【摘要】：大型綠藻滸苔是中國(guó)沿岸海域常見的優(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、4.90g/L和3.65g/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26.1%。隨后由于產(chǎn)甲烷菌的分解產(chǎn)率開始下降。其中,主要的短鏈脂肪酸產(chǎn)物依次為乙酸(3.1 g/L)、丙酸(2.0g/L)和正丁酸(0.4g/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=O等含氧官能團(tuán)數(shù)量增多,為固體殘?jiān)谥亟饘傥筋I(lǐng)域的應(yīng)用提供了良好的結(jié)構(gòu)特性。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2791279