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活性炭處理如何影響乙醇生產(chǎn)-技術(shù)文檔-活性炭?生產(chǎn)廠家批發(fā)價(jià)格一噸多少錢?-「河南博友環(huán)保」

活性炭處理如何影響乙醇生產(chǎn)

來(lái)源:活性炭處理如何影響乙醇生產(chǎn) 發(fā)布于:2021-04-14 09:36:11   瀏覽:546

  活性炭處理如何影響乙醇生產(chǎn),乙醇一般工藝是用玉米漿來(lái)生廠的,伴隨生產(chǎn)同時(shí)排出的水解產(chǎn)物是具有污染性的,我們研究了水解產(chǎn)物中的污染物通過(guò)活性炭處理和去除有毒物質(zhì)的最佳條件以及這種治理過(guò)程對(duì)乙醇生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生什么影響。

  由于近期農(nóng)作物生產(chǎn)價(jià)格上漲(如玉米,大米等),使用農(nóng)副產(chǎn)品中的木質(zhì)纖維素材料作為生物乙醇生產(chǎn)的資源已引起人們極大的興趣。其中,甘蔗渣,高粱秸稈,小麥秸稈,,稻草,玉米秸稈,玉米芯和玉米殼(即玉米纖維)目前正在研究用作生物乙醇生產(chǎn)的資源。為此,研究了它們的可發(fā)酵糖含量,最佳發(fā)酵過(guò)程及其水解策略。在生物乙醇發(fā)酵之前,這些副產(chǎn)物的水解通常使用稀硫酸溶液,磷酸或鹽。另外還有,利用酶水解和使用酶和稀酸的組合水解的方法。

  圖1、活性炭處理去除酚類化合物(n = 3)。

  據(jù)報(bào)道,酸水解產(chǎn)物中的呋喃衍生物(糠醛和5-羥甲基糠醛)和酚類化合物是有毒的并且可以抑制生物乙醇生產(chǎn),在酸水解產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)約0.6-3.0g / l的水平。以前的報(bào)告回顧了酸性水解產(chǎn)物的治理?;钚蕴刻幚韺?dǎo)致呋喃衍生物減少92%,5-羥甲基糠醛減少68%,酚類化合物總量減少約1.25-0.5克/ 升。通過(guò)活性炭處理從水解產(chǎn)物中去除有毒物質(zhì)是非??煽康?。

  活性炭處理水解產(chǎn)物

  用NaOH將水解產(chǎn)物的pH調(diào)節(jié)至5.5后,混合100ml水解產(chǎn)物和10g活性炭,然后通過(guò)真空過(guò)濾除去活性炭。

  活性炭處理去除酚類化合物

  在生物乙醇生產(chǎn)過(guò)程中,有毒的呋喃衍生物(糠醛和5-羥甲基糠醛)和酚類化合物在酸解過(guò)程中生成,已知會(huì)抑制細(xì)胞生長(zhǎng)和乙醇生成。在使用20g玉米殼和4%(v / v)H 2 SO 4的水解物制備后,我們通過(guò)活性炭處理除去了這些化合物。如圖4所示,該過(guò)程導(dǎo)致總酚值從2015.2降至153.3 mg / l,相當(dāng)于總酚類化合物減少92.3%。然后將該活性炭處理的水解產(chǎn)物用于生物乙醇生產(chǎn),并與未處理的水解產(chǎn)物進(jìn)行比較。

  圖2、嗜熱脂肪桿菌在燒瓶培養(yǎng)物中的生長(zhǎng)曲線。

  燒瓶培養(yǎng)中的生物乙醇生產(chǎn)

  為了探索酸水解玉米殼的活性炭處理如何影響生物乙醇生產(chǎn),我們進(jìn)行了兩種燒瓶培養(yǎng):一種使用未處理的水解產(chǎn)物,另一種使用活性炭處理的水解產(chǎn)物作為酵母培養(yǎng)物的碳源。如圖2所示,在兩種培養(yǎng)基中,嗜糖單胞菌的細(xì)胞生長(zhǎng)曲線相似,盡管當(dāng)水解產(chǎn)物未經(jīng)處理時(shí),OD 600受到中等顏色的更嚴(yán)重影響。然而,葡萄糖,木糖和阿拉伯糖的消耗量顯著不同(圖3)。當(dāng)使用活性炭處理的水解產(chǎn)物時(shí),單糖在培養(yǎng)192小時(shí)幾乎完全消耗(圖3B),即使在培養(yǎng)480小時(shí),當(dāng)使用未處理的水解產(chǎn)物時(shí),它們也沒(méi)有被完全消耗(圖3A)。例如,當(dāng)使用未處理的水解產(chǎn)物時(shí),葡萄糖消耗減慢; 具體地說(shuō),當(dāng)使用未處理的水解產(chǎn)物時(shí),葡萄糖在72小時(shí)完全消耗,而當(dāng)使用活性炭處理的水解產(chǎn)物時(shí),葡萄糖在24小時(shí)完全消耗。

  圖3、嗜熱脂肪芽孢桿菌的燒瓶培養(yǎng)肉湯的TLC分析。G,A和X分別表示葡萄糖,阿拉伯糖和木糖標(biāo)準(zhǔn)品。

  活性炭處理對(duì)生物乙醇生產(chǎn)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響

  為了評(píng)價(jià)水解產(chǎn)物的活性炭處理如何影響生物乙醇生產(chǎn)的動(dòng)力學(xué)參數(shù),如表1所示計(jì)算生物乙醇生產(chǎn)率(P)和特定生物乙醇生產(chǎn)率(Q p)。當(dāng)使用活性炭處理的水解產(chǎn)物,在此期間NA1和A1(即,葡萄糖消耗周期)p略高和Q p是當(dāng)使用未經(jīng)處理的水解產(chǎn)物大于1.6倍。此外,當(dāng)使用活性炭處理的水解產(chǎn)物,在此期間NA2和A2(即,木糖和阿拉伯糖消耗周期)P和Q p分別是未處理的水解產(chǎn)物的2.4倍和3.4倍。有趣的是,當(dāng)使用活性炭處理的水解產(chǎn)物時(shí),木糖和阿拉伯糖在生物乙醇生產(chǎn)(A2,A3和A4期間)期間繼續(xù)被消耗,而當(dāng)使用未處理的水解產(chǎn)物時(shí),木糖和阿拉伯糖僅在NA2期開(kāi)始消耗; 此后,生物乙醇開(kāi)始與木糖和阿拉伯糖同時(shí)消耗(時(shí)期NA3)。然而,當(dāng)使用活性碳處理的水解產(chǎn)物時(shí),到期間A5木糖和阿拉伯糖已被完全消耗,只有這時(shí)生物乙醇開(kāi)始被消耗。

  綜上所述,本研究的結(jié)果表明,當(dāng)活性炭處理水解液用于嗜熱脂肪芽孢桿菌生物乙醇生產(chǎn)時(shí),P和Q p得到改善,木糖/阿拉伯糖利用期間生物乙醇生產(chǎn)的持續(xù)性更好。


本文作者:董帝豪

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