CN105296544A - 一种木质素降解产物的去除方法 - Google Patents

一种木质素降解产物的去除方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种木质素降解产物的去除方法，以木质素降解产物为底物，采用活化过硫酸盐产生硫酸根自由基的方式氧化去除木质素降解产物；其中，活化方式选择热活化，过硫酸盐选择过硫酸铵作为氧化剂。本发明采用热活化方式活化过硫酸铵氧化去除木质素降解产物，结果发现，热活化过硫酸铵氧化木质素降解产物的效果如下：香草醛、4-羟基苯甲醛、香草酸、4-羟基苯甲酸和紫丁香酸的去除率在1h内均达到100%，紫丁香醛的去除率在2h内达到100%。

Description

一种木质素降解产物的去除方法
技术领域
本发明属木质纤维原料生物炼制生产燃料乙醇、化工平台化合物和其它生物基产品等技术领域，具体涉及一种木质素降解产物的去除方法。
背景技术
当前，采用丰富的可再生生物资源木质纤维原料生产具有应用前景的生物质液体燃料（如燃料乙醇、生物柴油、碳氢燃料等）来应对世界能源危机已成为各国研究的热点。目前主导生物燃料市场的方式是通过转酯化和发酵生产的生物柴油和燃料乙醇。然而，在不同生产过程中，都要涉及到原料的预处理，而在预处理过程中则难免会产生一些抑制物，主要包括纤维素和半纤维素降解产生的碳水化合物降解产物以及木质素降解产生的木质素降解产物，不利于生物质液体燃料的生产。因此，寻找对这些抑制物的去除方法或筛选能够耐受这些抑制物的微生物菌种，是降低木质纤维原料制取生物质液体燃料成本的基本手段。
到目前为止，针对不同抑制物的研究已取得较大的成果。其中，由于碳水化合物降解产物种类少、结构简单，对其抑制机理和降低抑制物作用的方法已经研究的比较清楚，而对于木质素降解产物，由于其成分复杂、含量低，对微生物的抑制作用还不是相当清楚，并且目前没有一种很好的脱除方法来减小其抑制作用。因此，研究抑制物对发酵的影响重点集中在木质素降解产物上。
高级氧化技术（Advanced Oxidative Processes, AOPs）是利用芬顿和类芬顿等氧化体系产生的活性自由基—羟基自由基（·OH）作为主要的氧化剂将大分子有机物氧化成小分子物质，甚至可将有机物直接矿化。目前，高级氧化技术用于木质纤维原料中木质素降解产物的去除方面鲜有报道。而基于硫酸根自由基（SO4 · − ）的高级氧化技术也是近几年迅速发展起来的用于含酚类废水的处理技术，且处理效果较·OH更加显著，尚未发现有用于木质素降解产物去除方面的报道。当前，SO4 · − 的产生方法有很多，文献报道的有加热、零价铁活化和微波活化等，但零价铁活化会有沉淀产生，并且常伴有铁锈生成，而微波活化对设备有较高的要求而且需要较高的能量，故选择常规的加热方法更符合工业化的生产方式。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种木质素降解产物的去除方法，以期能够有效去除木质纤维原料预水解糖液浓缩液中大部分的木质素降解产物类的发酵抑制物。
技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种木质素降解产物的去除方法，以六种典型木质素降解产物为对象，以活化过硫酸盐氧化去除木质素降解产物；其中，活化方法为热活化，过硫酸盐为过硫酸铵。
一种木质素降解产物的去除方法，取木质素降解产物和过硫酸铵混合置于摇床内，控制pH3~8，控温50~90℃，木质素降解产物和过硫酸铵得摩尔比1:2.5~1:20，振荡反应1h以上；去除木质素降解产物。
所述的木质素降解产物的去除方法，木质素降解产物的初始浓度为0.1g/L。
所述的木质素降解产物的去除方法，pH值为5~7。
所述的木质素降解产物的去除方法，温度为70~90℃。
所述的木质素降解产物的去除方法，硫酸铵浓度为1.0~2.0g/L。
所述的木质素降解产物的去除方法，木质素降解产物包括香草醛、4-羟基苯甲醛、香草酸、4-羟基苯甲酸、紫丁香酸和紫丁香醛。
有益效果：因此，本发明采用热活化过硫酸盐产生硫酸根自由基的新型高级氧化技术氧化去除典型木质素降解产物。
附图说明
图1是不同pH值下香草醛去除结果图；
图2是不同温度下香草醛去除结果图；
图3是不同硫酸铵浓度下香草醛去除结果图；
图4是紫丁香醛去除结果图；
图5是4-羟基苯甲醛去除结果图；
图6是香草酸去除结果图；
图7是紫丁香酸去除结果图；
图8是4-羟基苯甲酸去除结果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
木质素降解产物的去除方法：将典型木质素降解产物与过硫酸铵按一定摩尔比，混合置于电热恒温水浴摇床内，控制反应温度和pH，振荡频率150r/min条件下反应。木质素降解产物的初始浓度为0.1g/L，氧化反应在电热恒温水浴中进行。反应液的pH值通过氢氧化钠和硫酸调节。已调好pH值的反应液在设定的温度下，预热10min后快速加入已配制好的过硫酸铵储备液（15g/L）启动反应并开始计时，每隔一定时间取样分析。
氧化效果评价：对氧化前后的木质素降解产物浓度采用反相高效液相色谱（R-HPLC）分析，并计算对木质素降解产物的去除率。
去除率RE = (C i-C f)/C i*100 %，C i表示氧化反应前木质素降解产物的浓度，C f表示氧化反应后木质素降解产物的浓度。
1）设定反应温度为70℃，香草醛（典型木质素降解产物之一）与过硫酸铵摩尔比1:10，pH值3~8，在反应过程中，每隔一定时间取样分析，结果如图1所示。从图1中可以看出，溶液的pH值变化对香草醛的去除率影响并不明显。在反应3h内，香草醛的去除率均达到90%以上。考虑到后续的发酵过程，发酵液的pH值为6.0，因此，选择最佳pH为5~7。
2）反应液中香草醛与过硫酸铵摩尔比1:10，pH值为6，反应温度50~90℃。在反应过程中，每隔一定时间取样分析，结果如图2所示。从图2中可以看出，溶液的温度变化对香草醛的去除率影响显著，随着温度的不断升高，香草醛的去除率和去除速率也不断上升。在反应温度为50℃时，香草醛的去除率不到30%；温度为60℃时，香草醛的去除率达到70%左右；当温度上升到70℃时，香草醛的去除率已达到96%；80℃及以上时，香草醛的去除率均达到100%。因此，选择最佳反应温度为70~90℃。
3）反应液中pH值为6，反应温度为80 ℃，香草醛与过硫酸铵摩尔比为1:2.5~1:20。在反应过程中，每隔一定时间取样分析，结果如图3所示。从图3中可以看出，溶液中过硫酸铵浓度的变化对香草醛的去除率影响显著，随着过硫酸铵浓度的增加，香草醛的去除率及去除速率均不断升高。当过硫酸铵浓度为0.75g/L时，香草醛的去除率在反应3h后达到100%，而当过硫酸铵浓度达到1.5g/L及以上时，仅反应1h，香草醛的去除率就达到100%。综合考虑实际用量、香草醛的去除率及去除速率，选择最佳过硫酸铵浓度为1.0~2.0g/L。
实施例2
分别移取5mL的过硫酸铵储备液（15g/L）和紫丁香醛浓液（1g/L）于125mL三角瓶中，用氢氧化钠和硫酸调节pH值为6.0左右，补蒸馏水至总体积为50mL，在80℃、振荡频率150r/min条件下反应3h。在反应过程中，每隔一定时间取样，采用反相高效液相色谱法（R-HPLC）分析。氧化效果评价同实施例1，结果如图4所示。从图4中可以看出，在最佳反应条件下，紫丁香醛的去除率随着时间的不断延长而逐渐增加，并在反应进行到2h时达到100%。
实施例3
分别移取5mL的过硫酸铵储备液（15g/L）和4-羟基苯甲醛浓液（1g/L）于125mL三角瓶中，用氢氧化钠和硫酸调节pH值为6.0左右，补蒸馏水至总体积为50mL，在80℃、振荡频率150r/min条件下反应3h。在反应过程中，每隔一定时间取样，采用反相高效液相色谱法（R-HPLC）分析。氧化效果评价同实施例1，结果如图5所示。从图5中可以看出，在最佳反应条件下，4-羟基苯甲醛的去除率随着时间的不断延长而逐渐增加，并在反应进行到1h时达到100%。
实施例4
分别移取5mL的过硫酸铵储备液（15g/L）和香草酸浓液（1g/L）于125mL三角瓶中，用氢氧化钠和硫酸调节pH值为6.0左右，补蒸馏水至总体积为50mL，在80℃、振荡频率150r/min条件下反应3h。在反应过程中，每隔一定时间取样，采用反相高效液相色谱法（R-HPLC）分析。氧化效果评价同实施例1，结果如图6所示。从图6中可以看出，在最佳反应条件下，香草酸的去除率随着时间的不断延长而逐渐增加，并在反应进行到1h时达到100%。
实施例5
分别移取5mL的过硫酸铵储备液（15g/L）和紫丁香酸浓液（1g/L）于125mL三角瓶中，用氢氧化钠和硫酸调节pH值为6.0左右，补蒸馏水至总体积为50mL，在80℃、振荡频率150r/min条件下反应3h。在反应过程中，每隔一定时间取样，采用反相高效液相色谱法（R-HPLC）分析。氧化效果评价同实施例1，结果如图7所示。从图7中可以看出，在最佳反应条件下，紫丁香酸的去除率随着时间的不断延长而逐渐增加，并在反应进行到1h时达到100%。
实施例6
分别移取5mL的过硫酸铵储备液（15g/L）和4-羟基苯甲酸浓液（1g/L）于125mL三角瓶中，用氢氧化钠和硫酸调节pH值为6.0左右，补蒸馏水至总体积为50mL，在80℃、振荡频率150r/min条件下反应3h。在反应过程中，每隔一定时间取样，采用反相高效液相色谱法（R-HPLC）分析。氧化效果评价同实施例1，结果如图8所示。从图8中可以看出，在最佳反应条件下，4-羟基苯甲酸的去除率随着时间的不断延长而逐渐增加，并在反应进行到1h时达到100%。

Claims (6)

1.一种木质素降解产物的去除方法，其特征在于，取木质素降解产物和过硫酸铵混合置于摇床内，控制pH3~8，控温50~90℃，木质素降解产物和过硫酸铵的摩尔比1:2.5~1:20，振荡反应1h以上；去除木质素降解产物。
2.根据权利要求1所述的木质素降解产物的去除方法，其特征在于，木质素降解产物的初始浓度为0.1g/L。
3.根据权利要求1所述的木质素降解产物的去除方法，其特征在于，pH值为5~7。
4.根据权利要求1所述的木质素降解产物的去除方法，其特征在于，温度为70~90℃。
5.根据权利要求1所述的木质素降解产物的去除方法，其特征在于，硫酸铵浓度为1.0~2.0g/L。
6.根据权利要求1所述的木质素降解产物的去除方法，其特征在于，所述的木质素降解产物包括香草醛、香草酸、4-羟基苯甲醛、4-羟基苯甲酸、紫丁香醛和紫丁香酸。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105621587A (zh) * 2016-02-05 2016-06-01 浙江大学 一种利用硫酸根自由基降解氯代硝基芳烃的方法
CN109205916A (zh) * 2018-08-28 2019-01-15 浙江奇彩环境科技股份有限公司 活性炭生产过程中喷淋洗水的处理方法
CN109987692A (zh) * 2019-04-02 2019-07-09 温州医科大学 基于乙醛酸构建的类芬顿体系增强处理有机废水的方法
CN110054277A (zh) * 2018-12-07 2019-07-26 南京林业大学 一种利用香草醛定向氧化产物处理染料废水的方法
CN110407308A (zh) * 2019-07-16 2019-11-05 武汉理工大学 一种纳米零价铁协同热活化过硫酸盐降解氯霉素的方法
CN110904157A (zh) * 2019-12-30 2020-03-24 北京化工大学 一种热活化过硫酸盐与磷酸联合预处理提高玉米秸秆厌氧产气性能的方法
CN111875026A (zh) * 2020-06-19 2020-11-03 广西大学 热-Na2S2O8体系深度处理制浆造纸废水的方法
CN112441656A (zh) * 2020-11-06 2021-03-05 福建绿航环保科技有限公司 中密度纤维板生产废水的甲醛去除方法及甲醛去除试剂
CN112457093A (zh) * 2020-12-08 2021-03-09 广西大学 一种促进堆肥有机质降解的方法
CN113519556A (zh) * 2021-08-20 2021-10-22 南京林业大学 一种木质素过硫酸盐氧化制备植物生长促进剂的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102627673A (zh) * 2012-03-23 2012-08-08 辽宁岩砂晶建材有限公司 木质素降解磺甲基化的方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102627673A (zh) * 2012-03-23 2012-08-08 辽宁岩砂晶建材有限公司 木质素降解磺甲基化的方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JOÃO PAULO ALVES SILVA等: "Treatment of rice straw hemicellulosic hydrolysates with advanced oxidative processes:a new and promising detoxification method to improve the bioconversion process", 《BIOTECHNOLOGY FOR BIOFUELS》 *
中国环境科学学会: "《中国环境科学学会学术年会论文集（2010） 第三卷》", 31 December 2010, 中国环境科学出版社 *
王兵等: "基于硫酸自由基的高级氧化技术研究及应用进展", 《环境工程》 *
陈洪章: "《纤维素生物技术 第二版》", 28 February 2011, 化学工业出版社 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105621587A (zh) * 2016-02-05 2016-06-01 浙江大学 一种利用硫酸根自由基降解氯代硝基芳烃的方法
CN109205916A (zh) * 2018-08-28 2019-01-15 浙江奇彩环境科技股份有限公司 活性炭生产过程中喷淋洗水的处理方法
CN110054277A (zh) * 2018-12-07 2019-07-26 南京林业大学 一种利用香草醛定向氧化产物处理染料废水的方法
CN110054277B (zh) * 2018-12-07 2021-09-14 南京林业大学 一种利用香草醛定向氧化产物处理染料废水的方法
CN109987692A (zh) * 2019-04-02 2019-07-09 温州医科大学 基于乙醛酸构建的类芬顿体系增强处理有机废水的方法
CN109987692B (zh) * 2019-04-02 2021-10-22 温州医科大学 基于乙醛酸构建的类芬顿体系增强处理有机废水的方法
CN110407308A (zh) * 2019-07-16 2019-11-05 武汉理工大学 一种纳米零价铁协同热活化过硫酸盐降解氯霉素的方法
CN110904157A (zh) * 2019-12-30 2020-03-24 北京化工大学 一种热活化过硫酸盐与磷酸联合预处理提高玉米秸秆厌氧产气性能的方法
CN111875026A (zh) * 2020-06-19 2020-11-03 广西大学 热-Na2S2O8体系深度处理制浆造纸废水的方法
CN112441656A (zh) * 2020-11-06 2021-03-05 福建绿航环保科技有限公司 中密度纤维板生产废水的甲醛去除方法及甲醛去除试剂
CN112457093A (zh) * 2020-12-08 2021-03-09 广西大学 一种促进堆肥有机质降解的方法
CN113519556A (zh) * 2021-08-20 2021-10-22 南京林业大学 一种木质素过硫酸盐氧化制备植物生长促进剂的方法

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