基于铬革屑的胶原蛋白与稻杆混合厌氧发酵的研究
发布时间：2022-01-21 17:04
我国制革行业每年产生约100万吨的铬革屑,这些含铬的废弃物的处理处置成为制革行业最头疼的问题。目前,铬革屑主要的处理处置方式是安全填埋和焚烧,这不仅造成资源的浪费,还可能对大气、土壤和水体造成二次污染。此外,常见的处理方法是利用化学试剂将铬革屑水解并得到附加产物,然而这些方法还停留在试验室阶段,并且附加产物还需进一步进行改性才能被利用。因此,通过清洁生产的方式再利用,如清洁燃料沼气的生产为铬革屑处理开辟了新思路,提高制革行业的环境效益。铬革屑的可降解性（或可利用性）是评估能否可以作为厌氧发酵底物的关键因素。然而铬革屑中铬的存在限制了其厌氧发酵的可行性,因此对铬革屑进行脱铬处理后再厌氧发酵是必要的。本研究通过碱-酶结合法水解铬革屑的单因素试验,确定了 CaO投加量、CaO反应时间、CaO反应温度、酶投加量、酶反应时间和酶反应温度水解铬革屑的最佳条件,并根据单因素试验结果进行正交试验和响应曲面优化分析。通过优化分析得到的最佳条件进行碱-酶结合法水解铬革屑提取胶原蛋白,得到的胶原蛋白液与稻杆水解液进行混合厌氧发酵试验,探究不同碳氮比、不同铬含量对胶原蛋白液和水稻秸秆液厌氧发酵产气特性的影响,...
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１试验装置示意图??Ｆｉ．２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｒｅｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｅｘｅｒｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ??
革屑的胶原蛋白与稻杆混合厌氧发酵的研究??３结果与讨论??３．１碱－酶水解铬革肩单因素优化试验??本试验主要通过研宄不同单因素对铬革屑水解效果的影响，分析优化了?ＣａＯ投加??量、ＣａＯ反应时间、ＣａＯ反应温度、酶投加量、酶反应时间和酶反应温度水解铬革屑的??最佳条件，并对单因素优化结果进行正交试验和响应曲面优化验证，得出最佳的水解条??件，为后续厌氧发酵提供所需的胶原蛋白液。??３．１．１?ＣａＯ投加量对铬革屑水解的影响??＋?Ｎ投加量ＣａＯ水解铬革屑的胶原蛋白提取率和脱铬率如图３－１所示。从图３－１可??以看出，胶原蛋内提取率随着ＣａＯ投加量增加而增加，３?ＣａＯ用量为２％时，提収率达??到了?７９．７９％，当投加量由２％增加到８％时，提取率趋于稳定。这是由于提取率受反应体??系中ＯＨ－浓度的影响，而ＣａＯ溶丁？水电离出的０Ｈ？有一定限度，当ＣａＯ用量过高时，一??部分Ｃａ（ＯＨ）２生成白色沉淀，反应体系屮０Ｈ－浓度不再增加，Ｗ此胶原蛋「丨提収率逐渐??稳定叫１。脱铬率随着ＣａＯ投加贷的增加先增大后趋于稳定，Ａ?ＣａＯ投加量为２％时，脱??铬率相对较高，达到８９．３２％，当ＣａＯ投加Ｍ由６％增加到８％时，脱铬率基本稳定。过??高ＣａＯ的投加＋仅使系统灰分增加，而且浪费材料，因此确定２％ＣａＯ为最佳的投加：Ｗ：。??此外，当不投加ＣａＯ时，水解体系中只有蛋白酶的单独水解作用，如图３－１所示，单独??蛋白酶水解的胶原蛋白提取率和脱铬率分别为７４．８２％和７５．３６°／。。说明蛋白酶对铬革肩??有一定的水解作用，随着ＣａＯ投加量的增加胶原蛋白提取率也增加，当投加；Ｍ？为８％，??胶原蛋提取率达到最人８５．３２％，比单独酶
１４０??＾?４５００?－?■脱铬率?－１３０??＾?４０００?：?？胶鹿蛋白提取率?」１２（）??ｓ?＾００?■?咳＾水解液中铬含最??＿?＿?■■水解液中氮含Ｍ?■?＇?１，０??如■「?■?■?－?１００?＾??｜?２５００?－?■?ｆｌ?■?：?９０?＾??ｍ?■?■?■?：７〇１；??Ｉ?ｔ?Ｉ?ＩＩ?：：！１??Ｉ，〇：?｜?ＩＩ?ＩＩ?ＩＪ?：：??＾０?４０?５０?６０?７０?８０?９０?！００??ＣａＯ反应温度ｒｃ）??图３－３?ＣａＯ反应温度对胶原蛋白提取率和脱铬率的影响??Ｆｉｇ．?３－３?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ＣａＯ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｏｎ?ｃｏｌｌａｇｅｎ?ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ?ｒａｔｅ?ａｎｄ?ｄｅｃｈｒｏｍｉｚａｔｉｏｎ?ｒａｔｅ??３．１．４酶投加量对铬革屑水解的影响??不同蛋白酶水解铬革屑的胶原蛋白提取率和脱铬率如阁３－４所示，从阁３－４忖以看??出，随着蛋白酶投加量的增大，胶原蛋白提収率增加后趋于稳定，脱铬率总体Ｍ减小趋??势。当蛋门酶用量３％时，胶原蛋卜：丨提取率达到９２．９８％，脱铬率达到８８．５８％，此时水解??液中铬含量为１０．４７?ｍｇ／Ｌ，与蛋白酶用量５％相比，提収率仅相差０．１１２％，似铬含量约??为前者的３倍。因此确定酶量３％是最佳蛋白酶投加量。此外，当蛋白酶用量０％时，体??系中只有ＣａＯ单独进行水解反应。此时，胶原蛋白提収率和脱铬率均较低，分别为５６．９％??和８１．４％，与投加量３％的水解结果相比，提取率和脱铬率分别增加了?３６．０８％和７．１８％。??这是由于单独ＣａＯ水解铬革屑时，其主要是通过ＯＨ
【参考文献】：
期刊论文
[1]The effect of lactic acid bacteria inoculums on in vitro rumen fermentation, methane production, ruminal cellulolytic bacteria populations and cellulase activities of corn stover silage[J]. GUO Gang,SHEN Chen,LIU Qiang,ZHANG Shuan-lin,SHAO Tao,WANG Cong,WANG Yong-xin,XU Qing-fang,HUO Wen-jie. Journal of Integrative Agriculture. 2020(03)
[2]铬革屑的酸碱联合处理中CaO脱铬的优化[J]. 赵胜宗,刘彦. 皮革科学与工程. 2020(01)
[3]Ni-P/HZSM-5催化木质素降解制备酚类化学品[J]. 郑云武,王继大,刘灿,卢怡,林旭,李文斌,郑志锋. 化工进展. 2020(05)
[4]含铬革屑制备工业明胶的浸灰探究[J]. 周健,王全杰,段宝荣,仇同济. 皮革与化工. 2019(06)
[5]热水预处理对木质纤维素生物质炼制的影响[J]. 田中建,吉兴香,陈嘉川,杨桂花. 中华纸业. 2019(24)
[6]中低温条件下牛粪秸秆混合沼气发酵的研究[J]. 王世伟,马放,麻微微,王萍,赵光. 环境保护科学. 2019(05)
[7]农作物秸秆综合利用和禁烧管理国家法规综述与立法建议[J]. 毕于运,高春雨,王红彦,王亚静. 中国农业资源与区划. 2019(08)
[8]不同浓度磷酸预处理对秸秆厌氧发酵的影响[J]. 王欣,王玉鹏,周闯,刘伟. 黑龙江科学. 2019(14)
[9]预处理对麦秆厌氧发酵产气特性的影响[J]. 丁绍兰,蒋术林,董凌霄,马瑜,龚贵金. 陕西科技大学学报. 2019(04)
[10]不同化学试剂预处理后的水稻秸秆和牛粪混合物的厌氧发酵特性分析[J]. 余小丽,唐贇,康迪,杨雪,邹书珍. 西华师范大学学报(自然科学版). 2019(03)
博士论文
[1]木质纤维素结构的绿色解聚和木质素、纤维素的提取与转化[D]. 毕志豪.中国科学技术大学 2019
[2]主要农作物秸秆组成成分和能源利用潜力[D]. 牛文娟.中国农业大学 2015
硕士论文
[1]污泥干式厌氧发酵过程中腐殖酸的转化规律及其对产甲烷的影响[D]. 李琦.太原理工大学 2019
[2]玉米秸秆高负荷沼气发酵体系建立及酸化再平衡研究[D]. 李家威.黑龙江八一农垦大学 2019
[3]猪粪和玉米秸秆混合厌氧发酵产气特性及微生物多样性分析[D]. 王海鹏.黑龙江八一农垦大学 2019
[4]羊粪与南方农业废弃物厌氧发酵产沼气条件优化研究[D]. 王武娟.广西大学 2019
[5]利用高通量测序技术分析传统食醋酿造过程中的细菌多样性[D]. 孟燕华.山西大学 2019
[6]混合物料协同厌氧消化产甲烷性能研究[D]. 崔维栋.兰州理工大学 2018
[7]棉花秸秆预处理及厌氧消化产甲烷研究[D]. 张含.北京化工大学 2018
[8]稻秆发酵产有机酸的试验研究[D]. 李梦祝.西南大学 2017
[9]不同肽链长度蛋白基表面活性剂的制备及性能研究[D]. 罗艳华.陕西科技大学 2017
[10]农作物秸秆资源量估算、分布与利用潜力研究[D]. 车莉.大连理工大学 2014
本文编号：3600645
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１试验装置示意图??Ｆｉ．２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｒｅｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｅｘｅｒｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ??
革屑的胶原蛋白与稻杆混合厌氧发酵的研究??３结果与讨论??３．１碱－酶水解铬革肩单因素优化试验??本试验主要通过研宄不同单因素对铬革屑水解效果的影响，分析优化了?ＣａＯ投加??量、ＣａＯ反应时间、ＣａＯ反应温度、酶投加量、酶反应时间和酶反应温度水解铬革屑的??最佳条件，并对单因素优化结果进行正交试验和响应曲面优化验证，得出最佳的水解条??件，为后续厌氧发酵提供所需的胶原蛋白液。??３．１．１?ＣａＯ投加量对铬革屑水解的影响??＋?Ｎ投加量ＣａＯ水解铬革屑的胶原蛋白提取率和脱铬率如图３－１所示。从图３－１可??以看出，胶原蛋内提取率随着ＣａＯ投加量增加而增加，３?ＣａＯ用量为２％时，提収率达??到了?７９．７９％，当投加量由２％增加到８％时，提取率趋于稳定。这是由于提取率受反应体??系中ＯＨ－浓度的影响，而ＣａＯ溶丁？水电离出的０Ｈ？有一定限度，当ＣａＯ用量过高时，一??部分Ｃａ（ＯＨ）２生成白色沉淀，反应体系屮０Ｈ－浓度不再增加，Ｗ此胶原蛋「丨提収率逐渐??稳定叫１。脱铬率随着ＣａＯ投加贷的增加先增大后趋于稳定，Ａ?ＣａＯ投加量为２％时，脱??铬率相对较高，达到８９．３２％，当ＣａＯ投加Ｍ由６％增加到８％时，脱铬率基本稳定。过??高ＣａＯ的投加＋仅使系统灰分增加，而且浪费材料，因此确定２％ＣａＯ为最佳的投加：Ｗ：。??此外，当不投加ＣａＯ时，水解体系中只有蛋白酶的单独水解作用，如图３－１所示，单独??蛋白酶水解的胶原蛋白提取率和脱铬率分别为７４．８２％和７５．３６°／。。说明蛋白酶对铬革肩??有一定的水解作用，随着ＣａＯ投加量的增加胶原蛋白提取率也增加，当投加；Ｍ？为８％，??胶原蛋提取率达到最人８５．３２％，比单独酶
１４０??＾?４５００?－?■脱铬率?－１３０??＾?４０００?：?？胶鹿蛋白提取率?」１２（）??ｓ?＾００?■?咳＾水解液中铬含最??＿?＿?■■水解液中氮含Ｍ?■?＇?１，０??如■「?■?■?－?１００?＾??｜?２５００?－?■?ｆｌ?■?：?９０?＾??ｍ?■?■?■?：７〇１；??Ｉ?ｔ?Ｉ?ＩＩ?：：！１??Ｉ，〇：?｜?ＩＩ?ＩＩ?ＩＪ?：：??＾０?４０?５０?６０?７０?８０?９０?！００??ＣａＯ反应温度ｒｃ）??图３－３?ＣａＯ反应温度对胶原蛋白提取率和脱铬率的影响??Ｆｉｇ．?３－３?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ＣａＯ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｏｎ?ｃｏｌｌａｇｅｎ?ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ?ｒａｔｅ?ａｎｄ?ｄｅｃｈｒｏｍｉｚａｔｉｏｎ?ｒａｔｅ??３．１．４酶投加量对铬革屑水解的影响??不同蛋白酶水解铬革屑的胶原蛋白提取率和脱铬率如阁３－４所示，从阁３－４忖以看??出，随着蛋白酶投加量的增大，胶原蛋白提収率增加后趋于稳定，脱铬率总体Ｍ减小趋??势。当蛋门酶用量３％时，胶原蛋卜：丨提取率达到９２．９８％，脱铬率达到８８．５８％，此时水解??液中铬含量为１０．４７?ｍｇ／Ｌ，与蛋白酶用量５％相比，提収率仅相差０．１１２％，似铬含量约??为前者的３倍。因此确定酶量３％是最佳蛋白酶投加量。此外，当蛋白酶用量０％时，体??系中只有ＣａＯ单独进行水解反应。此时，胶原蛋白提収率和脱铬率均较低，分别为５６．９％??和８１．４％，与投加量３％的水解结果相比，提取率和脱铬率分别增加了?３６．０８％和７．１８％。??这是由于单独ＣａＯ水解铬革屑时，其主要是通过ＯＨ
【参考文献】：
期刊论文
[1]The effect of lactic acid bacteria inoculums on in vitro rumen fermentation, methane production, ruminal cellulolytic bacteria populations and cellulase activities of corn stover silage[J]. GUO Gang,SHEN Chen,LIU Qiang,ZHANG Shuan-lin,SHAO Tao,WANG Cong,WANG Yong-xin,XU Qing-fang,HUO Wen-jie. Journal of Integrative Agriculture. 2020(03)
[2]铬革屑的酸碱联合处理中CaO脱铬的优化[J]. 赵胜宗,刘彦. 皮革科学与工程. 2020(01)
[3]Ni-P/HZSM-5催化木质素降解制备酚类化学品[J]. 郑云武,王继大,刘灿,卢怡,林旭,李文斌,郑志锋. 化工进展. 2020(05)
[4]含铬革屑制备工业明胶的浸灰探究[J]. 周健,王全杰,段宝荣,仇同济. 皮革与化工. 2019(06)
[5]热水预处理对木质纤维素生物质炼制的影响[J]. 田中建,吉兴香,陈嘉川,杨桂花. 中华纸业. 2019(24)
[6]中低温条件下牛粪秸秆混合沼气发酵的研究[J]. 王世伟,马放,麻微微,王萍,赵光. 环境保护科学. 2019(05)
[7]农作物秸秆综合利用和禁烧管理国家法规综述与立法建议[J]. 毕于运,高春雨,王红彦,王亚静. 中国农业资源与区划. 2019(08)
[8]不同浓度磷酸预处理对秸秆厌氧发酵的影响[J]. 王欣,王玉鹏,周闯,刘伟. 黑龙江科学. 2019(14)
[9]预处理对麦秆厌氧发酵产气特性的影响[J]. 丁绍兰,蒋术林,董凌霄,马瑜,龚贵金. 陕西科技大学学报. 2019(04)
[10]不同化学试剂预处理后的水稻秸秆和牛粪混合物的厌氧发酵特性分析[J]. 余小丽,唐贇,康迪,杨雪,邹书珍. 西华师范大学学报(自然科学版). 2019(03)
博士论文
[1]木质纤维素结构的绿色解聚和木质素、纤维素的提取与转化[D]. 毕志豪.中国科学技术大学 2019
[2]主要农作物秸秆组成成分和能源利用潜力[D]. 牛文娟.中国农业大学 2015
硕士论文
[1]污泥干式厌氧发酵过程中腐殖酸的转化规律及其对产甲烷的影响[D]. 李琦.太原理工大学 2019
[2]玉米秸秆高负荷沼气发酵体系建立及酸化再平衡研究[D]. 李家威.黑龙江八一农垦大学 2019
[3]猪粪和玉米秸秆混合厌氧发酵产气特性及微生物多样性分析[D]. 王海鹏.黑龙江八一农垦大学 2019
[4]羊粪与南方农业废弃物厌氧发酵产沼气条件优化研究[D]. 王武娟.广西大学 2019
[5]利用高通量测序技术分析传统食醋酿造过程中的细菌多样性[D]. 孟燕华.山西大学 2019
[6]混合物料协同厌氧消化产甲烷性能研究[D]. 崔维栋.兰州理工大学 2018
[7]棉花秸秆预处理及厌氧消化产甲烷研究[D]. 张含.北京化工大学 2018
[8]稻秆发酵产有机酸的试验研究[D]. 李梦祝.西南大学 2017
[9]不同肽链长度蛋白基表面活性剂的制备及性能研究[D]. 罗艳华.陕西科技大学 2017
[10]农作物秸秆资源量估算、分布与利用潜力研究[D]. 车莉.大连理工大学 2014
本文编号：3600645
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