專利名稱：酶法預(yù)處理稻殼制備稻殼灰活性炭方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備稻殼灰活性炭方法，具體涉及酶法預(yù)處理稻殼制備稻殼灰活性炭方法。
背景技術(shù)：
我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，但在稻殼綜合利用方面高價值的成果較少，若能將稻殼合理利用，其潛力巨大，前景廣闊。若控制稻殼不完全燃燒，經(jīng)電子顯微鏡觀察，其結(jié)構(gòu)為空心狀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是制備活性炭較好的原料，且不含有害雜質(zhì)(如鉛、砷)，特別適合于食品工業(yè)上的需求，市場潛力巨大，但目前采用化學(xué)法和物理法處理稻殼和稻殼灰均不能使其吸附性能得以提高，從而影響了稻殼的大規(guī)模應(yīng)用。如何根據(jù)稻殼物化性質(zhì)開展綜合利用研究，不僅是充分利用資源的問題，也是把大量農(nóng)業(yè)廢棄物變廢為寶的問題。對于稻殼制備稻殼灰吸附劑的研究中，對稻殼的預(yù)處理主要采用酸、堿等化學(xué)試劑處理的方法，還有采用兩步微生物發(fā)酵處理的方法，而采用酶法預(yù)處理稻殼，然后再進行干餾制備稻殼的研究在國內(nèi)外還是空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于:提供一種酶法預(yù)處理稻殼制備稻殼灰活性炭方法，采用木質(zhì)素降解酶系統(tǒng)和纖維素降解酶系統(tǒng)預(yù)處理稻殼，提高稻殼灰活性炭的表面微孔結(jié)構(gòu)及吸附性能。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:首先，構(gòu)建一定酶活比例的木質(zhì)素降解酶系統(tǒng)降解稻殼，木質(zhì)素降解酶系統(tǒng)由木質(zhì)素過氧化物酶、錳過氧化物酶和漆酶組成；然后，采用一定酶活比例的纖維素降解酶系統(tǒng)降解稻殼，纖維素降解酶系統(tǒng)由內(nèi)切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和葡萄糖苷酶組成；最后，干餾制備稻殼灰。其中，稻殼灰活性炭制備方法包括以下具體步驟:
第一步，木質(zhì)素降解酶系統(tǒng)的構(gòu)建:木質(zhì)素過氧化物酶、錳過氧化物酶和漆酶依酶活比I:0.1-100:0.1-100 混合；
第二步，稻殼木質(zhì)素的降解:稻殼與木質(zhì)素降解酶系統(tǒng)以固液比1:5-50 (m/v)混合，20-55 °C 酶解 4-50h ；
第三步，纖維素降解酶系統(tǒng)的構(gòu)建:內(nèi)切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶依酶活比 1:0.1-100:0.1-100 混合；
第四步，稻殼纖維素的降解:稻殼與纖維素降解酶系統(tǒng)以固液比1:5-50 (m/v)混合，20-55 °C 酶解 4-50h ；
第五步，炭化制備稻殼灰活性炭:首先對步驟四處理后的稻殼脫水，脫水溫度120-1400C，時間30-60 分鐘；接著對脫水后稻殼預(yù)炭化，預(yù)炭化溫度260_280°C，時間30-60分鐘；然后對預(yù)炭化后稻殼炭化，炭化溫度450-500°C，時間45-75分鐘；最后對炭化后稻殼煅燒，煅燒溫度600-650°C，時間90-120分鐘。本發(fā)明的優(yōu)點是:稻殼表面木質(zhì)素排列整齊密實，將粗纖維緊緊包圍住，采用木質(zhì)素降解酶系統(tǒng)對稻殼木質(zhì)素進行降解，再由纖維素降解酶系統(tǒng)對稻殼纖維素進行降解，酶法預(yù)處理稻殼，制得的稻殼灰活性炭表面微孔結(jié)構(gòu)好，吸附性能強。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)解決方案，這些實施例不能理解為是對技術(shù)方案的限制。實施例1:依以下步驟制備稻殼灰活性炭
第一步，木質(zhì)素降解酶系統(tǒng)的構(gòu)建:木質(zhì)素過氧化物酶、錳過氧化物酶和漆酶依酶活比1:0.1:0.1 混合；
第二步，稻殼木質(zhì)素的降解:稻殼與木質(zhì)素降解酶系統(tǒng)以固液比1:5(m/v)混合，20°C酶解50h ；
第三步，纖維素降解酶系統(tǒng)的構(gòu)建:內(nèi)切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和葡萄糖苷酶依酶活比1:0.1:0.1混合；
第四步，稻殼纖維素的降解:稻殼與纖維素降解酶系統(tǒng)以固液比1:5(m/v)混合，20°C酶解50h ；
第五步，炭化制備稻殼灰活性炭:首先對步驟四處理后的稻殼脫水，脫水溫度120°C，時間60分鐘；接著對脫水后稻殼預(yù)炭化，預(yù)炭化溫度260°C，時間60分鐘；然后對預(yù)炭化后稻殼炭化，炭化溫度450°C，時間75分鐘；最后對炭化后稻殼煅燒，煅燒溫度600°C，時間120分鐘。
實施例2:依以下步驟制備稻殼灰活性炭
第一步，木質(zhì)素降解酶系統(tǒng)的構(gòu)建:木質(zhì)素過氧化物酶、錳過氧化物酶和漆酶依酶活比
I:50:50 混合；
第二步，稻殼木質(zhì)素的降解:稻殼與木質(zhì)素降解酶系統(tǒng)以固液比1:27.5(m/v)混合，38°C 酶解 27h ；
第三步，纖維素降解酶系統(tǒng)的構(gòu)建:內(nèi)切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶依酶活比1:50:50混合；
第四步，稻殼纖維素的降解:稻殼與纖維素降解酶系統(tǒng)以固液比1:27.5(m/v)混合，38°C 酶解 27h ；
第五步，炭化制備稻殼灰活性炭:首先對步驟四處理后的稻殼脫水，脫水溫度130°C，時間45分鐘；接著對脫水后稻殼預(yù)炭化，預(yù)炭化溫度270°C，時間45分鐘；然后對預(yù)炭化后稻殼炭化，炭化溫度475 °C，時間60分鐘；最后對炭化后稻殼煅燒，煅燒溫度625 °C，時間105分鐘。實施例3:依以下步驟制備稻殼灰活性炭
第一步，木質(zhì)素降解酶系統(tǒng)的構(gòu)建:木質(zhì)素過氧化物酶、錳過氧化物酶和漆酶依酶活比1:100:100 混合；
第二步，稻殼木質(zhì)素的降解:稻殼與木質(zhì)素降解酶系統(tǒng)以固液比1:50(m/v)混合，55°C酶解4h ；第三步，纖維素降解酶系統(tǒng)的構(gòu)建:內(nèi)切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶依酶活比1:100:100混合；
第四步，稻殼纖維素的降解:稻殼與纖維素降解酶系統(tǒng)以固液比1:50(m/v)混合，55°C酶解4h ；
第五步，炭化制備稻殼灰活性炭:首先對步驟四處理后的稻殼脫水，脫水溫度140°C，時間30分鐘；接著對脫水后稻殼預(yù)炭化，預(yù)炭化溫度280°C，時間30分鐘；然后對預(yù)炭化后稻殼炭化，炭化溫度500°C，時間45分鐘；最后對炭化后稻殼煅燒，煅燒溫度650°C，時間90分鐘。以下為酶活測定條件:
木質(zhì)素過氧化物酶活力測定:將0.1mL的1.2mmol.L4的亞甲基藍和0.6mL的0.5mmol.L—1的酒石酸納緩沖液(pH4.0)混合，再加入2.2mL適當稀釋的木質(zhì)素過氧化物酶液，加0.1mL的2.7mmol.I/1的H2O2啟動反應(yīng)；測定反應(yīng)最初3min內(nèi)664nm處吸光度變化；1個酶活單位用每分鐘每毫升培養(yǎng)基濾出液降低0.1個OD值來表示。錳過氧化物酶活力測定:將終濃度40mmol.Γ1的愈創(chuàng)木酚20μ L、0.2mL的1mol.Γ1 的 Η202、0.2mL 的 2 mo I.Γ1 的 MnSO4 及 0.7mL 的 50mmol.Γ1 的琥珀酸鈉緩沖液混合，再加入ImL適當稀釋的猛過氧化物酶液,調(diào)節(jié)pH至4.5,加入0.5mL的H2O2啟動反應(yīng)，30°C反應(yīng)5min，測定反應(yīng)液在波長465nm處單位時間吸光度的增加值；1個酶活單位用每分鐘OD值增加0.01來表示。漆酶活力測定:將3.4mL的0.1mol.L-1的pH 4.0的醋酸鈉緩沖液，0.5mL的
3.34mmol.L—1甲苯胺(用95%乙醇溶解)混合,加入0.1mL適當稀釋的漆酶酶液,于40°C下反應(yīng)5min，于600nm處的OD值；I個酶活單位用每分鐘OD值增加0.1來表示。內(nèi)切葡聚糖酶活力測定:在0.50mL適當稀釋的內(nèi)切葡聚糖酶液中，加入1.0OmL的2%的羧甲基纖維素鈉溶液(以0.05mol/L的pH4.5的檸檬酸緩沖液配制)，50°C水浴中酶解1Omin,立即用ImL的10%的NaOH終止反應(yīng)，加入1.50mL顯色液，沸水加熱5min后，于530nm波長下測定OD值；I個酶活單位以每分鐘從底物溶液中釋放IMfflol還原糖表示。外切葡聚糖酶活力測定:取1%的微晶纖維素溶液1.0mL作為底物，溶劑為
0.05mol/L的pH4.5的檸檬酸緩沖液，加入0.5mL適當稀釋的外切葡聚糖酶液，于50°C下反應(yīng)IOmin后，立即用ImL的10%的NaOH終止反應(yīng)，用DNS法測定還原糖，加入1.50mL顯色液，再沸水浴5min顯色，用流動水冷卻終止反應(yīng)，在530nm處測定吸光度；1個酶活單位以每分鐘產(chǎn)生1.0Mmol還原糖量表示。β-葡萄糖苷酶活力的測定:取1%的水楊素溶液1.0mL作為底物，溶劑為
0.05mol/L的pH4.5的檸檬酸緩沖液，加入0.5mL適當稀釋的β -葡萄糖苷酶液，于50°C下反應(yīng)1Omin后，立即用ImL的10%的NaOH終止反應(yīng)，用DNS法測定還原糖，加入1.50mL顯色液，再沸水浴5min顯色，用流動水冷卻終止反應(yīng)，在530nm處測定吸光度；1個酶活單位以每分鐘產(chǎn)生1.0Mmol還原糖量表示。
權(quán)利要求
1.酶法預(yù)處理稻殼制備稻殼灰活性炭方法，其特征是:首先，構(gòu)建一定酶活比例的木質(zhì)素降解酶系統(tǒng)降解稻殼，木質(zhì)素降解酶系統(tǒng)由木質(zhì)素過氧化物酶、錳過氧化物酶和漆酶組成；然后，采用一定酶活比例的纖維素降解酶系統(tǒng)降解稻殼，纖維素降解酶系統(tǒng)由內(nèi)切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶組成；最后，干餾制備稻殼灰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酶法預(yù)處理稻殼制備稻殼灰活性炭方法，其特征是:稻殼灰活性炭制備方法包括以下具體步驟: 第一步，木質(zhì)素降解酶系統(tǒng)的構(gòu)建:木質(zhì)素過氧化物酶、錳過氧化物酶和漆酶依酶活比I:0.1-100:0.1-100 混合； 第二步，稻殼木質(zhì)素的降解:稻殼與木質(zhì)素降解酶系統(tǒng)以固液比1:5-50 (m/v)混合，20-55 °C 酶解 4-50h ； 第三步，纖維素降解酶系統(tǒng)的構(gòu)建:內(nèi)切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶依酶活比 1:0.1-100:0.1-100 混合； 第四步，稻殼纖維素的降解:稻殼與纖維素降解酶系統(tǒng)以固液比1:5-50 (m/v)混合，20-55 °C 酶解 4-50h ； 第五步，炭化制備稻殼灰活性炭:首先對步驟四處理后稻殼脫水，脫水溫度120-140°C,時間30-60分鐘；接著對脫水后稻殼預(yù)炭化，預(yù)炭化溫度260_280°C，時間30-60分鐘；然后對預(yù)炭化后稻殼炭化，炭化溫度450-500°C，時間45-75分鐘；最后對炭化后稻殼煅燒，煅燒溫度60 0-6 50°C，時間90-120分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了酶法預(yù)處理稻殼制備稻殼灰活性炭方法，首先構(gòu)建一定酶活比例的木質(zhì)素降解酶系統(tǒng)降解稻殼，木質(zhì)素降解酶系統(tǒng)由木質(zhì)素過氧化物酶、錳過氧化物酶和漆酶組成；然后采用一定酶活比例的纖維素降解酶系統(tǒng)降解稻殼，纖維素降解酶系統(tǒng)由內(nèi)切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶組成；最后干餾制備稻殼灰。本發(fā)明采用木質(zhì)素降解酶系統(tǒng)和纖維素降解酶系統(tǒng)預(yù)處理稻殼，提高了稻殼灰活性炭的表面微孔結(jié)構(gòu)，吸附性能好。
文檔編號C01B31/08GK103121675SQ20131005445
公開日2013年5月29日 申請日期2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月20日
發(fā)明者趙玉萍, 許興友 申請人:淮陰工學(xué)院