木质纤维素生物质中游离单糖的固态发酵和重金离子的富集研究

发布时间：2022-01-04 01:37

　　木质纤维素生物质中含有较多的游离单糖和重金属离子。其中,游离单糖的存在会增加预处理过程中抑制物的生成量,降低纤维素乙醇的生产效率;重金属离子的存在会增加纤维素乙醇生产过后废水的处理难度与成本,甚至造成重金属的二次污染,降低植物修复的有效性。因此,必须降低木质纤维素生物质中游离单糖的含量,以期增加纤维素乙醇生产效率;避免纤维素乙醇生产过程中重金属离子的二次污染,以期实现重金属离子的进一步富集。本研究拟解决这两个问题,提出了预处理前木质纤维素生物质的固态发酵与含镉纤维素乙醇发酵残液的干燥固定与微生物转运。本研究第一部分研究了预处理前玉米秸秆中水溶性游离单糖的转化对纤维素乙醇发酵的影响。结果表明,通过在预处理前采用黑曲霉固态有氧发酵方式将玉米秸秆中游离葡萄糖和果糖转化为柠檬酸,能够有效地降低预处理过程中酸催化剂的用量和5-羟甲基糠醛生成量,缩短脱毒时间并提高纤维素乙醇的发酵效率。这一实验结果在纤维素乙醇的实际生产过程中具有重要借鉴意义。本研究第二部分尝试采用纤维素乙醇干法生物炼制处理含镉木质纤维素生物质并对该过程中镉的富集情况进行了研究。含镉玉米秸秆和白杨木屑经干法生物炼制过程分别获得了63... 

【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

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图１．１木质纤维素生物质结构示意图Ｍ??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃ?ｂｉｏｍａｓｓ?［９】??１．２．１木质纤维素生物质中游离单糖??

土壤镉污染的研究结果表明，全国各地范围内土壤重金属镉污染程度并不一致，主要表??现为从东南到西北、从西南到东北逐渐降低的趋势｜２５］。其中，部分省份土壤中的镉含量??情况如图１．５所示。该结果的出现可能是由于两方面因素导致：Ｕ）?土壤中重金属镉的??来源不同；（２）由于我国国土面积广大，南方与北方、东部与西部的气候等环境条件??相差较大导致各地土壤性质不同ｔ２７］，各地区土壤性质的不同导致镉在土壤中的存在状态??不同，同时不同物种的植物对镉的吸附性能不同导致其留存在土壤中的含量具有差异，??进而导致不同地区土壤中重金属镉含量具有一定的差异性。例如，上海蚂蚁浜地区的土??壤中镉含量为２１．５?ｍｇ／ｋｇ［２８］，酸性土质与长期含镉污水灌溉的广州老污灌区的土壤中镉??含量为?２２８．０?ｍｇ／ｋｇ［２９］。??表１．１几种不同类型的母质中镉的含量｜Ｍ｜??Ｔａｂｌｅ?１．１?Ｔｈｅ?ｃｏｔｅｎｔｓ?ｏｆ?ｃａｄｍｉｕｍ?ｉｎ?ｓｏｍｅ?ｐａｒｅｎｔ?ｍａｔｅｒａｌｓ１３０１??Ｒｏｃｋ?ｔｙｐｅｓ?Ｃｏｎｔｅｎｔ?（ｍｇ／ｋｇ）?Ａｖｅｒａｇｅ?（ｍｇ／ｋｇ）??Ｇｒａｎｉｔｅ

培养时间和玉米浆添加量（为菌体的生长提供必需氨基酸、生物素等营养物质，进而提??高菌株的生物量）。在本实验中，麦秆水解液中重金属镉的添加量为５?ｍｇ／Ｌ。实验结果??如图４．１所示，对于不含重金属镉的麦秆水解液而言，玉米浆含量的增加对??Ｓ９１１４的生长与糖耗几乎没有什么影响。但对于含有５?ｍｇ／Ｌ重金属镉的麦秆水解液而??言，玉米浆含量的增加对Ｃ．?Ｓ９１１４的葡萄糖消耗能力有所促进，但对其生长??影响较小。同时，在５?ｍｇ／Ｌ的麦秆水解液中经过３２?ｈ培养后，Ｃ．?ｇ／ｗｔｏｗ／ｃｗｍ?Ｓ９１１４可??达其最大生物量。因此，在接下来Ｃ．ｇ／ｗｔｏｍ’ｃｗｍＳ９１１４的培养过程中，玉米浆的添加量??为５?ｇ／Ｌ，培养时间为３２?ｈ，Ｃ．?ｇ／ｗｔｏｍ／ｃ調Ｓ９１１４接种量为１０?（ｖ／ｖ）。??通过考察Ｃ．?ｇ／Ｍｔｏｗ／ＣＭＴＷ?Ｓ９１１４对麦秆水解液中重金属镉的耐受性和去除情况。具体??操作如下：在重金属镉含量为０?ｍｇ／Ｌ、２．５?ｍｇ／Ｌ、５?ｍｇ／Ｌ、１０?ｍｇ／Ｌ的麦秆水解液中培??养Ｃｇ７ｗｔｏ／ｍ‘ｃｗ／ｗＳ９１１４，并对其培养过程中的葡萄糖、菌体量变化情况以及培养前后发??酵醪液中重金属镉的变化情况进行研究分析。结果如图４．２所示，当麦杆水解液中重金??属镉浓度高于２．５?ｍｇ／Ｌ时

【参考文献】：
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博士论文
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本文编号：3567387