CN108060189A - 一种降低反应器腐蚀度的玉米秸秆稀酸预处理方法 - Google Patents

一种降低反应器腐蚀度的玉米秸秆稀酸预处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108060189A
CN108060189A CN201610975672.3A CN201610975672A CN108060189A CN 108060189 A CN108060189 A CN 108060189A CN 201610975672 A CN201610975672 A CN 201610975672A CN 108060189 A CN108060189 A CN 108060189A
Authority
CN
China
Prior art keywords
maize straw
acid
dilute
sulfuric acid
corrosion degree
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610975672.3A
Other languages
English (en)
Inventor
鲍杰
邵帅
张建
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanxi Institute of synthetic biology Co.,Ltd.
Original Assignee
East China University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by East China University of Science and Technology filed Critical East China University of Science and Technology
Priority to CN201610975672.3A priority Critical patent/CN108060189A/zh
Publication of CN108060189A publication Critical patent/CN108060189A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/14—Preparation of compounds containing saccharide radicals produced by the action of a carbohydrase (EC 3.2.x), e.g. by alpha-amylase, e.g. by cellulase, hemicellulase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/02—Monosaccharides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P2201/00—Pretreatment of cellulosic or lignocellulosic material for subsequent enzymatic treatment or hydrolysis

Abstract

本发明公开一种降低反应器腐蚀度的玉米秸秆稀酸预处理方法，其具体步骤为：(1)将稀硫酸与经过除尘、粉碎后的玉米秸秆在低液固比下混合均匀，使稀硫酸溶液完全被玉米秸秆吸收，无游离态的稀酸存在；(2)将步骤(1)所述的玉米秸秆加入内置搅拌装置的预处理反应器中进行预处理；(3)将步骤(2)得到的预处理后的玉米秸秆用于后续的生物加工过程。本发明的优点：低液固比(稀硫酸溶液和玉米秸秆固体的质量比)的稀酸预处理过程在取得较好预处理效果的同时，由于不存在游离态的酸性溶液，大幅降低了预处理过程对反应器材质的腐蚀，提高了反应器的使用寿命和生物炼制过程的经济性。

Description

一种降低反应器腐蚀度的玉米秸秆稀酸预处理方法
【技术领域】
本发明涉及木质纤维素生物炼制领域，是一种降低反应器腐蚀度的玉米秸秆稀酸预处理方法。
【背景技术】
木质纤维素原料结构复杂，半纤维素和木质素通过共价键联结成网状结构，将纤维素紧紧包裹起来，直接对其进行酶解或生物转化非常困难。因此需要通过物理、化学、物理化学或生物方法破坏木质纤维素结构，使得后续的酶解和发酵过程更容易进行，这个过程为木质纤维素原料的预处理过程。
稀酸预处理是当前最主流的预处理方法之一。该过程将稀酸作为催化剂，主要将半纤维素降解成木糖和其他单糖，破坏纤维素的晶体结构，使得后续的酶解过程更容易进行。但是在常规的稀酸预处理过程中，稀酸的用量通常高达木质纤维素原料的6-10倍，游离的酸液在高温的预处理过程中对反应器材质的腐蚀非常严重，大大提高了设备投资；同时，产生了大量的酸性预处理废水，导致沉重的污水处理负担。因此，开发一种低腐蚀的稀酸预处理方法，在保证预处理效果的同时，显著降低预处理对反应器的腐蚀，减少废水排放，对生物炼制产业具有非常重要的推动作用。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种降低反应器腐蚀度的玉米秸秆稀酸预处理方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种降低反应器腐蚀度的玉米秸秆稀酸预处理方法，其具体步骤为：
(1)将稀硫酸与经过除尘、粉碎后的玉米秸秆在低液固比下混合均匀，使稀硫酸溶液完全被玉米秸秆吸收，无游离态的稀酸存在；
所述的稀硫酸与玉米秸秆固体的质量比为0.5:1-2:1，在此条件下，无游离态稀酸溶液。
(2)将步骤(1)所述的玉米秸秆加入内置搅拌装置的预处理反应器中进行预处理；
所述的预处理硫酸用量根据玉米秸秆原料产地的不同，以取得较好预处理效果为特征，范围在1.5-2.5g硫酸/100g玉米秸秆之间；
所述的预处理条件为温度175℃下处理5分钟；
所述的预处理反应器材质为碳钢，不锈钢304或不锈钢316L等。
(3)将步骤(2)得到的预处理后的玉米秸秆用于后续的生物加工过程。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
与常规的稀酸预处理方法相比，低腐蚀的稀酸预处理在低液固比条件下进行，使稀硫酸溶液被玉米秸秆固体完全吸附，无游离态的酸性溶液。保证了预处理效果的同时，显著降低了预处理对反应器的腐蚀，提高了反应器的使用寿命，减少了生物炼制过程的设备投资。
图1为玉米秸秆的稀硫酸预处理在不同液固比(0.5:1和10:1)条件下对304不锈钢管的腐蚀程度；
【具体实施方式】
以下提供本发明一种降低反应器腐蚀度的玉米秸秆稀酸预处理方法的具体实施方式。
实施例1
将10g稀硫酸溶液(硫酸质量分数为0.25％)与1g除尘粗粉后的干玉米秸秆(液固比为10:1)混合均匀后装入由304不锈钢加工的圆筒状反应器中，硫酸用量即为25mg/g干玉米秸秆。密封后置于马弗炉中，进行高温预处理反应，反应条件175℃，温度升至175℃后保留12小时，从钢管中取出预处理浆液后不洗涤，重复上述过程，循环次数为26次。每次得到的预处理浆液经抽滤，液体部分用邻二氮菲分光光度计法测定铁离子浓度并把26次的结果进行累加，产生的铁离子浓度为8.17mg/g干固体。在上述预处理条件下将保留时间调整为90分钟，单次预处理后的玉米秸秆酶解得率为60.39％。
实施例2
将0.5g稀硫酸溶液(硫酸质量分数为5％)与1g除尘粗粉后的干玉米秸秆(液固比为0.5:1)混合均匀后装入由304不锈钢加工的圆筒状反应器中，硫酸用量即为25mg/g干玉米秸秆。密封后置于马弗炉中，进行高温预处理反应，反应条件175℃，温度升至175℃后保留12小时，从钢管中取出预处理物料后不洗涤，重复上述过程，循环次数为26次。每次得到的预处理物料经稀释后抽滤，液体部分用邻二氮菲分光光度计法测定铁离子浓度并把26次的结果进行累加，产生的铁离子浓度为3.95mg/g干固体。在上述预处理条件下将保留时间调整为90分钟，单次预处理后的玉米秸秆酶解得率为59.92％。
本发明所涉及的玉米秸秆的处理方法不限于稀硫酸预处理方法，还可以为稀盐酸预处理、稀甲酸预处理、稀甲基磺酸预处理等中的一种或几种方法组合。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构想的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种降低反应器腐蚀度的玉米秸秆稀酸预处理方法，其特征在于：
(1)将稀硫酸与经过除尘、粉碎后的玉米秸秆在低液固比下混合均匀，使稀硫酸溶液完全被玉米秸秆吸收，无游离态的稀酸存在；
(2)将步骤(1)所述的玉米秸秆加入内置搅拌装置的预处理反应器中进行预处理；
(3)将步骤(2)得到的预处理后的玉米秸秆用于后续的生物加工过程。
2.如权利要求1所述的一种降低反应器腐蚀度的玉米秸秆稀酸预处理方法，其特征在于，在所述的步骤(1)中，所述的稀硫酸与玉米秸秆固体的质量比为0.5:1-2:1，在此条件下，无游离态稀酸溶液。
3.如权利要求1所述的一种降低反应器腐蚀度的玉米秸秆稀酸预处理方法，其特征在于，在所述的步骤(2)中，所述的预处理硫酸用量根据玉米秸秆原料产地的不同，以取得较好预处理效果为特征，范围在1.5-2.5g硫酸/100g玉米秸秆之间。
4.如权利要求1所述的一种降低反应器腐蚀度的玉米秸秆稀酸预处理方法，其特征在于，在所述的步骤(2)中，所述的预处理条件为温度175℃下处理5分钟。
5.如权利要求1所述的一种降低反应器腐蚀度的玉米秸秆稀酸预处理方法，其特征在于，在所述的步骤(2)中，所述的预处理反应器材质为碳钢，不锈钢304或316L等。
CN201610975672.3A 2016-11-07 2016-11-07 一种降低反应器腐蚀度的玉米秸秆稀酸预处理方法 Pending CN108060189A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610975672.3A CN108060189A (zh) 2016-11-07 2016-11-07 一种降低反应器腐蚀度的玉米秸秆稀酸预处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610975672.3A CN108060189A (zh) 2016-11-07 2016-11-07 一种降低反应器腐蚀度的玉米秸秆稀酸预处理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108060189A true CN108060189A (zh) 2018-05-22

Family

ID=62136745

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610975672.3A Pending CN108060189A (zh) 2016-11-07 2016-11-07 一种降低反应器腐蚀度的玉米秸秆稀酸预处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108060189A (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104805145A (zh) * 2014-01-24 2015-07-29 华东理工大学 一种利用木质纤维素原料生产谷氨酸的方法
CN106811489A (zh) * 2015-11-28 2017-06-09 华东理工大学 一种基于产乳酸片球菌素的乳酸菌的开放式乳酸生产方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104805145A (zh) * 2014-01-24 2015-07-29 华东理工大学 一种利用木质纤维素原料生产谷氨酸的方法
CN106811489A (zh) * 2015-11-28 2017-06-09 华东理工大学 一种基于产乳酸片球菌素的乳酸菌的开放式乳酸生产方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YANQING HE: "Dry dilute acid pretreatment by co-currently feeding of corn stover", 《BIORESOURCE TECHNOLOGY》 *
何燕青: "预处理与生物脱毒过程强化对木质纤维素干法生物炼制技术的促进", 《中国博士学位论文全文数据库工程科技I辑》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4237226A (en) Process for pretreating cellulosic substrates and for producing sugar therefrom
JP3493026B2 (ja) バイオマスの前処理方法
JP2010253348A (ja) バイオマスの加水分解方法、および、エタノールの製造方法
He et al. Significantly improving enzymatic saccharification of high crystallinity index’s corn stover by combining ionic liquid [Bmim] Cl–HCl–water media with dilute NaOH pretreatment
WO2017049739A1 (zh) 一种提高木质纤维素生物质酶解效率的方法
Yu et al. Enhancing fermentable sugar yield from cassava residue using a two-step dilute ultra-low acid pretreatment process
CN103748232A (zh) 以纤维素系生物质为原料的乙醇制造方法
US11492752B2 (en) Method and device for treating biomass
JP2010279255A (ja) バイオマスの糖化方法
Yu et al. Effect of microwave/hydrothermal combined ionic liquid pretreatment on straw: Rumen anaerobic fermentation and enzyme hydrolysis
CN104998616A (zh) 一种使用玉米秸秆生产生物碳的方法
Li et al. Optimization of thermally activated persulfate pretreatment of corn straw and its effect on anaerobic digestion performance and stability
Rosen et al. Immersed ozonation of agro-wastes as an effective pretreatment method in bioethanol production
CN103130756A (zh) 一种由木质纤维素生物质生产糠醛的工艺
JP5662724B2 (ja) 木質系バイオマスの糖化方法
Zhang et al. 1-Butyl-3-methylimidazolium acetate pretreatment of giant reed triggering yield improvement of biohydrogen production via photo-fermentation
Shangdiar et al. Enhancing sugar yield for bioconversion of rice straw: Optimization of Microwave-assisted Pretreatment using dilute acid hydrolysis
CN104611394A (zh) 一种木质纤维素原料预处理的方法及应用
CN103849664B (zh) 一种强化木质纤维素原料预处理效果的磨浆后处理方法
JP5687694B2 (ja) 糖溶液の製造方法及びそれに用いる糖溶液製造装置
CN108060189A (zh) 一种降低反应器腐蚀度的玉米秸秆稀酸预处理方法
Zhang et al. Pretreatment of Arundo donax L. for photo-fermentative biohydrogen production by ultrasonication and ionic liquid
JP2013042727A (ja) リグノセルロース系バイオマスからエタノールを製造する方法及びその前処理方法
CN102586493A (zh) 一种超临界二氧化碳与超声耦合预处理促进生物质水解制取还原糖的方法
Wang et al. Enhanced enzymatic hydrolysis of poplar cellulosic residue fractionated by a magnetic carbon-based solid-acid catalyst in the γ-valerolactone–water system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20211014

Address after: 030032 Block C, No. 236, Huazhang street, science and technology innovation city, Shanxi comprehensive reform demonstration zone, Taiyuan City, Shanxi Province

Applicant after: Shanxi Institute of synthetic biology Co.,Ltd.

Address before: 200237 East China University of Science and Technology, 130 Meilong Road, Shanghai, Xuhui District

Applicant before: EAST CHINA University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY