亚/超临界—发酵组合技术制备秸秆乙醇

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随着社会能源需求的不断增长与环境污染的日益严重,以生物质秸秆为原料生产燃料乙醇有着广阔的市场前景。超临界技术为生物质秸秆的资源化利用提供了一条新的途径。本论文利用亚/超临界-发酵组合技术对生物质秸秆进行处理及资源化研究,利用间歇式高压反应釜,以生物质秸秆亚/超临界反应所产生的还原糖及发酵产生的乙醇为目标产物,研究了生物质秸秆亚/超临界处理的影响因素和液化产物的脱毒及发酵条件。本文采用亚/超临界技术对生物质秸秆进行水解,探讨了温度和固液比等因素对还原糖产率与浓度的影响。结果表明甘蔗渣在最佳温度343℃与最佳固液比1:3.7时,还原糖产率达30.4%,还原糖浓度为141.55g/L;稻草秸在最佳温度332℃与最佳固液比为1:3.6时,还原糖产率达20.6%,浓度为119.98g/L;小麦秸在最佳温度335℃,最佳固液比为1:6.5时,还原糖产率与浓度达23.75%, 62.17g/L;玉米秸在最佳温度312℃,最佳固液比1:3时,还原糖产率与浓度达34.9%,106.65g/L;油菜秸在最佳温度319℃,最佳固液比为1:5时,还原糖产率与浓度达34.21%,79.86g/L。本论文优化了超临界处理后的反应液的脱毒方法:将得到的超临界反应液,缓慢加入Ca(OH)2,至pH=8-9,在60℃下放置,待Ca(OH)2完全沉淀,抽滤得液体,用磷酸溶液调pH至5。再加入3%活性炭,50℃下搅拌30min,冷却后抽滤得液体。论文对反应液发酵的脱毒效果、菌种驯化、接种量以及培养基营养盐的配比等进行了探讨。结果表明,脱毒后的反应液更利于发酵,乙醇产率提高了35.6%;驯化后的酿酒酵母发酵产生的乙醇浓度由32g/L上升到42.9g/L,可能由于液化产物中酵母发酵抑制物的脱除尚不完全。最佳接种量为10%,pH值为5,最佳营养盐配比为:0.1g/L MgSO4·7H2O,0.15g/L KH2PO4,0.4g/L(NH4)2SO4,并做验证实验,得乙醇浓度为52.6g/L。实验采用20g甘蔗渣在343℃,固液比为1:3.7时,还原糖产率为30.4%,产生还原糖浓度为141.55g/L。经计算,每生产1t乙醇需要2.09t还原糖,即需要6.88t甘蔗渣,则还原糖的利用效率为47.85%,纤维素的产糖率为75.94%,纤维素转化为乙醇的利用率为36.12%。
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