[发明专利]一种农作物秸秆降解预处理的方法

说明书

本发明公开了一种农作物秸秆降解预处理的方法，该方法包括如下步骤：在离子膜电解槽中，采用均相阴、阳离子交换膜将离子膜电解槽分成加盐区、阳极区和阴极区三部分；在所述加盐区添加氯化钠水溶液作为电解质，恒流电解，所述阳极区得到酸性氧化电解水，所述阴极区得到碱性还原电解水；将农作物秸秆放入碱性还原电解水中，加热搅拌预处理；再放入酸性氧化电解水中，加热搅拌预处理；将经上述预处理过的农作物秸秆放入缓冲液中，再加入酶液酶解。利用酸性氧化电解水联合碱性还原电解水对秸秆进行预处理，有效提高秸秆中半纤维素、木质素的脱除效果，提高了后续步骤的酶解效率，且安全环保。

技术领域

本发明属于废弃物资源利用技术领域，更具体地，涉及一种利用酸性氧化电解水联合碱性还原电解水对秸秆进行预处理的方法。

背景技术

农作物秸秆的主要有机成分是纤维素、半纤维素、木质素，三者总含量达到70％以上。将农作物秸秆中的纤维素进行降解、并转化为液体燃料和化工原料，是秸秆高效利用的理想途径之一。但是纤维素本身含有大量羟基，分子之间存在大量的氢键，导致晶体结构致密，很难进行降解。另外，农作物秸秆中三种组分之间互相交错，使纤维素降解酶无法接触到纤维素，从而影响纤维素的降解效果。所以，对于农作物秸秆必须进行预处理。目前，预处理方法有酸处理、碱处理、氧化处理等等，其中稀酸预处理是一种研究较多的方法，其中半纤维素在酸性水溶液中可以水解为木糖、阿拉伯糖、半乳糖和甘露糖等单糖，增大原料的多孔性，破坏生物质内部稳定结构，从而提高后续酶水解的效率。但稀酸预处理无法有效地破坏秸秆中的木质素，另外，目前传统使用的稀酸溶液为硫酸、盐酸等，其预处理后存在严重污染问题，影响环境安全，需要改用更为环保的预处理溶液。

另外，采用臭氧、次氯酸钠等氧化剂对农作物秸秆进行氧化预处理，氧化剂可以在降解过程中有效地分离木质素和溶解半纤维素，但其预处理后的酶解效果不好。

综上，目前农作物秸秆降解预处理方法的酶解效果不是很理想，没有适合的预处理方法，因此，有必要提供一种对于农作物秸秆降解预处理效果更好的方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种农作物秸秆降解预处理的方法，利用酸性氧化电解水联合碱性还原电解水对农作物秸秆进行预处理，有效提高农作物秸秆中半纤维素、木质素的水解和脱除效果，以便提高后续步骤的酶解效率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种农作物秸秆降解预处理的方法，该方法包括如下步骤：

S1:电解水的制备：在离子膜电解槽中，采用均相阴离子交换膜和均相阳离子交换膜将离子膜电解槽分成阴极区、加盐区和阳极区三部分；阳极采用钛基铂铱氧化物合金电极，阴极采用钛板电极；在所述加盐区添加氯化钠水溶液作为电解质，阳极区和阴极区分别加水，恒流电解，在所述阳极区得到酸性氧化电解水，所述阴极区得到碱性还原电解水；

S2：用碱性还原电解水预处理：将农作物秸秆切碎，研细，放入碱性还原电解水中，加热搅拌预处理；再经减压过滤、洗涤至中性、烘干、研磨成粉状；

S3：用酸性氧化电解水预处理：将步骤S2预处理过的农作物秸秆放入酸性氧化电解水中，加热搅拌预处理；再经减压过滤、洗涤至中性、烘干；

S4：将经上述步骤S3预处理过的农作物秸秆放入缓冲液中，再加入酶液酶解。

本发明的技术方案具有如下有益效果：

(1)、采用本发明方法进行农作物秸秆预处理，可以提高后续步骤中酶解过程中还原糖得率，且预处理操作步骤简单。

(2)、本发明的碱性还原电解水以及酸性氧化电解水具有安全、环保和无毒害等特点，不会造成环境污染问题，是更加安全环保的预处理溶液。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式