大型海藻滸苔的水熱處理及產(chǎn)物高值利用研究.pdf

1、大型綠藻滸苔是中國(guó)沿岸海域常見(jiàn)的優(yōu)勢(shì)物種，在河口和內(nèi)灣咸水域等海岸水域的分布非常廣泛，被視為一種產(chǎn)量巨大的海洋生物質(zhì)資源。然而，由于海水的富營(yíng)養(yǎng)化，滸苔等綠藻的大規(guī)模繁殖造成了非常嚴(yán)重的綠潮現(xiàn)象。綠潮已經(jīng)成為了全球性的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，導(dǎo)致了嚴(yán)重的生態(tài)破壞以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失。綠潮滸苔連續(xù)多年侵襲青島、上海等沿海城市。由于缺少相關(guān)的治理措施和利用技術(shù)，大量的滸苔未經(jīng)處理被直接丟棄，導(dǎo)致其大量堆積在沿岸地區(qū)，極大破壞了當(dāng)?shù)氐暮Ｑ笊鷳B(tài)環(huán)境。因此，尋

2、找經(jīng)濟(jì)高效的技術(shù)手段對(duì)滸苔進(jìn)行處置與利用具有非常重要的意義。
　　為了解決以上問(wèn)題，本論文利用水熱技術(shù)對(duì)新鮮滸苔進(jìn)行處理，研究水熱操作條件對(duì)滸苔水解糖化的影響規(guī)律，并對(duì)處理過(guò)程參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。同時(shí)對(duì)水解液生產(chǎn)生物乙醇和短鏈脂肪酸的潛能進(jìn)行了評(píng)估，以期為滸苔的大規(guī)模資高值利用提供有價(jià)值的參考。最后，對(duì)固體殘?jiān)M(jìn)行了表征分析，了解水熱處理對(duì)滸苔物化特性的影響，探討固體殘?jiān)罄m(xù)利用方式。
　　滸苔中含有豐富的多糖成分，水熱處理能夠有

3、效實(shí)現(xiàn)滸苔的水解糖化，從而獲得易于微生物利用的還原糖。研究結(jié)果表明，提高水熱操作條件（更高的催化劑濃度和反應(yīng)溫度以及更長(zhǎng)的停留時(shí)間）能夠增強(qiáng)滸苔的水解程度，但是過(guò)于劇烈的水熱條件會(huì)加劇液相產(chǎn)物的分解，導(dǎo)致還原糖產(chǎn)率的降低。當(dāng)含固率為11％，H2SO4的濃度為0.5％時(shí)，滸苔在130℃溫度條件下進(jìn)行30 min的水熱處理后還原糖產(chǎn)率達(dá)到最大值33.8％。此時(shí)，水解液中葡萄糖、鼠李糖和木糖的分別為5.55 g/L、4.90 g/L和3.65

4、 g/L。
　　水熱反應(yīng)溫度對(duì)水解液乙醇發(fā)酵過(guò)程具有明顯的影響。110℃的水解液酵母菌的生長(zhǎng)活性最好，且水熱反應(yīng)溫度越高活性越差。130℃的水解液能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的乙醇發(fā)酵產(chǎn)能，經(jīng)過(guò)48 h乙醇產(chǎn)率達(dá)到峰值7.8％。表明滸苔經(jīng)過(guò)水熱處理的液體產(chǎn)物可以作為一種比較理想的生物乙醇生產(chǎn)原料。
　　在水解液厭氧發(fā)酵的過(guò)程中，不同水熱反應(yīng)溫度的水解液短鏈脂肪酸的產(chǎn)能表現(xiàn)出明顯的差異。其中，130℃的水解液在厭氧消化的第6天總產(chǎn)率最高達(dá)到2

5、6.1％。隨后由于產(chǎn)甲烷菌的分解產(chǎn)率開(kāi)始下降。其中，主要的短鏈脂肪酸產(chǎn)物依次為乙酸(3.1 g/L)、丙酸(2.0 g/L)和正丁酸(0.4 g/L)。
　　滸苔經(jīng)過(guò)水熱處理后其組成與物化特性均發(fā)生了顯著變化。隨著反應(yīng)溫度從90℃升高至150℃，固體殘?jiān)膿]發(fā)分含量從60.8％減少到45.8％，高位熱值則從11.2 kJ/g升高到15.3 kJ/g。說(shuō)明水熱過(guò)程中是一個(gè)脫揮發(fā)分和能量濃縮的過(guò)程。經(jīng)過(guò)水熱處理，滸苔表面的-OH與C=