真空膜蒸馏浓缩纤维素水解糖液及抑制物去除的研究
为提高纤维素乙醇的发酵浓度以降低后续分离提浓的成本，纤维素水解糖液的浓缩和脱毒至关重要。膜蒸馏作为一种新型的膜分离技术，可在较低的温度下把非挥发性物质浓缩至极高的浓度同时去除溶液中的挥发性组分，在纤维素水解糖液浓缩和脱毒应用方面拥有巨大的潜力。本文首次采用真空膜蒸馏法(VMD)对纤维素水解糖液的浓缩和脱毒进行了初步研究，并在此基础上实现高效发酵制备纤维素乙醇。 论文首先考察了料液温度、料液流速和料液浓度等操作参数对VMD浓缩模拟糖液时通量和截留率的影响。结果表明膜通量随料液流速和温度的升高而增加，随料液浓度升高而降低，确定浓缩的最佳条件为温度65℃，流速1.0m/s，下游真空度5kPa，并在此条件下把初始浓度为5g/L的模拟葡萄糖溶液浓缩10倍，整个过程对葡萄糖的截留率大于99.5％，有效组分糖损失小。 其次研究了VMD对抑制物糠醛和乙酸的去除效果。当葡萄糖浓度为5g/L，乙酸和糠醛浓度为1.25g/L时，在料液温度70℃，下游压力5kPa条件下，由于低浓度范围内糠醛-水相对挥发度远大于乙酸-水的相对挥发度，糠醛和乙酸的去除率相差很大，分别为96.25％和24.79％。为提高乙酸的去除率，利用盐析效应原理和吸附法来改变乙酸-水的汽液平衡。实验结果表明:在料液中添加第三组分盐对改变乙酸汽液平衡来提高乙酸对水的相对挥发度影响不大，而在组件下游侧填充吸附剂可以有效的提高乙酸的去除率，添加活性炭和树脂后，乙酸的去除率从28.9％分别提高到42.8％和73.2％，为无吸附剂时的1.48和2.53倍。 最后对经VMD浓缩及脱毒的玉米秸秆酶解液的发酵情况进行了考察，未经浓缩和2倍浓缩糖液的发酵乙醇最高浓度分别为15.99g/L和28.69g/L，3倍浓缩糖液由于碳源充足，抑制物糠醛完全脱除，发酵36h后达到最高浓度42.18g/L，是前两者的2.64和1.47倍。发酵结果表明VMD可有效地浓缩纤维素水解糖液至合适的发酵浓度(＞100g/L)同时去除抑制物，提高乙醇的发酵浓度。
真空膜蒸馏法;相对挥发度;纤维素水解糖液;抑制物去除
浙江大学
硕士
生物化工
张林
2012
中文
TQ028.8
72
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）