收藏本站
《北京化工大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

以木质纤维素为原料的燃料乙醇生产工艺及废水零排放技术研究

张雯  
【摘要】:在环境污染和能源危机的背景下,燃料乙醇作为一种清洁可再生的能源得到了众多的关注。木质纤维素原料来源广泛,以其为原料生产燃料乙醇可以为避免粮食危机作出贡献。但目前木质纤维素生产燃料乙醇存在工艺复杂,费用居高不下,环境污染等问题。本课题选择玉米秸秆等农林废料为基本原料,研究了燃料乙醇的制备工艺,分析了电催化法木质纤维素水解液中发酵抑制物的控制及分离方法,构建了固定化混合菌种发酵工艺及母液循环利用的方法,设计了一套通过乙醇废水生物絮凝处理和循环利用来实现乙醇废水零排放的技术方案。 探究了木质纤维素水解液中水解液抑制物对驯化前后的酵母菌生长和乙醇发酵的影响。实验结果表明,乙酸、糠醛、甲酸、苯酚都会对酵母菌的生长繁殖产生抑制作用,四种物质对酵母菌生长的抑制强度依次为甲酸糠醛苯酚乙酸,四种物质对酒精发酵的抑制强度依次为甲酸糠醛苯酚乙酸,四种抑制物对未驯化的酵母发酵的抑制作用比对驯化后的强。 探究了木质纤维素水解液中的抑制物对木糖发酵的影响,通过对比在不同浓度的抑制物作用下的嗜单宁管囊酵母菌的生长曲线,以及菌种发酵木糖过程所消耗的糖和乙醇产率来概括了木质纤维素水解液中抑制物对发酵的影响程度,实验证明抑制物可以减缓或者完全抑制菌种的生长和木糖的发酵过程。且驯化后的菌种表现出更好的耐毒性。 考察了水解液的脱毒方法,确定了脱毒工艺。调节水解液pH至6,CTS投量0.1g/L,搅拌均匀,静置过滤。所获的最佳的脱毒率为78.5%。基于响应面试验设计所得的脱毒工艺的最佳工艺参数准确可靠,且具有实用价值。且在该方法处理后的水解液中菌种能很快地进入生长平衡期。 为了充分利用木质纤维素水解液中的葡萄糖和木糖发酵,采用固定化混合菌种(同时固定驯化后的嗜单宁管囊酵母和驯化后的酿酒酵母两种菌种)进行絮凝脱毒后水解液的发酵,同时对普通的固定化颗粒进行改性,研究表明壳聚糖-海藻酸钙固定化菌种有较好的发酵效果,且此时氯化钙的浓度为3%,固定化粒子的粒径为5.3 mm。此种固定化混合菌种用于发酵,发酵温度30℃,震荡培养器转速150 r/min,木质纤维素水解液pH5.03,发酵液还原糖浓度82g/L时发酵效果最佳,酒精浓度达20.04g/L。且各种菌种最佳发酵条件下的乙醇产率排序为:海藻酸钙-壳聚糖固定化混合菌种海藻酸钙-三氧化二铝固定化混合菌种游离态的混合菌种海藻酸钙-壳聚糖固定化酿酒酵母海藻酸钙-壳聚糖固定化嗜单宁管囊酵母海藻酸钙-三氧化二铝固定化酿酒酵母海藻酸钙-三氧化二铝固定化嗜单宁管囊酵母游离态的酿酒酵母游离态的嗜单宁管囊酵母。 本工作还提出和设计了一套乙醇废水生物絮凝处理和循环利用技术方案,实现废水零排放。试验结果表明,以本实验室合成的聚天冬氨酸为生物絮凝剂,可有效分离废水中的杂质,消除影响乙醇发酵的有害因素,废水经过十次循环处理利用,乙醇收率仍与使用自来水相当,达到应用标准。 探索性研究循环催化法处理木质纤维素原料。具体的工艺过程为将原料与70%的浓硫酸混合,反应温度80℃,形成胶状混合物后将酸浓度稀释为35%,沸腾反应一小时后过滤,使用强酸性树脂分离。分离的最终结果显示树脂分离糖酸有一定的可行性。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ223.122

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡敏;何昌义;;我国秸秆生物转化燃料酒精研究现状[J];氨基酸和生物资源;2006年03期
2 任锋,李旭祥,周心艳,张勇;水果渣改性絮凝剂的性能表征[J];福建环境;2003年04期
3 代军,侯曼玲,马莉莉;利用木质素制备木素季胺盐絮凝剂[J];精细化工中间体;2002年06期
4 傅其军;新型可再生清洁能源——燃料酒精的开发展望[J];广西轻工业;2000年04期
5 尹华,彭辉,肖锦;天然高分子改性阳离子型絮凝剂的开发与应用[J];工业水处理;1998年05期
6 罗玉红,张敬东,阳红,徐宏涛;天然高分子絮凝剂仙人掌絮凝性能的初步研究[J];工业水处理;2005年02期
7 孙玉英,谭海刚,张继泉,关凤梅,王瑞明;发酵木糖酵母菌株的选育[J];广州食品工业科技;2002年04期
8 郭玲,武海顺,金志浩;微波辐射法合成淀粉-丙烯酰胺接枝物及其絮凝性能研究[J];环境污染治理技术与设备;2004年04期
9 于斌;齐鲁;;木质纤维素生产燃料乙醇的研究现状[J];化工进展;2006年03期
10 游少鸿;解庆林;马丽丽;;有机废水资源化技术——发酵产氢[J];环境技术;2006年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周亚樵;植物质生物转化发展近况[J];纤维素科学与技术;2000年03期
2 周厚安;水处理絮凝剂的研究和应用[J];石油与天然气化工;1993年02期
3 王琛;天然改性淀粉絮凝剂的研制与应用[J];现代化工;2001年10期
4 金士威;朱圣东;吴元欣;喻子牛;;木质纤维原料酶水解研究进展[J];生物质化学工程;2006年03期
5 李树元;梅光军;金玉健;;绿色水处理剂的研究与应用进展[J];江苏环境科技;2006年01期
6 吴刚,沈玉华,谢安建,林宏云;壳聚糖对胆红素吸附性能的研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2003年01期
7 陈津津;甲壳素/壳聚糖及其衍生物在环境领域中的研究进展[J];安徽化工;2003年03期
8 丁纯梅,宋庆平,张泽正;正交法虾壳蛋白质提取条件的研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年01期
9 张亮;伍小兵;翟井振;;玉米秸秆发酵生产燃料乙醇的研究综述[J];安徽农业科学;2007年11期
10 潘碌亭,肖锦;废水处理中改性天然高分子絮凝剂的研究和应用[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2001年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王剑臣;梁小平;高永扬;吕超;岳雪梅;王小会;;活性炭纤维上负载纳米二氧化钛及其光催化降解作用的研究[A];第六届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2006年
2 展义臻;赵雪;王炜;;抗菌海藻酸/明胶共混纤维的制备机理与应用[A];第八届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2008年
3 王科林;杨文芳;;染料助剂及染料对抗菌纤维功能性影响的研究[A];第八届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2008年
4 常菁;刘万顺;韩宝芹;刘冰;;羧甲基壳聚糖和羧甲基甲壳素的生物学性质研究和比较[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(5)[C];2007年
5 金碧凤;王世铭;王琼生;;壳聚糖-Cu(Ⅱ)-分子筛(MCM-41)复合物对H_2O_2的分解催化性能研究[A];第四届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2007年
6 周彦斌;曾庆孝;吴小勇;宁初光;;壳聚糖与胃肠道健康[A];第三届“益生菌、益生元与健康研讨会”论文集[C];2004年
7 郑怀礼;彭德军;黄小红;谭红芳;;聚铁絮凝剂中铁的形态表征方法研究进展[A];中国环境科学学会2006年学术年会优秀论文集(中卷)[C];2006年
8 刘宏;黄小红;孙策;刘葆华;郑怀礼;;有机高分子污泥脱水絮凝剂的研究进展[A];中国环境科学学会2006年学术年会优秀论文集(下卷)[C];2006年
9 刘丽荣;夏春岚;王睿睿;方波;;膳食纤维固定化纤维素酶的研究[A];上海市化学化工学会2007年度学术年会论文摘要集[C];2007年
10 黄丽芳;徐竟成;;环境友好型微生物絮凝剂研究与应用进展[A];上海市化学化工学会2007年度学术年会论文摘要集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 罗焕亮;胡桐细胞培养生产红厚壳素的细胞工程研究[D];华南理工大学;2003年
2 王芳;SBAR中好氧颗粒污泥的培养及其特性研究[D];大连理工大学;2004年
3 杨宝芸;淀粉废水生物处理技术研究[D];西北师范大学;2005年
4 鲁战会;生物发酵米粉的淀粉改性及凝胶机理研究[D];中国农业大学;2002年
5 陈益清;海藻酸-壳聚糖-海藻酸离子取代凝胶[D];天津大学;2003年
6 王瑞明;燃料乙醇固态发酵生产工艺的研究[D];天津科技大学;2002年
7 钱欣平;生物表面活性剂的合成及其促进有机物降解的研究[D];浙江大学;2002年
8 黄宇彤;酒精浓醪发酵菌种选育及发酵条件的优化[D];天津科技大学;2002年
9 邢卫红;陶瓷膜成套装备与工程应用技术的研究[D];南京工业大学;2002年
10 王普;甾体药物中间体HMPDD的C_(1,2)位微生物脱氢工艺和动力学研究[D];浙江大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黎丽华;瓜尔胶的改性、共混及其应用研究[D];武汉大学;2004年
2 孟佑婷;茶皂素离子浮选去除废水中重金属离子的研究[D];湖南大学;2006年
3 刘娟;酒精废水不同厌氧消化处理工艺的研究[D];西北农林科技大学;2007年
4 牟建楼;发酵木糖产酒精酵母诱变育种研究[D];河北农业大学;2005年
5 李铁柱;黑木耳多糖提取及综合利用[D];吉林大学;2005年
6 徐广伟;康氏木霉的诱变、选育及纤维素酶的初步分离纯化[D];吉林大学;2005年
7 蒲海燕;纤维素酶发酵工艺条件优化研究[D];西南农业大学;2005年
8 刘栋;海藻絮凝剂的制备及其应用的初步研究[D];青岛大学;2005年
9 韩春蕊;第一部分 直接包覆高分子乳胶粒模板法制备Y_2O_3、TiO_2空心微球及其复合空心微球 第二部分 淀粉改性以及高速卷烟淀粉搭口胶的制备[D];青岛科技大学;2005年
10 高明军;不同菌种对玉米秸秆处理利用的研究[D];中国农业大学;2005年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 宋安东;任天宝;谢慧;裴广庆;张百良;;化学预处理对玉米秸秆酶解糖化效果的影响[J];化学与生物工程;2006年08期
2 王超,章超桦;酶解纤维素类物质生产燃料酒精的研究进展[J];节能;2003年12期
3 林向阳;阮榕生;李资玲;高荫榆;刘玉环;刘成梅;;利用纤维素制备燃料酒精的研究[J];可再生能源;2005年06期
4 张宇昊,王颉,张伟,李长文,马良,周威;半纤维素发酵生产燃料乙醇的研究进展[J];酿酒科技;2004年05期
5 辛芬;陈汉平;王贤华;杨海平;杨国来;张世红;高斌;刘德昌;;木质纤维素生物质生产乙醇的预处理技术[J];能源工程;2006年03期
6 张强;蒋磊;陆军;侯霖;金花;朴敬慧;;玉米秸秆发酵法生产燃料酒精的研究进展[J];食品工业科技;2006年10期
7 赵艳锋;;纤维素的改性技术及进展[J];天津化工;2006年02期
8 乔长晟;汤凤霞;白雪娟;贾士儒;;利用纤维素类物质——玉米芯生产L-乳酸的研究[J];中国食品学报;2006年04期
9 王健;袁永俊;张驰松;;纤维素发酵产酒精研究进展[J];中国酿造;2006年06期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴春霞;阚建全;;酵母菌转化木糖生产木糖醇的研究进展[J];中国食品添加剂;2007年03期
2 李超敏;韩梅;张良;陈锡时;;细胞固定化技术——海藻酸钠包埋法的研究进展[J];安徽农业科学;2006年07期
3 周璐;章巧萍;徐孝平;陈京;徐小玉;;生精汤对雄激素致无排卵模型大鼠卵巢功能及形态学的影响[J];浙江中医药大学学报;2006年06期
4 姚鹏,马润宇;固定化细胞发酵—膜蒸馏耦合生产乙醇的研究[J];北京化工大学学报;1998年04期
5 董银卯,徐理阮,何亚明;有机絮凝剂的研制及应用[J];北京轻工业学院学报;1994年02期
6 施利毅,古宏晨,李春忠,房鼎业,张怡,华彬;SnO_2-TiO_2复合光催化剂的制备和性能[J];催化学报;1999年03期
7 杨旭,赵立志;阳离子絮凝剂研制[J];重庆环境科学;1995年05期
8 杨延梅,周富春;微生物絮凝剂——絮凝剂发展的新方向[J];重庆交通学院学报;2002年01期
9 张廷安,杨欢,赵乃仁,张国悦;用壳聚糖絮凝剂处理含镉(Ⅱ)废水[J];东北大学学报(自然科学版);2001年05期
10 张廷安,赵乃仁,张继荣,于淳荣,朱晓梅;用壳聚糖絮凝剂去除水中汞(Ⅱ)[J];东北大学学报(自然科学版);1997年01期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 李永红;刘波;曲威;白凤武;赵宗保;;微生物油脂发酵的最新研究进展[A];中国资源生物技术与糖工程学术研讨会论文集[C];2005年
2 宋安东;张百良;吴坤;;杂色云芝产木质纤维素酶及对稻草秸秆降解的研究[A];中国资源生物技术与糖工程学术研讨会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王瑞明;燃料乙醇固态发酵生产工艺的研究[D];天津科技大学;2002年
2 宋安东;生物质(秸秆)纤维燃料乙醇生产工艺试验研究[D];河南农业大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 曹跟华;光催化氧化法处理染料废水的研究[D];河北工业大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李江;谢天文;刘晓风;;木质纤维素生产燃料乙醇的糖化发酵工艺研究进展[J];化工进展;2011年02期
2 张越;聂莉莉;宋建;杨迎霞;刘仲齐;;木质纤维素为原料的燃料乙醇预处理技术研究进展[J];天津农业科学;2011年04期
3 幸婷;程可可;张建安;张富春;;利用木质纤维原料制取燃料乙醇预处理方法的研究进展[J];现代化工;2007年S2期
4 倪天茹;陶玲;任珺;;用木质纤维素原料生产燃料乙醇预处理工艺研究进展[J];广东化工;2010年03期
5 金慧;王黎春;杜风光;刘钺;;木质纤维素原料生产燃料乙醇预处理技术研究进展[J];酿酒科技;2009年07期
6 许庆利;蓝平;隋淼;周明;颜涌捷;;木质纤维素水解制取燃料乙醇研究进展[J];化工进展;2009年11期
7 张名佳;苏荣欣;齐崴;何志敏;;木质纤维素酶解糖化[J];化学进展;2009年05期
8 杨晨阳;冯哲;;木质纤维素为原料制备乙醇的工艺[J];黑龙江粮食;2011年04期
9 邢启明;孙启忠;高凤芹;;木质纤维素类物质生产燃料乙醇的研究进展[J];中国农业科技导报;2008年S1期
10 聂恒;朱静;段旭;池雅琴;程晟;郭兴焱;;纤维类物质生产乙醇的研究进展[J];云南化工;2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 蔺丽丽;蒋文举;杨志山;;木质纤维素燃料乙醇的研究进展[A];生物质能源开发应用与固废污染控制——四川省环境科学学会固体废物处理专业委员会2010年度学术交流会论文集[C];2010年
2 王晓凌;刘静;;我国生物燃料乙醇可持续发展的SWOT分析及战略选择[A];纪念农村改革开放30周年学术研讨会暨建所50周年庆典论文集[C];2008年
3 刘钺;;全国变性燃料乙醇和燃料乙醇标准化技术委员会简介[A];2008中国生物质能源技术路线标准体系建设论坛论文集[C];2008年
4 李冀新;武冬梅;贾雪峰;;巴西发展燃料乙醇的经验以及对新疆兵团生物质能建设的启示[A];2009全国可再生能源—生物质能利用技术研讨会论文集[C];2009年
5 乔映宾;;发展燃料乙醇产业和推广车用乙醇汽油若干问题的思考[A];中国化工学会2008年石油化工学术年会暨北京化工研究院建院50周年学术报告会论文集[C];2008年
6 翁锦周;洪月云;卢川北;曾日秋;;应当十分重视能源甘蔗的育种[A];中国青年农业科学学术年报[C];2002年
7 金万勤;林晓;邢卫红;范益群;徐南平;;渗透汽化应用于生物燃料乙醇的制备[A];第三届全国化学工程与生物化工年会邀请报告[C];2006年
8 吴方卫;张锦华;许庆;;中国生物燃料乙醇产业的发展能缓解能源安全吗?——基于石油价格传递模型的理论与实证研究[A];2008年度上海市社会科学界第六届学术年会文集(经济·管理学科卷)[C];2008年
9 张锦华;;资源禀赋、安全约束与路径选择——以燃料乙醇为例的生物质能源发展的国际比较与中国策略[A];上海市经济学会学术年刊(2007)[C];2008年
10 苏小军;熊兴耀;谭兴和;刘明月;;马铃薯等农作物生产燃料乙醇的性能比较[A];2006年中国作物学会马铃薯专业委员会年会暨学术研讨会论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 杜学静;吉林燃料乙醇生产成本高[N];中国化工报;2004年
2 本报记者 于万夫;燃料乙醇:中国新能源战略的重要角色[N];中国化工报;2006年
3 宜班;发改委加快编制燃料乙醇产业政策[N];中国化工报;2006年
4 本报记者 吴凡;身陷“争粮”风波 燃料乙醇发展前景迷离[N];机电商报;2007年
5 陈颐;多渠道推动生物能源开发[N];经济日报;2007年
6 本报记者  陈建军;秸秆“变油”还有多远[N];上海证券报;2006年
7 刘铮;“玉米制乙醇”冒进,发改委踩刹车[N];新华每日电讯;2006年
8 刘行健;玉米乙醇遇红灯丰原生化影响甚微[N];证券时报;2006年
9 王鹏;燃料乙醇企业选择“三突围”[N];中国化工报;2007年
10 涣知;燃料乙醇替代汽油发展迅速[N];中国经济导报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张雯;以木质纤维素为原料的燃料乙醇生产工艺及废水零排放技术研究[D];北京化工大学;2011年
2 乔庆安;木质纤维素生物炼制过程的流体力学与过程模拟研究[D];华东理工大学;2013年
3 孙晓琦;硬质阔叶木木质纤维素乙醇发酵的研究[D];北京林业大学;2013年
4 王成军;玉米生产区发展燃料乙醇产业研究[D];吉林大学;2005年
5 张建;木质纤维素原料生物转化生产纤维素乙醇过程的关键技术研究[D];华东理工大学;2011年
6 宋安东;生物质(秸秆)纤维燃料乙醇生产工艺试验研究[D];河南农业大学;2004年
7 曹历娟;发展生物质能源对我国粮食安全和能源安全影响的一般均衡分析[D];南京农业大学;2009年
8 麻越佳;稻壳制备燃料乙醇及综合利用[D];吉林大学;2011年
9 阮奇城;红麻骨纤维质转化燃料乙醇的关键技术研究[D];福建农林大学;2011年
10 刘海臣;稻草秸秆同步糖化发酵制备纤维素乙醇的研究[D];中国矿业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁鲜香;木质纤维素制备燃料乙醇的研究[D];北京化工大学;2009年
2 姜芹;玉米基原料发酵生产燃料乙醇的分析与探索[D];大连理工大学;2012年
3 郑颖洁;发酵稻草秸秆产燃料乙醇研究[D];南昌大学;2010年
4 曾凡洲;玉米秸秆水解液发酵制取燃料乙醇的研究[D];中国林业科学研究院;2010年
5 郑世杰;纤维素燃料乙醇技术经济分析[D];北京化工大学;2011年
6 刘晓非;吉林燃料乙醇项目后评价研究[D];吉林大学;2010年
7 张应龙;发酵玉米秸秆生产燃料乙醇的研究[D];内蒙古科技大学;2011年
8 曾庆梅;玉米秸秆水解发酵制乙醇过程研究[D];长春工业大学;2010年
9 张应龙;发酵玉米秸秆生产燃料乙醇的研究[D];内蒙古科技大学;2011年
10 崔美;木质纤维素预处理与高固含量分批补料酶解糖化研究[D];天津大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026