秸稈類(lèi)水解液脫除發(fā)酵抑制物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于秸桿類(lèi)木質(zhì)纖維素原料綜合開(kāi)發(fā)利用領(lǐng)域，具體涉及一種活性炭和凹土復(fù)配處理秸桿類(lèi)水解液發(fā)酵抑制物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著傳統(tǒng)化石能源日益枯竭，環(huán)境污染問(wèn)題日益加劇，人們逐漸把目光關(guān)注在新能源和可再生能源上。木質(zhì)纖維素類(lèi)生物質(zhì)資源具有來(lái)源廣、數(shù)量大、可再生等突出優(yōu)點(diǎn)，已成為研究熱點(diǎn)。我國(guó)作為傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國(guó)，具有豐富的秸桿類(lèi)木質(zhì)纖維素生物質(zhì)；廣大農(nóng)村地區(qū)處理農(nóng)業(yè)廢棄物秸桿的普遍方式是將秸桿直接焚燒，不但利用效率低，而且污染環(huán)境，危害生態(tài)平衡。木質(zhì)纖維素類(lèi)物質(zhì)主要包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。纖維素是排列規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)，主要由葡萄糖聚合而成，半纖維素主要由木糖、阿拉伯糖和甘露糖聚合而成。通過(guò)水解，纖維素和半纖維素可以釋放出糖單元，大多數(shù)微生物可以代謝這些葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和甘露糖等糖單元，將其轉(zhuǎn)化成重要的化工產(chǎn)品如微生物油脂、細(xì)菌纖維素、丁醇、乙醇、氫氣、沼氣等。生化轉(zhuǎn)化法利用木質(zhì)纖維素已經(jīng)成為生物質(zhì)化工技術(shù)領(lǐng)域的重要研究課題。在酸水解條件下，秸桿中的半纖維素和纖維素水解會(huì)得到戊糖和己糖，秸桿中的木質(zhì)素則會(huì)發(fā)生降解反應(yīng)得到復(fù)雜的酚類(lèi)化合物(香草醛、丁香醛等)；同時(shí)戊糖和己糖會(huì)發(fā)生一定程度的降解，產(chǎn)生許多發(fā)酵抑制物，主要包括有機(jī)酸類(lèi)(甲酸、乙酸、乙酰丙酸等)、醛類(lèi)(5-羥甲基糠醛、糠醛等)兩大類(lèi)。這些副產(chǎn)物的存在，對(duì)于后續(xù)的生物發(fā)酵具有強(qiáng)烈的抑制作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于:提供一種秸桿類(lèi)水解液脫除發(fā)酵抑制物的方法，活性炭與有機(jī)改性凹土復(fù)配對(duì)制備的水解液進(jìn)行脫毒處理，去除大部分的發(fā)酵抑制物，得到的水解液作為微生物生長(zhǎng)的發(fā)酵培養(yǎng)基，為降低微生物發(fā)酵成本提供一個(gè)可行的途徑。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是該秸桿類(lèi)水解液脫除發(fā)酵抑制物的方法包括以下步驟:
(1)利用CaO將處理前的秸桿水解液pH調(diào)至3.0-7.0,靜置沉淀后用真空抽濾法進(jìn)行固液分離；
(2)稱(chēng)量活性炭與有機(jī)改性凹土，混合，其混合質(zhì)量比為3:1?1:3 ;其中，有機(jī)改性凹土采用十八烷基三甲基氯化銨進(jìn)行改性；
(3)取步驟(1)處理后的秸桿水解液，活性炭/有機(jī)改性凹土的混合物以水解液質(zhì)量的
0.5%?3.0%加入水解液中，置于溫度為25 ° C?80 ° C的恒溫水浴搖床中進(jìn)行吸附脫毒，脫毒時(shí)間為〇.5h?3h ;
(4)脫毒處理完成后，冷卻至常溫，固液分離。
[0005]其中，所處理的秸桿水解液中秸桿為小麥秸桿、甘蔗渣、玉米秸桿、稻草中的一種。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:對(duì)秸桿水解液進(jìn)行脫毒處理，去除大部分的發(fā)酵抑制物，減少了纖維素生物質(zhì)稀酸水解副產(chǎn)物的含量，對(duì)秸桿水解液中的糖類(lèi)物質(zhì)損失不大，得到的水解液作為微生物生長(zhǎng)的發(fā)酵培養(yǎng)基，縮短了發(fā)酵周期，提高了發(fā)酵效率，降低秸桿水解液脫毒成本和微生物發(fā)酵成本。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是不同脫毒順序?qū)π←湕U水解液脫毒效果的影響。
【具體實(shí)施方式】
[0008]下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)解決方案，這些實(shí)施例不能理解為是對(duì)技術(shù)方案的限制。
[0009]實(shí)施例1:利用CaO將處理前的小麥秸桿水解液pH調(diào)至5.0，靜置沉淀后用真空抽濾法進(jìn)行固液分離；稱(chēng)量活性炭與有機(jī)改性凹土，以質(zhì)量比1:1混合；量取40g水解液，以水解液質(zhì)量的1.0%將活性炭與有機(jī)改性凹土的混合物加入秸桿水解液中，置于水浴鍋中，溫度50。C吸附lh;吸附完成后，冷卻至常溫，固液分離。
[0010]利用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定水解液脫色率為61.5%，利用液相色譜法測(cè)定總糖回收率為92.3%，甲酸、乙酸和乙酰丙酸去除率分別為9.4%，8.6%和9.3%，HMF和糠醛去除率分別為10.0%和13.6%ο
[0011]實(shí)施例2:利用CaO將處理前的玉米稻桿水解液pH調(diào)至3.0，靜置沉淀后用真空抽濾法進(jìn)行固液分離；稱(chēng)量活性炭與有機(jī)改性凹土，以質(zhì)量比3:1混合；量取40g水解液，以水解液質(zhì)量的0.5%將活性炭與有機(jī)改性凹土混合物加入秸桿水解液中，置于水浴鍋中，溫度25 ° C吸附3h;吸附完成后，冷卻至常溫，固液分離。
[0012]利用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定水解液脫色率為30.1%，利用液相色譜法測(cè)定總糖回收率為93.4%，甲酸、乙酸和乙酰丙酸去除率分別為6.8%，4.6%和7.2%，HMF和糠醛去除率分別為5.1%和6.9%ο
[0013]實(shí)施例3:利用CaO將處理前的甘蔗渣水解液pH調(diào)至7.0，靜置沉淀后用真空抽濾法進(jìn)行固液分離；稱(chēng)量活性炭與有機(jī)性性凹土，以質(zhì)量比1:3混合；量取40g水解液，以水解液質(zhì)量的3.0%將活性炭與有機(jī)改性凹土混合物加入秸桿水解液中，置于水浴鍋中，溫度80。C吸附0.5h;吸附完成后，冷卻至常溫，固液分離。
[0014]利用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定水解液脫色率為80.4%，利用液相色譜法測(cè)定總糖回收率為88.2%，甲酸、乙酸和乙酰丙酸去除率分別為12.5%，15.4%和18.1%，HMF和糠醛去除率分別為19.2%和30.7%。
[0015]實(shí)施例4:利用CaO將處理前的甘蔗渣水解液pH調(diào)至5.0，靜置沉淀后用真空抽濾法進(jìn)行固液分離；稱(chēng)量活性炭與有機(jī)改性凹土，以質(zhì)量比1:2混合；量取40g水解液，以水解液質(zhì)量的1.4%將活性炭與有機(jī)改性凹土混合物加入秸桿水解液中，置于水浴鍋中，溫度55。C吸附lh ;吸附完成后冷卻至常溫，固液分離。
利用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定水解液脫色率為60.9%，利用液相色譜法測(cè)定總糖回收率為95.2%，甲酸、乙酸和乙酰丙酸去除率分別為1.8%，6.5%和7.2%，HMF和糠醛去除率分別為8.3%和17.8%ο
[0016]實(shí)施例5:利用CaO將處理前的稻草水解液pH調(diào)至6.3，靜置沉淀后用真空抽濾法進(jìn)行固液分離；稱(chēng)量活性炭與有機(jī)改性凹土，以質(zhì)量比2:1混合；量取40g水解液，以水解液質(zhì)量的1.8%將活性炭與有機(jī)改性凹土的混合物加入秸桿水解液中，置于水浴鍋中，溫度50 ° C吸附lh ;吸附完成后，冷卻至常溫，固液分離。
[0017]利用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定水解液脫色率為89.1%，利用液相色譜法測(cè)定總糖回收率為95.4%，