秸秆类水解液脱除发酵抑制物的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于秸杆类木质纤维素原料综合开发利用领域，具体涉及一种活性炭和凹土复配处理秸杆类水解液发酵抑制物的方法。
【背景技术】
[0002]随着传统化石能源日益枯竭，环境污染问题日益加剧，人们逐渐把目光关注在新能源和可再生能源上。木质纤维素类生物质资源具有来源广、数量大、可再生等突出优点，已成为研究热点。我国作为传统的农业大国，具有丰富的秸杆类木质纤维素生物质；广大农村地区处理农业废弃物秸杆的普遍方式是将秸杆直接焚烧，不但利用效率低，而且污染环境，危害生态平衡。木质纤维素类物质主要包括纤维素、半纤维素和木质素。纤维素是排列规则的晶体结构，主要由葡萄糖聚合而成，半纤维素主要由木糖、阿拉伯糖和甘露糖聚合而成。通过水解，纤维素和半纤维素可以释放出糖单元，大多数微生物可以代谢这些葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和甘露糖等糖单元，将其转化成重要的化工产品如微生物油脂、细菌纤维素、丁醇、乙醇、氢气、沼气等。生化转化法利用木质纤维素已经成为生物质化工技术领域的重要研究课题。在酸水解条件下，秸杆中的半纤维素和纤维素水解会得到戊糖和己糖，秸杆中的木质素则会发生降解反应得到复杂的酚类化合物(香草醛、丁香醛等)；同时戊糖和己糖会发生一定程度的降解，产生许多发酵抑制物，主要包括有机酸类(甲酸、乙酸、乙酰丙酸等)、醛类(5-羟甲基糠醛、糠醛等)两大类。这些副产物的存在，对于后续的生物发酵具有强烈的抑制作用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于:提供一种秸杆类水解液脱除发酵抑制物的方法，活性炭与有机改性凹土复配对制备的水解液进行脱毒处理，去除大部分的发酵抑制物，得到的水解液作为微生物生长的发酵培养基，为降低微生物发酵成本提供一个可行的途径。
[0004]本发明的技术解决方案是该秸杆类水解液脱除发酵抑制物的方法包括以下步骤:
(1)利用CaO将处理前的秸杆水解液pH调至3.0-7.0,静置沉淀后用真空抽滤法进行固液分离；
(2)称量活性炭与有机改性凹土，混合，其混合质量比为3:1?1:3 ;其中，有机改性凹土采用十八烷基三甲基氯化铵进行改性；
(3)取步骤(1)处理后的秸杆水解液，活性炭/有机改性凹土的混合物以水解液质量的
0.5%?3.0%加入水解液中，置于温度为25 ° C?80 ° C的恒温水浴摇床中进行吸附脱毒，脱毒时间为〇.5h?3h ;
(4)脱毒处理完成后，冷却至常温，固液分离。
[0005]其中，所处理的秸杆水解液中秸杆为小麦秸杆、甘蔗渣、玉米秸杆、稻草中的一种。
[0006]本发明的优点是:对秸杆水解液进行脱毒处理，去除大部分的发酵抑制物，减少了纤维素生物质稀酸水解副产物的含量，对秸杆水解液中的糖类物质损失不大，得到的水解液作为微生物生长的发酵培养基，缩短了发酵周期，提高了发酵效率，降低秸杆水解液脱毒成本和微生物发酵成本。
【附图说明】
[0007]图1是不同脱毒顺序对小麦杆水解液脱毒效果的影响。
【具体实施方式】
[0008]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。
[0009]实施例1:利用CaO将处理前的小麦秸杆水解液pH调至5.0，静置沉淀后用真空抽滤法进行固液分离；称量活性炭与有机改性凹土，以质量比1:1混合；量取40g水解液，以水解液质量的1.0%将活性炭与有机改性凹土的混合物加入秸杆水解液中，置于水浴锅中，温度50。C吸附lh;吸附完成后，冷却至常温，固液分离。
[0010]利用紫外-可见分光光度计测定水解液脱色率为61.5%，利用液相色谱法测定总糖回收率为92.3%，甲酸、乙酸和乙酰丙酸去除率分别为9.4%，8.6%和9.3%，HMF和糠醛去除率分别为10.0%和13.6%ο
[0011]实施例2:利用CaO将处理前的玉米稻杆水解液pH调至3.0，静置沉淀后用真空抽滤法进行固液分离；称量活性炭与有机改性凹土，以质量比3:1混合；量取40g水解液，以水解液质量的0.5%将活性炭与有机改性凹土混合物加入秸杆水解液中，置于水浴锅中，温度25 ° C吸附3h;吸附完成后，冷却至常温，固液分离。
[0012]利用紫外-可见分光光度计测定水解液脱色率为30.1%，利用液相色谱法测定总糖回收率为93.4%，甲酸、乙酸和乙酰丙酸去除率分别为6.8%，4.6%和7.2%，HMF和糠醛去除率分别为5.1%和6.9%ο
[0013]实施例3:利用CaO将处理前的甘蔗渣水解液pH调至7.0，静置沉淀后用真空抽滤法进行固液分离；称量活性炭与有机性性凹土，以质量比1:3混合；量取40g水解液，以水解液质量的3.0%将活性炭与有机改性凹土混合物加入秸杆水解液中，置于水浴锅中，温度80。C吸附0.5h;吸附完成后，冷却至常温，固液分离。
[0014]利用紫外-可见分光光度计测定水解液脱色率为80.4%，利用液相色谱法测定总糖回收率为88.2%，甲酸、乙酸和乙酰丙酸去除率分别为12.5%，15.4%和18.1%，HMF和糠醛去除率分别为19.2%和30.7%。
[0015]实施例4:利用CaO将处理前的甘蔗渣水解液pH调至5.0，静置沉淀后用真空抽滤法进行固液分离；称量活性炭与有机改性凹土，以质量比1:2混合；量取40g水解液，以水解液质量的1.4%将活性炭与有机改性凹土混合物加入秸杆水解液中，置于水浴锅中，温度55。C吸附lh ;吸附完成后冷却至常温，固液分离。
利用紫外-可见分光光度计测定水解液脱色率为60.9%，利用液相色谱法测定总糖回收率为95.2%，甲酸、乙酸和乙酰丙酸去除率分别为1.8%，6.5%和7.2%，HMF和糠醛去除率分别为8.3%和17.8%ο
[0016]实施例5:利用CaO将处理前的稻草水解液pH调至6.3，静置沉淀后用真空抽滤法进行固液分离；称量活性炭与有机改性凹土，以质量比2:1混合；量取40g水解液，以水解液质量的1.8%将活性炭与有机改性凹土的混合物加入秸杆水解液中，置于水浴锅中，温度50 ° C吸附lh ;吸附完成后，冷却至常温，固液分离。
[0017]利用紫外-可见分光光度计测定水解液脱色率为89.1%，利用液相色谱法测定总糖回收率为95.4%，