生物乙醇生產(chǎn)中秸稈酸水解及水解液濃縮脫毒過程的研究.pdf

1、秸稈乙醇的生產(chǎn)途徑之一是采用酸水解-發(fā)酵工藝。然而，濃酸水解工藝中酸用量大、酸回收困難、藥劑成本高；稀酸水解工藝中副產(chǎn)物較多、糖得率低、熱能消耗高，另外，酸水解副產(chǎn)物的毒性及糖濃度低問題影響發(fā)酵效率和乙醇產(chǎn)量。本研究提出采用中等濃度硫酸（10-30 wt％）在溫和條件下（常壓，100℃以下）催化水解秸稈，并將多效膜蒸餾技術(shù)用于水解液糖分濃縮和脫毒。
　　本文對秸稈組分含量進(jìn)行了測定，研究了硫酸濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、原料粒徑和液

2、固比對酸水解過程糖得率的影響。實驗結(jié)果表明，隨著硫酸濃度和反應(yīng)溫度的升高以及原料粒徑的減小，糖得率升高；隨著反應(yīng)時間的延長，糖得率先上升后下降；糖得率幾乎不受液固比的影響。各因素變化對糖得率影響的顯著性依次為反應(yīng)溫度＞硫酸濃度＞反應(yīng)時間＞液固比，最優(yōu)水解條件為30 wt%硫酸在100℃保溫10 h，液固比5:1，糖得率可達(dá)71.12%。采用阻滯分離過程可以有效地把酸水解液中的糖和酸分離，從而達(dá)到酸循環(huán)使用的目的。
　　本文探究了多

3、效膜蒸餾過程用于秸稈酸水解液中揮發(fā)性抑制組分脫除和糖分濃縮的可行性。考察了不同操作變量對膜通量J、造水比GOR、葡萄糖截留率Rg和揮發(fā)性抑制組分脫除率Dv的影響。實驗結(jié)果顯示，過程中最大膜通量達(dá)6.17 L·m-2·h-1，最高造水比達(dá)13.57，Rg幾乎不受操作條件的影響，始終在99.99%以上。過程對模擬秸稈酸水解液中的甲酸、乙酸、乙酰丙酸和糠醛的脫除率分別達(dá)87.76%、90.62%、4.25%和76.52%。膜法脫毒過程中既沒有

4、引入新雜質(zhì)，也沒有造成糖損失，同時還增加了水解液糖濃度；過程至少可將20 g·L-1的葡萄糖水溶液深度濃縮28倍以上，當(dāng)葡萄糖濃度達(dá)561 g·L-1時造水比仍可達(dá)5.03，這相當(dāng)于普通7效蒸發(fā)器的節(jié)能效果。為期60 d的穩(wěn)定性實驗過程中，多效膜蒸餾組件顯示出良好的穩(wěn)定性，膜通量、造水比和葡萄糖截留率無明顯下降。
　　本研究表明，多效膜蒸餾過程可有效脫除秸稈酸水解液中的主要揮發(fā)性抑制物，同時對糖分進(jìn)行濃縮，這有助于后續(xù)發(fā)酵效率和乙