專利名稱：酶法預處理稻殼制備稻殼灰活性炭方法
技術領域：
本發明涉及制備稻殼灰活性炭方法，具體涉及酶法預處理稻殼制備稻殼灰活性炭方法。
背景技術：
我國是農業生產大國，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，經電子顯微鏡觀察，其結構為空心狀的網狀結構，是制備活性炭較好的原料，且不含有害雜質(如鉛、砷)，特別適合于食品工業上的需求，市場潛力巨大，但目前采用化學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模應用。如何根據稻殼物化性質開展綜合利用研究，不僅是充分利用資源的問題，也是把大量農業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，對稻殼的預處理主要采用酸、堿等化學試劑處理的方法，還有采用兩步微生物發酵處理的方法，而采用酶法預處理稻殼，然后再進行干餾制備稻殼的研究在國內外還是空白。
發明內容
本發明的目的在于:提供一種酶法預處理稻殼制備稻殼灰活性炭方法，采用木質素降解酶系統和纖維素降解酶系統預處理稻殼，提高稻殼灰活性炭的表面微孔結構及吸附性能。本發明的技術解決方案是:首先，構建一定酶活比例的木質素降解酶系統降解稻殼，木質素降解酶系統由木質素過氧化物酶、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降解稻殼，纖維素降解酶系統由內切葡聚糖酶、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，木質素降解酶系統的構建:木質素過氧化物酶、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，稻殼木質素的降解:稻殼與木質素降解酶系統以固液比1:5-50 (m/v)混合，20-55 °C 酶解 4-50h ；
第三步，纖維素降解酶系統的構建:內切葡聚糖酶、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炭化，預炭化溫度260_280°C，時間30-60分鐘；然后對預炭化后稻殼炭化，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。本發明的優點是:稻殼表面木質素排列整齊密實，將粗纖維緊緊包圍住，采用木質素降解酶系統對稻殼木質素進行降解，再由纖維素降解酶系統對稻殼纖維素進行降解，酶法預處理稻殼，制得的稻殼灰活性炭表面微孔結構好，吸附性能強。
具體實施例方式下面結合具體實施例進一步說明本發明的技術解決方案，這些實施例不能理解為是對技術方案的限制。實施例1:依以下步驟制備稻殼灰活性炭
第一步，木質素降解酶系統的構建:木質素過氧化物酶、錳過氧化物酶和漆酶依酶活比1:0.1:0.1 混合；
第二步，稻殼木質素的降解:稻殼與木質素降解酶系統以固液比1:5(m/v)混合，20°C酶解50h ；
第三步，纖維素降解酶系統的構建:內切葡聚糖酶、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炭化，預炭化溫度260°C，時間60分鐘；然后對預炭化后稻殼炭化，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，木質素降解酶系統的構建:木質素過氧化物酶、錳過氧化物酶和漆酶依酶活比
I:50:50 混合；
第二步，稻殼木質素的降解:稻殼與木質素降解酶系統以固液比1:27.5(m/v)混合，38°C 酶解 27h ；
第三步，纖維素降解酶系統的構建:內切葡聚糖酶、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炭化，預炭化溫度270°C，時間45分鐘；然后對預炭化后稻殼炭化，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，木質素降解酶系統的構建:木質素過氧化物酶、錳過氧化物酶和漆酶依酶活比1:100:100 混合；
第二步，稻殼木質素的降解:稻殼與木質素降解酶系統以固液比1:50(m/v)混合，55°C酶解4h ；第三步，纖維素降解酶系統的構建:內切葡聚糖酶、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炭化，預炭化溫度280°C，時間30分鐘；然后對預炭化后稻殼炭化，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適當稀釋的木質素過氧化物酶液，加0.1mL的2.7mmol.I/1的H2O2啟動反應；測定反應最初3min內664nm處吸光度變化；1個酶活單位用每分鐘每毫升培養基濾出液降低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,調節pH至4.5,加入0.5mL的H2O2啟動反應，30°C反應5min，測定反應液在波長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。內切葡聚糖酶活力測定:在0.50mL適當稀釋的內切葡聚糖酶液中，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，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IOmin后，立即用ImL的10%的NaOH終止反應，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，在530nm處測定吸光度；1個酶活單位以每分鐘產生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1Omin后，立即用ImL的10%的NaOH終止反應，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，在530nm處測定吸光度；1個酶活單位以每分鐘產生1.0Mmol還原糖量表示。
權利要求
1.酶法預處理稻殼制備稻殼灰活性炭方法，其特征是:首先，構建一定酶活比例的木質素降解酶系統降解稻殼，木質素降解酶系統由木質素過氧化物酶、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降解稻殼，纖維素降解酶系統由內切葡聚糖酶、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.根據權利要求1所述的酶法預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，木質素降解酶系統的構建:木質素過氧化物酶、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，稻殼木質素的降解:稻殼與木質素降解酶系統以固液比1:5-50 (m/v)混合，20-55 °C 酶解 4-50h ； 第三步，纖維素降解酶系統的構建:內切葡聚糖酶、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炭化，預炭化溫度260_280°C，時間30-60分鐘；然后對預炭化后稻殼炭化，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
本發明公開了酶法預處理稻殼制備稻殼灰活性炭方法，首先構建一定酶活比例的木質素降解酶系統降解稻殼，木質素降解酶系統由木質素過氧化物酶、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降解稻殼，纖維素降解酶系統由內切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶組成；最后干餾制備稻殼灰。本發明采用木質素降解酶系統和纖維素降解酶系統預處理稻殼，提高了稻殼灰活性炭的表面微孔結構，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 優先權日2013年2月20日
發明者趙玉萍, 許興友 申請人:淮陰工學院