大型海藻滸苔的水熱處理及產物高值利用研究.pdf

1、大型綠藻滸苔是中國沿岸海域常見的優(yōu)勢物種，在河口和內灣咸水域等海岸水域的分布非常廣泛，被視為一種產量巨大的海洋生物質資源。然而，由于海水的富營養(yǎng)化，滸苔等綠藻的大規(guī)模繁殖造成了非常嚴重的綠潮現象。綠潮已經成為了全球性的生態(tài)環(huán)境問題，導致了嚴重的生態(tài)破壞以及社會經濟損失。綠潮滸苔連續(xù)多年侵襲青島、上海等沿海城市。由于缺少相關的治理措施和利用技術，大量的滸苔未經處理被直接丟棄，導致其大量堆積在沿岸地區(qū)，極大破壞了當地的海洋生態(tài)環(huán)境。因此，尋

2、找經濟高效的技術手段對滸苔進行處置與利用具有非常重要的意義。
　　為了解決以上問題，本論文利用水熱技術對新鮮滸苔進行處理，研究水熱操作條件對滸苔水解糖化的影響規(guī)律，并對處理過程參數進行優(yōu)化。同時對水解液生產生物乙醇和短鏈脂肪酸的潛能進行了評估，以期為滸苔的大規(guī)模資高值利用提供有價值的參考。最后，對固體殘渣進行了表征分析，了解水熱處理對滸苔物化特性的影響，探討固體殘渣后續(xù)利用方式。
　　滸苔中含有豐富的多糖成分，水熱處理能夠有

3、效實現滸苔的水解糖化，從而獲得易于微生物利用的還原糖。研究結果表明，提高水熱操作條件（更高的催化劑濃度和反應溫度以及更長的停留時間）能夠增強滸苔的水解程度，但是過于劇烈的水熱條件會加劇液相產物的分解，導致還原糖產率的降低。當含固率為11％，H2SO4的濃度為0.5％時，滸苔在130℃溫度條件下進行30 min的水熱處理后還原糖產率達到最大值33.8％。此時，水解液中葡萄糖、鼠李糖和木糖的分別為5.55 g/L、4.90 g/L和3.65

4、 g/L。
　　水熱反應溫度對水解液乙醇發(fā)酵過程具有明顯的影響。110℃的水解液酵母菌的生長活性最好，且水熱反應溫度越高活性越差。130℃的水解液能夠實現最佳的乙醇發(fā)酵產能，經過48 h乙醇產率達到峰值7.8％。表明滸苔經過水熱處理的液體產物可以作為一種比較理想的生物乙醇生產原料。
　　在水解液厭氧發(fā)酵的過程中，不同水熱反應溫度的水解液短鏈脂肪酸的產能表現出明顯的差異。其中，130℃的水解液在厭氧消化的第6天總產率最高達到2

5、6.1％。隨后由于產甲烷菌的分解產率開始下降。其中，主要的短鏈脂肪酸產物依次為乙酸(3.1 g/L)、丙酸(2.0 g/L)和正丁酸(0.4 g/L)。
　　滸苔經過水熱處理后其組成與物化特性均發(fā)生了顯著變化。隨著反應溫度從90℃升高至150℃，固體殘渣的揮發(fā)分含量從60.8％減少到45.8％，高位熱值則從11.2 kJ/g升高到15.3 kJ/g。說明水熱過程中是一個脫揮發(fā)分和能量濃縮的過程。經過水熱處理，滸苔表面的-OH與C=