超滤及电化学技术在冶金及生物质降解中的应用

【摘要】：随着环境保护意识的增强，人们愈来愈关注资源再生利用及废水处理的问题，生物质利用即是其中一个问题。我国生物质资源丰富，大多未被利用，比如玉米秸秆即为一例，目前处理为焚烧，造成了严重的环境污染。生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，以玉米芯为原料，提取木聚糖，用来制备功能性低聚木糖；用稀硫酸预处理玉米秸秆，除去半纤维素和木质素，通过纤维素酶降解为还原糖，进一步发酵生产燃料酒精，以达到资源的充分利用和环境保护的目的，因此，研究超滤及电化学技术在生物质降解及废水处理中的应用具有重要的意义。本文综述了国内外膜技术及电化学催化降解水中有机污染物的研究现状与应用前景，开展了木聚糖碱抽提液超滤过程中溶剂透过率的研究，进行了超滤技术回收纤维素酶，超滤技术与木聚糖酶解反应耦合，超滤技术处理含镍电镀废水，电化学法处理木聚糖超滤脱盐废水的研究。 超滤作为一种新型分离技术，可克服离子交换等方法带来的成本高、效率低等问题。本文采用超滤技术进行木聚糖碱抽提液脱盐的研究，获得溶剂透过率随着操作压力的增加而增加及一定操作压力下，超滤膜存在极限透过率的规律，并用膜模型解释了极限透过率和溶剂透过率与木聚糖浓度间的关系，本研究结果已用于木聚糖碱抽提液超滤脱盐产业化。 本文对超滤技术回收纤维素酶进行了研究，获得纤维素酶超滤回收的工艺条件及较好的酶解条件，为利用玉米秸秆生产燃料酒精开辟了新的途径。 研究了分离膜与反应器耦合效应，以提高反应选择性和平衡转化率，或移去对反应有毒性作用的组份，保持较高的反应速度。本文采用超滤技术与木聚糖酶解反应耦合，研究了各种条件对木聚糖酶解反应的影响，获得了最佳酶解反应条件，并与未耦合酶解反应进行比较。同时为提高资源再生程度及产品纯度，研究了超滤技术与木聚糖酶解 反应祸合效应，研究中获得不同的操作条件、加料方式对低聚木糖与 总糖比有密切关系，因而采用浓酶液酶解木聚糖时，使木糖得率大大 降低，低聚木糖与总糖比提高为0.99。 本研究首次采用超滤技术处理含镍电镀废水，与传统处理工艺比 较，不但可净化废水，并可直接回收有用产品氯化镍，减少了污染物 的排放。 首次采用电化学法处理木聚糖超滤脱盐废水，使废水的色度、 CODcr和BODS达到国家排放的标准。研究中同时探讨了电化学氧化作 用的机理。