专利名称：酶法预处理稻壳制备稻壳灰活性炭方法
技术领域：
本发明涉及制备稻壳灰活性炭方法，具体涉及酶法预处理稻壳制备稻壳灰活性炭方法。
背景技术：
我国是农业生产大国，但在稻壳综合利用方面高价值的成果较少，若能将稻壳合理利用，其潜力巨大，前景广阔。若控制稻壳不完全燃烧，经电子显微镜观察，其结构为空心状的网状结构，是制备活性炭较好的原料，且不含有害杂质(如铅、砷)，特别适合于食品工业上的需求，市场潜力巨大，但目前采用化学法和物理法处理稻壳和稻壳灰均不能使其吸附性能得以提高，从而影响了稻壳的大规模应用。如何根据稻壳物化性质开展综合利用研究，不仅是充分利用资源的问题，也是把大量农业废弃物变废为宝的问题。对于稻壳制备稻壳灰吸附剂的研究中，对稻壳的预处理主要采用酸、碱等化学试剂处理的方法，还有采用两步微生物发酵处理的方法，而采用酶法预处理稻壳，然后再进行干馏制备稻壳的研究在国内外还是空白。
发明内容
本发明的目的在于:提供一种酶法预处理稻壳制备稻壳灰活性炭方法，采用木质素降解酶系统和纤维素降解酶系统预处理稻壳，提高稻壳灰活性炭的表面微孔结构及吸附性能。本发明的技术解决方案是:首先，构建一定酶活比例的木质素降解酶系统降解稻壳，木质素降解酶系统由木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶组成；然后，采用一定酶活比例的纤维素降解酶系统降解稻壳，纤维素降解酶系统由内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和葡萄糖苷酶组成；最后，干馏制备稻壳灰。其中，稻壳灰活性炭制备方法包括以下具体步骤:
第一步，木质素降解酶系统的构建:木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶依酶活比I:0.1-100:0.1-100 混合；
第二步，稻壳木质素的降解:稻壳与木质素降解酶系统以固液比1:5-50 (m/v)混合，20-55 °C 酶解 4-50h ；
第三步，纤维素降解酶系统的构建:内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶依酶活比 1:0.1-100:0.1-100 混合；
第四步，稻壳纤维素的降解:稻壳与纤维素降解酶系统以固液比1:5-50 (m/v)混合，20-55 °C 酶解 4-50h ；
第五步，炭化制备稻壳灰活性炭:首先对步骤四处理后的稻壳脱水，脱水温度120-1400C，时间30-60 分钟；接着对脱水后稻壳预炭化，预炭化温度260_280°C，时间30-60分钟；然后对预炭化后稻壳炭化，炭化温度450-500°C，时间45-75分钟；最后对炭化后稻壳煅烧，煅烧温度600-650°C，时间90-120分钟。本发明的优点是:稻壳表面木质素排列整齐密实，将粗纤维紧紧包围住，采用木质素降解酶系统对稻壳木质素进行降解，再由纤维素降解酶系统对稻壳纤维素进行降解，酶法预处理稻壳，制得的稻壳灰活性炭表面微孔结构好，吸附性能强。
具体实施例方式下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。实施例1:依以下步骤制备稻壳灰活性炭
第一步，木质素降解酶系统的构建:木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶依酶活比1:0.1:0.1 混合；
第二步，稻壳木质素的降解:稻壳与木质素降解酶系统以固液比1:5(m/v)混合，20°C酶解50h ；
第三步，纤维素降解酶系统的构建:内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和葡萄糖苷酶依酶活比1:0.1:0.1混合；
第四步，稻壳纤维素的降解:稻壳与纤维素降解酶系统以固液比1:5(m/v)混合，20°C酶解50h ；
第五步，炭化制备稻壳灰活性炭:首先对步骤四处理后的稻壳脱水，脱水温度120°C，时间60分钟；接着对脱水后稻壳预炭化，预炭化温度260°C，时间60分钟；然后对预炭化后稻壳炭化，炭化温度450°C，时间75分钟；最后对炭化后稻壳煅烧，煅烧温度600°C，时间120分钟。
实施例2:依以下步骤制备稻壳灰活性炭
第一步，木质素降解酶系统的构建:木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶依酶活比
I:50:50 混合；
第二步，稻壳木质素的降解:稻壳与木质素降解酶系统以固液比1:27.5(m/v)混合，38°C 酶解 27h ；
第三步，纤维素降解酶系统的构建:内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶依酶活比1:50:50混合；
第四步，稻壳纤维素的降解:稻壳与纤维素降解酶系统以固液比1:27.5(m/v)混合，38°C 酶解 27h ；
第五步，炭化制备稻壳灰活性炭:首先对步骤四处理后的稻壳脱水，脱水温度130°C，时间45分钟；接着对脱水后稻壳预炭化，预炭化温度270°C，时间45分钟；然后对预炭化后稻壳炭化，炭化温度475 °C，时间60分钟；最后对炭化后稻壳煅烧，煅烧温度625 °C，时间105分钟。实施例3:依以下步骤制备稻壳灰活性炭
第一步，木质素降解酶系统的构建:木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶依酶活比1:100:100 混合；
第二步，稻壳木质素的降解:稻壳与木质素降解酶系统以固液比1:50(m/v)混合，55°C酶解4h ；第三步，纤维素降解酶系统的构建:内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶依酶活比1:100:100混合；
第四步，稻壳纤维素的降解:稻壳与纤维素降解酶系统以固液比1:50(m/v)混合，55°C酶解4h ；
第五步，炭化制备稻壳灰活性炭:首先对步骤四处理后的稻壳脱水，脱水温度140°C，时间30分钟；接着对脱水后稻壳预炭化，预炭化温度280°C，时间30分钟；然后对预炭化后稻壳炭化，炭化温度500°C，时间45分钟；最后对炭化后稻壳煅烧，煅烧温度650°C，时间90分钟。以下为酶活测定条件:
木质素过氧化物酶活力测定:将0.1mL的1.2mmol.L4的亚甲基蓝和0.6mL的0.5mmol.L—1的酒石酸纳缓冲液(pH4.0)混合，再加入2.2mL适当稀释的木质素过氧化物酶液，加0.1mL的2.7mmol.I/1的H2O2启动反应；测定反应最初3min内664nm处吸光度变化；1个酶活单位用每分钟每毫升培养基滤出液降低0.1个OD值来表示。锰过氧化物酶活力测定:将终浓度40mmol.Γ1的愈创木酚20μ L、0.2mL的1mol.Γ1 的 Η202、0.2mL 的 2 mo I.Γ1 的 MnSO4 及 0.7mL 的 50mmol.Γ1 的琥珀酸钠缓冲液混合，再加入ImL适当稀释的猛过氧化物酶液,调节pH至4.5,加入0.5mL的H2O2启动反应，30°C反应5min，测定反应液在波长465nm处单位时间吸光度的增加值；1个酶活单位用每分钟OD值增加0.01来表示。漆酶活力测定:将3.4mL的0.1mol.L-1的pH 4.0的醋酸钠缓冲液，0.5mL的
3.34mmol.L—1甲苯胺(用95%乙醇溶解)混合,加入0.1mL适当稀释的漆酶酶液,于40°C下反应5min，于600nm处的OD值；I个酶活单位用每分钟OD值增加0.1来表示。内切葡聚糖酶活力测定:在0.50mL适当稀释的内切葡聚糖酶液中，加入1.0OmL的2%的羧甲基纤维素钠溶液(以0.05mol/L的pH4.5的柠檬酸缓冲液配制)，50°C水浴中酶解1Omin,立即用ImL的10%的NaOH终止反应，加入1.50mL显色液，沸水加热5min后，于530nm波长下测定OD值；I个酶活单位以每分钟从底物溶液中释放IMfflol还原糖表示。外切葡聚糖酶活力测定:取1%的微晶纤维素溶液1.0mL作为底物，溶剂为
0.05mol/L的pH4.5的柠檬酸缓冲液，加入0.5mL适当稀释的外切葡聚糖酶液，于50°C下反应IOmin后，立即用ImL的10%的NaOH终止反应，用DNS法测定还原糖，加入1.50mL显色液，再沸水浴5min显色，用流动水冷却终止反应，在530nm处测定吸光度；1个酶活单位以每分钟产生1.0Mmol还原糖量表示。β-葡萄糖苷酶活力的测定:取1%的水杨素溶液1.0mL作为底物，溶剂为
0.05mol/L的pH4.5的柠檬酸缓冲液，加入0.5mL适当稀释的β -葡萄糖苷酶液，于50°C下反应1Omin后，立即用ImL的10%的NaOH终止反应，用DNS法测定还原糖，加入1.50mL显色液，再沸水浴5min显色，用流动水冷却终止反应，在530nm处测定吸光度；1个酶活单位以每分钟产生1.0Mmol还原糖量表示。
权利要求
1.酶法预处理稻壳制备稻壳灰活性炭方法，其特征是:首先，构建一定酶活比例的木质素降解酶系统降解稻壳，木质素降解酶系统由木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶组成；然后，采用一定酶活比例的纤维素降解酶系统降解稻壳，纤维素降解酶系统由内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶组成；最后，干馏制备稻壳灰。
2.根据权利要求1所述的酶法预处理稻壳制备稻壳灰活性炭方法，其特征是:稻壳灰活性炭制备方法包括以下具体步骤: 第一步，木质素降解酶系统的构建:木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶依酶活比I:0.1-100:0.1-100 混合； 第二步，稻壳木质素的降解:稻壳与木质素降解酶系统以固液比1:5-50 (m/v)混合，20-55 °C 酶解 4-50h ； 第三步，纤维素降解酶系统的构建:内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶依酶活比 1:0.1-100:0.1-100 混合； 第四步，稻壳纤维素的降解:稻壳与纤维素降解酶系统以固液比1:5-50 (m/v)混合，20-55 °C 酶解 4-50h ； 第五步，炭化制备稻壳灰活性炭:首先对步骤四处理后稻壳脱水，脱水温度120-140°C,时间30-60分钟；接着对脱水后稻壳预炭化，预炭化温度260_280°C，时间30-60分钟；然后对预炭化后稻壳炭化，炭化温度450-500°C，时间45-75分钟；最后对炭化后稻壳煅烧，煅烧温度60 0-6 50°C，时间90-120分钟。
全文摘要
本发明公开了酶法预处理稻壳制备稻壳灰活性炭方法，首先构建一定酶活比例的木质素降解酶系统降解稻壳，木质素降解酶系统由木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶组成；然后采用一定酶活比例的纤维素降解酶系统降解稻壳，纤维素降解酶系统由内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶组成；最后干馏制备稻壳灰。本发明采用木质素降解酶系统和纤维素降解酶系统预处理稻壳，提高了稻壳灰活性炭的表面微孔结构，吸附性能好。
文档编号C01B31/08GK103121675SQ20131005445
公开日2013年5月29日 申请日期2013年2月20日 优先权日2013年2月20日
发明者赵玉萍, 许兴友 申请人:淮阴工学院