SEM-6 (CCTCC N0.M2014002)對木糖潘進彳丁預(yù)處理從而提聞活性炭廣品品質(zhì)。
[0007]本發(fā)明所用棘抱木霉CGM-10,拉丁文學名asperellum CGM-10,該菌株已于2014年I月6日保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心(CCTCC)，地址為武漢市武昌珞珈山武漢大學，保藏編號 CCTCC N0.M 2014001 (.Trichoderma asperellum CGM-10)?
[0008]本發(fā)明所用毛栓菌SEM-6,拉丁文學名trogii SEM-6,該菌株已于2014年I月6日保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心(CCTCC)，地址為武漢市武昌珞珈山武漢大學，保藏編號為 CCTCC N0.M 2014002 (.Trametes trogii SEM-6)。
[0009]所述棘孢木霉和毛栓菌活化培養(yǎng)基包括:土豆提取液200克(煮汁，八層紗布過濾)，葡萄糖20克，自來水1000毫升，瓊脂20克，pH5.0。其中土豆提取液是指，土豆200克，切塊煮沸30分鐘后用細紗布(80-150目)過濾后所得澄清提取液。
[0010]本發(fā)明所述木糖渣是以玉米芯生產(chǎn)木糖過程中產(chǎn)生的木糖渣為原料，即是指玉米芯經(jīng)稀酸處理提取木糖后的殘余物。其主要獲得過程如下:玉米芯洗凈后干燥粉碎至粒度為3-5毫米，然后投入處理罐中，加入其體積1-3倍量的清水，加熱至100°c蒸煮90分鐘，排水后再加入5倍料重、濃度為2-3%的鹽酸，在120°C _130°C，壓力為0.1兆帕下水解3_5小時后加入波美度17的碳酸鈣乳液進行中和，調(diào)控pH至4.0左右，過濾除渣即得木糖渣。木糖渣經(jīng)脫水后獲得含水量70%左右的木糖渣，并經(jīng)過烘、曬處理可獲得含水量20%-50%的木糖渣。
[0011 ] 如無特殊說明，本發(fā)明中原料用量均為重量份。
[0012]一種為提高活性炭品質(zhì)而利用真菌預(yù)處理木糖渣的方法，它主要由如下步驟組成:(I)平板培養(yǎng)；采用馬鈴薯葡萄糖瓊脂(PDA)培養(yǎng)基；PDA培養(yǎng)基配方為:土豆200克(煮汁，八層紗布過濾)，葡萄糖20克，瓊脂20克，加去離子水至1000毫升，pH自然。上述培養(yǎng)基經(jīng)121°C滅菌30分鐘后倒平板，冷卻后接種棘孢木霉CGM-10 {Trichoderma asperellumCGM-10) CCTCC Νο.Μ2014001 和毛栓菌 SEM-6 (.Trametes trogii SEM-6) CCTCC N0.M2014002菌絲體，在30°C條件下培養(yǎng)5_7天，獲得接種平板；
(2)液體發(fā)酵種子；液體種子培養(yǎng)基(克每升):葡萄糖20，豆柏5，酵母粉1，磷酸二氫鉀1，七水硫酸鎂0.5，初始pH 4-7，搖床轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)每分鐘，從接種平板接種菌株棘孢木霉CGM-10和毛栓菌SEM-6，其中棘孢木霉CGM-10孢子接種量為每50毫升液體種子培養(yǎng)基IO7個，毛栓菌SEM-6孢子接種量為每50毫升液體種子培養(yǎng)基IO8個。培養(yǎng)時間為48-72小時，獲得液體發(fā)酵種子；
(3)混合液體發(fā)酵種子；將步驟(2)中獲得的含有棘孢木霉的液體發(fā)酵種子和含有毛栓菌的液體發(fā)酵種子進行混合，按照重量份計，棘孢木霉液體種子和毛栓菌液體種子比例為0.1-1:1，混合均勻后獲得混合液體發(fā)酵種子；
(4)接種；木糖渣(含水量40-70%)調(diào)節(jié)pH值為3.5-4.5，經(jīng)121°C滅菌30-60分鐘，接種步驟(3)中獲得的液體發(fā)酵種子；其接種比例為100份木糖渣接種2-8份含有棘孢木霉和毛栓菌的混合液體發(fā)酵種子，獲得木糖渣預(yù)處理基質(zhì)；
(5)木糖渣的生物預(yù)處理；步驟(5)中獲得的木糖渣預(yù)處理基質(zhì)在25-30°C條件下培養(yǎng)5-15天，獲得經(jīng)生物預(yù)處理的木糖渣；
(6)炭化；將步驟(5)中獲得的經(jīng)生物預(yù)處理的木糖渣在105°C下烘干，烘干后的木糖渣放進火化爐，使活化爐以20°C每分鐘的升溫速率由室溫升溫至400°C，保持400°C下炭化I小時，獲得炭化料；
(7)活化:使活化爐以20°C每分鐘的升溫速率升溫至最高溫度600-900°C，然后通入
0.2-1.0升每分鐘的水蒸氣，在最高溫度活化20-180分鐘，然后停止通入水蒸氣，并關(guān)閉加熱活化爐。自然冷卻至20°C左右，獲得活性炭粗料；
(8)酸洗；將步驟(7)獲得的活性炭粗料用10%體積比的鹽酸溶液煮沸后沉淀、過濾，再煮沸、過濾，反復(fù)3-5次。然后換用自來水再煮沸后沉淀、過濾，再煮沸、過濾，反復(fù)多次，直至活性炭水洗液PH值為中性時停止，105°C下烘干至水分含量低于5%，獲得最終產(chǎn)物活性炭。
[0013]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明以菌株棘孢木霉asperellum ) CGM-10和毛栓菌trogii)SEM-6混合預(yù)處理木糖洛,然后制備成活性炭。雙菌混合預(yù)處理工藝中菌絲破壞了木糖渣中木質(zhì)纖維素的結(jié)構(gòu)，且雙菌生長過程中分泌的酶會水解部分纖維素和木質(zhì)素形成空隙，這增加了活化劑水蒸氣滲透進入木糖渣的深度，縮短了滲透時間，提高了木糖渣內(nèi)表面水蒸氣的吸附量，使得活化反應(yīng)在低溫段就得以普遍展開。因此制備工藝過程中可以明顯降低活化溫度和縮短活化時間，而且比表面積和得率都得到很大的提高，中孔也顯著增多。這不但提高了活性炭的品質(zhì)，而且節(jié)約了制備過程中的能源消耗。本發(fā)明是針對水蒸氣活化制備活性炭工藝進行的改善，不僅有利于促進環(huán)保型活化劑的推廣使用，而且成本低廉。另外，增加的預(yù)處理過程無污染，能耗低，成本低。這都增加了活性炭產(chǎn)品的市場競爭力。本發(fā)明公開了一種以提高活性炭品質(zhì)而利用真菌預(yù)處理木糖渣的方法,所采用真菌為棘孢木霉CGM-10，CCTCC N0.M 2014001和毛栓菌SEM-6，CCTCC N0.M2014002，處理原料為木糖渣。經(jīng)處理后木糖渣活性炭產(chǎn)品比表面積能夠提高10-40%，得率提高5-15%，最可幾孔徑由微孔向中孔偏移，中孔比率明顯提高，活化溫度降低50-100°C，活化時間縮短30-90分鐘，有著很強的應(yīng)用價值。
【具體實施方式】
[0014]實施例1
一種為提高活性炭品質(zhì)而利用真菌預(yù)處理木糖渣的方法，它由如下步驟組成:采用PDA培養(yǎng)基 經(jīng)121 °C滅菌30分鐘后倒平板，冷卻后接種棘孢木霉CGM-10 (CCTCCN0.M2014001)毛栓菌SEM-6 (CCTCC N0.M 2014002)菌絲體，在30°C條件下培養(yǎng)5天，獲得接種平板。從接種平板接種菌株棘孢木霉CGM-10毛栓菌SEM-6，其中棘孢木霉CGM-10孢子接種量為IO7個每50毫升液體種子培養(yǎng)基,毛栓菌SEM-6孢子接種量為IO8個每50毫升液體種子培養(yǎng)基。培養(yǎng)48小時，獲得液體發(fā)酵種子。將含有棘孢木霉的液體發(fā)酵種子和含有毛栓菌的液體發(fā)酵種子進行混合，按照重量份計，棘孢木霉液體種子和毛栓菌液體種子比例為0.1:1，混合均勻后獲得混合液體發(fā)酵種子。
[0015]將木糖渣(含水量40%)調(diào)節(jié)pH值為3.5，經(jīng)121°C滅菌30分鐘，接種混合液體發(fā)酵種子，接種比例為100份木糖渣接種2份含有棘孢木霉和毛栓菌的混合液體發(fā)酵種子，獲得木糖渣預(yù)處理基質(zhì)。將木糖渣預(yù)處理基質(zhì)在25°C條件下培養(yǎng)5天，獲得經(jīng)生物預(yù)處理的木糖渣。
[0016]將經(jīng)生物預(yù)處理的木糖渣在105°C下烘干，烘干后的木糖渣放進火化爐，使活化爐以20°C每分鐘的升溫速率由室溫升溫至400°C，保持400°C下炭化I小時，獲得炭化料；再使活化爐以20°C每分鐘的升溫速率升溫至最高溫度600°C，然后通入0.2升每分鐘的水蒸氣，在最高溫度活化180分鐘。然后停止通入水蒸氣，并關(guān)閉加熱活化爐，自然冷卻至20°C左右，獲得活性炭粗料。
[0017]將活性炭粗料用10%體積比的鹽酸溶液煮沸后沉淀、過濾，再煮沸、過濾，反復(fù)3-5次。然后換用自來水再煮沸后沉淀、過濾，再煮沸、過濾，反復(fù)多次，直至活性炭水洗液PH值為中性時停止，105°C下烘干至水分含量低于5%，獲得最終產(chǎn)物活性炭。
[0018]此條件下獲得的活性炭比表面積為573平方米每克，最可幾孔徑53.5納米，得率47%。 [0019]木糖渣是指玉米芯經(jīng)稀酸處理提取木糖后的殘余物，其主要獲得過程如下:玉米芯洗凈后干燥粉碎至粒度為3-5毫米，然后投入處理罐中，加入其體積1-3倍量的清水，加熱至100°C蒸煮90分鐘，排水后再加入5倍料重、濃度為2-3%的鹽酸，在120°C _130°C，壓力為0.1兆帕下水解3-5小時后加入波美度17的碳酸鈣乳液進行中和，調(diào)控pH至4.0左右，過濾除渣即得木糖渣。木糖渣經(jīng)脫水后獲得含水量70%左右的木糖渣，并經(jīng)過烘、曬處理可獲得含水量20%-50%的木糖渣。
[0020]實施例2
一種為提高活性炭品質(zhì)而利用真菌預(yù)處理木糖渣的方法，它由如下步驟組成:采用PDA培養(yǎng)基經(jīng)121 °C滅菌30分鐘后倒平板，冷卻后接種棘孢木霉CGM-10 (CCTCCN0.M2014001)毛栓菌SEM-6 (CCTCC N0.M 2014002)菌絲體，在30°C條件下培養(yǎng)7天，獲得接種平板。從接種平板接種菌株棘孢木霉CGM-10和毛栓菌SEM-6，其中棘孢木霉CGM-10孢子接種量為IO7個每50毫升液體種子培養(yǎng)基,毛栓菌SEM-6孢子接種量為IO8個每50暈升液體種子培養(yǎng)基。培養(yǎng)72小時,獲得液體發(fā)酵種子。將含有棘孢木霉的液體發(fā)酵種子和含有毛栓菌的液體發(fā)酵種子進行混合，按照重量份計，棘孢木霉液體種子和毛栓菌液體種子比例為1:1，混合均勻后獲得混合液體發(fā)酵種子。
[0021]木糖渣是指玉米芯經(jīng)稀酸處理提取木糖后的殘余物。處理過程與實施例1相同，不再贅述。
[0022]將木糖渣(含水量70%)調(diào)節(jié)pH值為4.5，經(jīng)121°C滅菌60分鐘，接種混合液體發(fā)酵種子，接種比例為100份木糖渣接種6份含有棘孢木霉和毛栓菌的混合液體發(fā)酵種子，獲得木糖渣預(yù)處理基質(zhì)。將木糖渣預(yù)處理基質(zhì)在25°C條件下培養(yǎng)15天，獲得經(jīng)生物預(yù)處理的木糖渣。
[0023]將經(jīng)生物預(yù)處理的木糖渣在105°C下烘干，烘干后的木糖渣放進火化爐，使活化爐以20°C每分鐘的升溫速率由室溫升溫至400°C，保持400°C下炭化I小時，獲得炭化料；再使活化爐以20°C每分鐘的升溫速率升溫至最高溫度900°C，然后通入1.0升每分鐘的水蒸氣，在最高溫度活化20分鐘，然后停止通入水蒸氣，并關(guān)閉加熱活化爐。自然冷卻至20°C左右，獲得活性炭粗料。[0024]將活性炭粗料用10%體積比的鹽酸溶液煮沸后沉淀、過濾，再煮沸、過濾，反復(fù)3-5次。然后換用自來水再煮沸后沉淀、過濾，再煮沸、過濾，反復(fù)多次，直至活性炭水洗液PH值為中性時停止，105°C下烘干至水分含量低于5%，獲得最終產(chǎn)物活性炭。
[0025] 此條件下獲得的活性炭比表面積為1096平方米每克，最可幾孔徑8.9納米，得率23%。
[0026]實施例3
一種為提高活性炭品質(zhì)而利用真菌預(yù)處理木糖渣的方法，采用PDA培養(yǎng)基經(jīng)121°C滅菌30分鐘后倒平板，冷卻后接種棘孢木霉CGM-10 (CCTCC N0.M2014001)毛栓菌SEM-6(CCTCC N0.M 2014002)菌絲體，在30°C條件下培養(yǎng)6天，獲得接種平板。從接種平板接種菌株棘孢木霉CGM-10和毛栓菌SEM-6，其中棘孢木霉CGM-10孢子接種量為IO7個每50毫升液體種子培養(yǎng)基，毛栓菌SEM-6孢子接種量為IO8個每50毫升液體種子培養(yǎng)基。培養(yǎng)60小時，獲得液體發(fā)酵種子。將含有棘孢木霉的液體發(fā)酵種子和含有毛栓菌的液體發(fā)酵種子進行混合，按照重量份計，棘孢木霉液體種子和毛栓菌液體種子比例為0.7:1，混合均勻后獲得混合液體發(fā)酵種子。
[0027]木糖渣是指玉米芯經(jīng)稀酸處理提取木糖后的殘余物。處理過程與實施例1相同，不再贅述。
[0028]將木糖渣(含水量60%)調(diào)節(jié)pH值為4，經(jīng)121°C滅菌30分鐘，接種混合液體發(fā)酵種子，接種比例為100份木糖渣接種2份含有棘孢木霉和毛栓菌的混合液體發(fā)酵種子，獲得木糖渣預(yù)處理基質(zhì)。將木糖渣預(yù)處理基質(zhì)在25°C條件下培養(yǎng)8天，獲得經(jīng)生物預(yù)處理的木糖渣。
[0029]將經(jīng)生物預(yù)處理的木糖渣在105°C下烘干，烘干后的木糖渣放進火化爐，使活化爐以20°C每分鐘的升溫速率由室溫升溫至400°C，保持400°C下炭化I小時，獲得炭化料；再使活化爐以20°C每分鐘的升溫速率升溫至最高溫度800°C，然后通入0.5升每分鐘的水蒸氣，在最高溫度活化90分鐘，然后停止通入水蒸氣，并關(guān)閉加熱活化爐。自然冷卻至20°C左右，獲得活性炭粗料。
[0030]將活性炭粗料用10%體積比的鹽酸溶液煮沸后沉淀、過濾，再煮沸、過濾，反復(fù)3-5次。然后換用自來水再煮沸后沉淀、過濾，再煮沸、過濾，反復(fù)多次，直至活性炭水洗液PH值為7.0左右時停止，105°C下烘干至水分含量低于5%，獲得最終產(chǎn)物活性炭。
[0031]此條件下獲得的活性炭比表面積為1156平方米每克，最可幾孔徑26.5納米，得率41%。
[0032]實施例4
一種為提高活性炭品質(zhì)而利用真菌預(yù)處理木糖渣的方法，采用PDA培養(yǎng)基經(jīng)121°C滅菌30分鐘后倒平板，冷卻后接種棘孢木霉CGM-10 (CCTCC N0.M2014001)毛栓菌SEM-6(CCTCC N0.M 2014002)菌絲體，在30°C條件下培養(yǎng)7天，獲得接種平板。從接種平板接種菌株棘孢木霉CGM-10毛栓菌和SEM-6，其中棘孢木霉CGM-10孢子接種量為IO7個每50毫升液體種子培養(yǎng)基，毛栓菌SEM-6孢子接種量為IO8個每50毫升液體種子培養(yǎng)基。培養(yǎng)48小時，獲得液體發(fā)酵種子。將含有棘孢木霉的液體發(fā)酵種子和含有毛栓菌的液體發(fā)酵種子進行混合，按照重量份計，棘孢木霉液體種子和毛栓菌液體種子比例為0.5:1，混合均勻后獲得混合液體發(fā)酵種子。[0033]木糖渣是指玉米芯經(jīng)稀酸處理提取木糖后的殘余物。處理過程與實施例1相同，不再贅述。
[0034]將木糖渣(含水量60%)調(diào)節(jié)pH值為4，經(jīng)121°C滅菌30分鐘，接種混合液體發(fā)酵種子，接種比例為100份木糖渣接種2份含有棘孢木霉和毛栓菌的混合液體發(fā)酵種子，獲得木糖渣預(yù)處理基質(zhì)。將木糖渣預(yù)處理基質(zhì)在25°C條件下培養(yǎng)8天，獲得經(jīng)生物預(yù)處理的木糖渣。
[0035]將經(jīng)生物預(yù)處理的木糖渣在105°C下烘干，烘干后的木糖渣放進火化爐，使活化爐以20°C每分鐘的升溫速率由室溫升溫至400°C，保持400°C下炭化I小時，獲得炭化料；再使活化爐以20°C每分鐘的升溫速率升溫至最高溫度800°C，然后通入0.4升每分鐘的水蒸氣，在最高溫度活化60分鐘，然后停止通入水蒸氣，并關(guān)閉加熱活化爐。自然冷卻至20°C左右，獲得活性炭粗料。
[0036]將活性炭粗料用10%體積比的鹽酸溶液煮沸后沉淀、過濾，再煮沸、過濾，反復(fù)3-5次。然后換用自來水再煮沸后沉淀、過濾，再煮沸、過濾，反復(fù)多次，直至活性炭水洗液PH值為中性時停止，105°C下烘干至水分含量低于5%，獲得最終產(chǎn)物活性炭。
[0037]此條件下獲得的活性炭比表面積為1122平方米每克，最可幾孔徑33.0納米，得率39%。
[0038]實施例5 (對比例)
木糖渣是指玉米芯經(jīng)稀酸處理 提取木糖后的殘余物。處理過程與實施例1相同，不再贅述。
[0039]將未經(jīng)任何生物預(yù)處理的木糖渣在105°C下烘干，烘干后的木糖渣放進火化爐，使活化爐以20°C每分鐘的升溫速率由室溫升溫至400°C，保持400°C下炭化I小時，獲得炭化料；再使活化爐以20°C每分鐘的升溫速率升溫至最高溫度800°C，然后通入0.5升每分鐘的水蒸氣，在最高溫度活化90分鐘，然后停止通入水蒸氣，并關(guān)閉加熱活化爐。自然冷卻至20 V左右，獲得活性炭粗料。
[0040]將活性炭粗料用10%體積比的鹽酸溶液煮沸后沉淀、過濾，再煮沸、過濾，反復(fù)3-5次。然后換用自來水再煮沸后沉淀、過濾，再煮沸、過濾，反復(fù)多次，直至活性炭水洗液PH值為中性時停止，105°C下烘干至水分含量低于5%，獲得最終產(chǎn)物活性炭。
[0041]此條件下獲得的活性炭比表面積為865平方米每克，最可幾孔徑1.3納米，得率31%。
[0042]實施例6 (對比例)
木糖渣是指玉米芯經(jīng)稀酸處理提取木糖后的殘余物。處理過程與實施例1相同，不再贅述。
[0043]將未經(jīng)任何生物預(yù)處理的木糖渣在105°C下烘干，烘干后的木糖渣放進火化爐，使活化爐以20°C每分鐘的升溫速率由室溫升溫至400°C，保持400°C下炭化I小時，獲得炭化料；再使活化爐以20°C每分鐘的升溫速率升溫至最高溫度800°C，然后通入0.4升每分鐘的水蒸氣，在最高溫度活化60分鐘，然后停止通入水蒸氣，并關(guān)閉加熱活化爐。自然冷卻至20 V左右，獲得活性炭粗料。
[0044]將活性炭粗料用10%體積比的鹽酸溶液煮沸后沉淀、過濾，再煮沸、過濾，反復(fù)3-5次。然后換用自來水再煮沸后沉淀、過濾，再煮沸、過濾，反復(fù)多次，直至活性炭水洗液PH值為中性時停止，105°C下烘干至水分含量低于5%，獲得最終產(chǎn)物活性炭。
[0045]此條件下獲得的活性炭比表面積為802平方米每克，最可幾孔徑0.9納米，得率35%。
[0046]實施例7 (對比例)
木糖渣是指玉米芯經(jīng)稀酸處理提取木糖后的殘余物。處理過程與實施例1相同，不再贅述。
[0047]一種利用真菌預(yù)處理木糖渣制備活性炭的方法，它由如下步驟組成:步驟一，將白腐真菌變色栓菌(rraites versicolor^ CGMCC 5.0048接入木糖渣發(fā)酵培養(yǎng)基中，溫度250C，發(fā)酵9天得到初步經(jīng)生物預(yù)處理的木糖渣，培養(yǎng)基含水量為50%，接種物孢子懸液濃度為IO7個每毫升，接種體積為實際培養(yǎng)基體積的5%。其中木糖渣發(fā)酵培養(yǎng)基由如下組分重量百分比組成:木糖渣10%，硫酸銨3%，硫酸二氫鉀3%，硫酸鎂3%，吐溫80 3%，pH4，其余為水；步驟二，將綠色木霉(斤icAoiferffla viride) CGMCC 3.5455接入步驟一的初步經(jīng)生物預(yù)處理的木糖渣中，溫度25°C培養(yǎng)7天，以孢子懸液接種，孢子懸液濃度為IO7個每毫升，接種體積為培養(yǎng)基實際體積的5% ;處理后獲得經(jīng)生物預(yù)處理的木糖渣。步驟三，碳化制備木糖渣灰活性炭:首先對步驟二經(jīng)生物預(yù)處理的的木糖渣脫水，脫水溫度為120°C，時間60分鐘。然后對脫水木糖渣進行預(yù)碳化，預(yù)碳化溫度260°C，時間60分鐘，然后對木糖渣進行碳化，碳化溫度450分鐘，時間75分鐘，最后對碳化后木糖渣煅燒，煅燒溫度600度，時間120分鐘。獲得最終產(chǎn)物活性炭。
[0048]此條件下獲得的活性炭比表面積為273平方米每克，最可幾孔徑2.3納米，得率43%。
[0049]木糖渣是指玉米芯經(jīng)稀酸處理提取木糖后的殘余物，其主要獲得過程如下:玉米芯洗凈后干燥粉碎至粒度為3-5毫米，然后投入處理罐中，加入其體積1-3倍量的清水，加熱至100°C蒸煮90分鐘，排水后再加入5倍料重、濃度為2-3%的鹽酸，在120°C _130°C，壓力為0.1兆帕下水解3-5小時后加入波美度17的碳酸鈣乳液進行中和，調(diào)控pH至4.0左右，過濾除渣即得木糖渣。木糖渣經(jīng)脫水后獲得含水量70%左右的木糖渣，并經(jīng)過烘、曬處理可獲得含水量20%-50%的木糖渣。
【權(quán)利要求】
1.一種為提高活性炭品質(zhì)而利用真菌預(yù)處理木糖渣的方法，其特征是它主要由如下步驟組成:(I)平板培養(yǎng)；采用PDA培養(yǎng)基；PDA培養(yǎng)基配方為:土豆200克(煮汁，八層紗布過濾)，葡萄糖20克，瓊脂20克，加去離子水至1000毫升，pH自然；上述培養(yǎng)基經(jīng)121 °C滅菌30分鐘后倒平板,冷卻后接種棘抱木霉CGM-10 (.Trichoderma asperellum CGM-10Trichoderma asperellum CGM-10 )CCTCC N0.M 2014001 和毛栓菌 SEM_6(trogiiSEM-6) CCTCC N0.M 2014002菌絲，在30°C條件下培養(yǎng)5_7天，獲得接種平板； (2)液體發(fā)酵種子；液體種子培養(yǎng)基以克每升為單位:葡萄糖20，豆柏5，酵母粉1，磷酸二氫鉀1，七水硫酸鎂0.5，初始pH 4-7，搖床轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)每分鐘，從接種平板接種菌株棘孢木霉CGM-10和毛栓菌SEM-6，其中棘孢木霉CGM-10孢子接種量為IO7個每50毫升液體種子培養(yǎng)基，毛栓菌SEM-6孢子接種量為IO8個每50毫升液體種子培養(yǎng)基；培養(yǎng)時間為48-72小時，獲得液體發(fā)酵種子； (3)混合液體發(fā)酵種子；將步驟(2)中獲得的含有棘孢木霉的液體發(fā)酵種子和含有毛栓菌的液體發(fā)酵種子進行混合，按照重量份計，棘孢木霉液體種子和毛栓菌液體種子比例為0.1-1:1，混合均勻后獲得混合液體發(fā)酵種子； (4)接種；將含水量40-70%的木糖渣調(diào)節(jié)pH值為3.5-4.5，經(jīng)121°C滅菌30-60分鐘，接種步驟(3)中獲得的混合液體發(fā)酵種子；其接種比例為100份木糖渣接種2-8份含有棘孢木霉和毛栓菌的混合液體發(fā)酵種子，獲得木糖渣預(yù)處理基質(zhì)； (5)木糖渣的生物預(yù)處理；步驟(5)中獲得的木糖渣預(yù)處理基質(zhì)在25-30°C條件下培養(yǎng)5-15天，獲得經(jīng)生物預(yù)處理的木糖渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種為提高活性炭品質(zhì)而利用真菌預(yù)處理木糖渣的方法，其特征是它還包括如下后續(xù)步驟:(6)炭化；將步驟(5)中獲得的經(jīng)生物預(yù)處理的木糖渣在105°C下烘干，烘干后的木糖渣放進火化爐，使活化爐以20°C每分鐘的升溫速率由室溫升溫至400°C，保持400°C下炭化I小時，獲得炭化料； (7)活化:使活化爐以20°C每分鐘的升溫速率升溫至最高溫度600-900°C，然后通入0.2-1.0升每分鐘的水蒸氣，在最高溫度活化20-180分鐘，然后停止通入水蒸氣，并關(guān)閉加熱活化爐；自然冷卻至20°C左右，獲得活性炭粗料； (8)酸洗；將步驟(7)獲得的活性炭粗料用10%體積比的鹽酸溶液煮沸后沉淀、過濾，再煮沸、過濾，反復(fù)3-5次；然后換用自來水再煮沸后沉淀、過濾，再煮沸、過濾，反復(fù)多次，直至活性炭水洗液PH值為中性時停止，105°C下烘干至水分含量低于5%，獲得最終產(chǎn)物活性炭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種為提高活性炭品質(zhì)而利用真菌預(yù)處理木糖渣的方法，其特征是它以玉米芯生產(chǎn)木糖過程中產(chǎn)生的木糖渣為原料。
【文檔編號】C12R1/645GK103923843SQ201410162094
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】司洪宇, 梁曉輝, 張曉東, 華棟梁, 張 杰, 金付強, 孟光范, 陳雷 申請人:山東省科學院能源研究所