以木質(zhì)纖維素為原料的燃料乙醇生產(chǎn)工藝及廢水零排放技術(shù)研究.pdf

1、在環(huán)境污染和能源危機(jī)的背景下,燃料乙醇作為一種清潔可再生的能源得到了眾多的關(guān)注。木質(zhì)纖維素原料來源廣泛,以其為原料生產(chǎn)燃料乙醇可以為避免糧食危機(jī)作出貢獻(xiàn)。但目前木質(zhì)纖維素生產(chǎn)燃料乙醇存在工藝復(fù)雜,費(fèi)用居高不下,環(huán)境污染等問題。本課題選擇玉米秸稈等農(nóng)林廢料為基本原料,研究了燃料乙醇的制備工藝,分析了電催化法木質(zhì)纖維素水解液中發(fā)酵抑制物的控制及分離方法,構(gòu)建了固定化混合菌種發(fā)酵工藝及母液循環(huán)利用的方法,設(shè)計(jì)了一套通過乙醇廢水生物絮凝處理和循

2、環(huán)利用來實(shí)現(xiàn)乙醇廢水零排放的技術(shù)方案。
　　 探究了木質(zhì)纖維素水解液中水解液抑制物對馴化前后的酵母菌生長和乙醇發(fā)酵的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,乙酸、糠醛、甲酸、苯酚都會對酵母菌的生長繁殖產(chǎn)生抑制作用,四種物質(zhì)對酵母菌生長的抑制強(qiáng)度依次為甲酸>糠醛>苯酚>乙酸,四種物質(zhì)對酒精發(fā)酵的抑制強(qiáng)度依次為甲酸>糠醛>苯酚>乙酸,四種抑制物對未馴化的酵母發(fā)酵的抑制作用比對馴化后的強(qiáng)。
　　 探究了木質(zhì)纖維素水解液中的抑制物對木糖發(fā)酵的影響,

3、通過對比在不同濃度的抑制物作用下的嗜單寧管囊酵母菌的生長曲線,以及菌種發(fā)酵木糖過程所消耗的糖和乙醇產(chǎn)率來概括了木質(zhì)纖維素水解液中抑制物對發(fā)酵的影響程度,實(shí)驗(yàn)證明抑制物可以減緩或者完全抑制菌種的生長和木糖的發(fā)酵過程。且馴化后的菌種表現(xiàn)出更好的耐毒性。
　　 考察了水解液的脫毒方法,確定了脫毒工藝。調(diào)節(jié)水解液pH至6,CTS投量0.1 g／L,攪拌均勻,靜置過濾。所獲的最佳的脫毒率為78.5％?；陧憫?yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)所得的脫毒工藝的最佳

4、工藝參數(shù)準(zhǔn)確可靠,且具有實(shí)用價(jià)值。且在該方法處理后的水解液中菌種能很快地進(jìn)入生長平衡期。
　　 為了充分利用木質(zhì)纖維素水解液中的葡萄糖和木糖發(fā)酵,采用固定化混合菌種(同時(shí)固定馴化后的嗜單寧管囊酵母和馴化后的釀酒酵母兩種菌種)進(jìn)行絮凝脫毒后水解液的發(fā)酵,同時(shí)對普通的固定化顆粒進(jìn)行改性,研究表明殼聚糖.海藻酸鈣固定化菌種有較好的發(fā)酵效果,且此時(shí)氯化鈣的濃度為3％,固定化粒子的粒徑為5.3 mm。此種固定化混合菌種用于發(fā)酵,發(fā)酵溫度3

5、0℃,震蕩培養(yǎng)器轉(zhuǎn)速150 r／min,木質(zhì)纖維素水解液pH5.03,發(fā)酵液還原糖濃度82 g／L時(shí)發(fā)酵效果最佳,酒精濃度達(dá)20.04 g／L。且各種菌種最佳發(fā)酵條件下的乙醇產(chǎn)率排序?yàn)?海藻酸鈣.殼聚糖固定化混合菌種>海藻酸鈣-三氧化二鋁固定化混合菌種>游離態(tài)的混合菌種>海藻酸鈣-殼聚糖固定化釀酒酵母>海藻酸鈣-殼聚糖固定化嗜單寧管囊酵母>海藻酸鈣-三氧化二鋁固定化釀酒酵母>海藻酸鈣-三氧化二鋁固定化嗜單寧管囊酵母>游離態(tài)的釀酒酵母>游

6、離態(tài)的嗜單寧管囊酵母。
　　 本工作還提出和設(shè)計(jì)了一套乙醇廢水生物絮凝處理和循環(huán)利用技術(shù)方案,實(shí)現(xiàn)廢水零排放。試驗(yàn)結(jié)果表明,以本實(shí)驗(yàn)室合成的聚天冬氨酸為生物絮凝劑,可有效分離廢水中的雜質(zhì),消除影響乙醇發(fā)酵的有害因素,廢水經(jīng)過十次循環(huán)處理利用,乙醇收率仍與使用自來水相當(dāng),達(dá)到應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。
　　 探索性研究循環(huán)催化法處理木質(zhì)纖維素原料。具體的工藝過程為將原料與70％的濃硫酸混合,反應(yīng)溫度80℃,形成膠狀混合物后將酸濃度稀釋為3