[发明专利]一种利用丝状真菌发酵技术强化小麦秸秆炭吸附性能的方法及应用

说明书

本发明公开了一种利用丝状真菌发酵技术强化小麦秸秆炭吸附性能的方法及应用，本发明利用具有木质纤维素降解能力的优势真菌降解秸秆，对秸秆进行发酵后，再用于生物质炭制备，以此作为生物质炭改性手段，达到疏松天然秸秆微观结构的目的，随后对发酵后的秸秆进行热解炭化，并将产物用于染料和重金属等典型水体污染物的吸附去除。在强化秸秆炭吸附性能的同时，为秸秆的发酵残渣循环利用提供新思路。本发明制备的生物质炭特别适用于吸附水体或土壤中的染料和重金属等污染物。该手段成本低廉，兼具良好的环境和经济效益。同时为微生物发酵后的秸秆发酵残渣的处理提供二次利用的新方式。

技术领域

本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种利用丝状真菌发酵技术强化小麦秸秆炭吸附性能的方法及应用。

背景技术

废弃生物质包括农作物秸秆、畜禽干粪、林业废弃物和易腐垃圾等。我国废弃生物质量大面广，根据《第二次全国污染源普查公告》，我国农作物秸秆年产生量8.65亿吨。包括小麦秸秆在内的农林废弃生物质，因其来源广泛、原料价格低廉、可再生性、可持续性及利用方式多样性等特点一直被认为是资源转化的最佳原料。作为农业大国，农作物秸秆的转化及循环利用对于解决资源、环境、农村发展等紧迫问题具有十分重要的意义。

热解炭化是秸秆的有效利用途径之一。目前，大多研究将秸秆直接炭化，一定程度上造成了秸秆资源的损失，且所获得的生物质炭材料作为吸附剂使用时，吸附能力有限。为使生物质炭的吸附能力增强以更好地去除污染物，很多研究者会对生物质炭材料进行改性处理，而生物质炭的改性方法不统一，具有一定成本，且改性的效果也因原料本身性能和应用环境不同而具有较大差异。秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，环境中存在许多微生物具有降解木质纤维素的能力。通过微生物发酵，秸秆可实现一定程度的转化和结构改变。微生物发酵后的秸秆残渣由废弃的生物质和废弃的微生物细胞组成，含有大量的蛋白质、脂类和其他碳水化合物以及微量元素，如磷(P)、钙(Ca)和铁(Fe)。发酵残渣的焚烧或处理会造成很大的资源浪费和环境污染。而发酵废弃物来源的生物质炭的潜在应用还有待探索。

发明内容

本发明针对小麦秸秆来源的生物质炭吸附性能低、改性成本高的应用问题，提供一种利用丝状真菌发酵技术强化小麦秸秆炭吸附性能的方法及应用。

本发明是利用具有木质纤维素降解能力的优势真菌降解秸秆，达到疏松天然秸秆微观结构的目的，随后对发酵后的秸秆进行热解炭化，并将产物用于染料和重金属等典型水体污染物的吸附去除。在强化秸秆炭吸附性能的同时，为秸秆的发酵残渣循环利用提供新思路。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术手段：

一种利用丝状真菌发酵技术强化小麦秸秆炭吸附性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)取丝状真菌棘孢木霉T-1的成熟孢子悬液，接种于灭菌的小麦秸秆固态发酵培养基中，搅拌均匀后恒温培养，完成基于棘孢木霉T-1的小麦秸秆固态发酵，得到小麦秸秆发酵体系；

2)将柠檬酸缓冲液加入步骤1)中的小麦秸秆发酵体系，摇床恒温震荡，浸提清洗后，通过滤纸过滤或离心获得小麦秸秆发酵残渣；

3)将步骤2)所得小麦秸秆发酵残渣置于烘箱中烘干，研磨均匀后，将秸秆放入瓷舟中，置于管式炉中进行热解炭化，期间保持氮气气氛，最终获得高吸附性能的生物质炭。

步骤1)中，所述的棘孢木霉T-1为现有技术，已经在申请公布号为CN104450530A(申请号为201410578593.X)的中国专利中公开，已于2014年9月24日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，其生物保藏号为：CGMCC No.9722；

所述的棘孢木霉T-1的孢子悬液接种浓度为10⁶～10⁷个孢子/g小麦秸秆；