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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
基于响应面法的硝酸耦合生物预处理褐煤提取腐植酸工艺条件优化研究
  • 88
  • 作者

    梁丹丹梁海霞李佳勇王双林刘雨鹤李欣欣崔丽萍

  • 单位

    太原理工大学环境科学与工程学院太原理工大学生物医学工程学院太原理工大学生态学学院山西新华防化装备研究院有限公司

  • 摘要
    青霉菌Penicillium pimiteouiense (PPLL2205)能够解聚褐煤芳香团簇结构,耦合硝酸氧化预处理,与只进行硝酸氧化预处理相比可提高褐煤腐植酸提取率。本研究对硝酸氧化耦合生物降解预处理工艺条件进行优化,旨在提高褐煤腐植酸的提取率。首先,采用单因素法确定褐煤提取腐植酸预处理过程8个因素(温度、时间、硝酸浓度、煤样粒度、煤装载量、接菌量、pH、摇床转速)的三个取值水平,再通过Plackett-Burman试验筛选显著影响提取率的工艺参数,结合Box-Benhnken试验拟合得到响应曲面模型,预测硝酸氧化耦合生物降解的最佳预处理工艺条件。结果表明,硝酸浓度、降解温度和时间为影响提取率的显著因素,优化得最佳预处理工艺条件为:5 mol/L硝酸氧化粒度为0.125 mm的褐煤,将氧化煤按1 g:100 mL的质量体积比装载于接种有1.5% PPLL2205的培养液中,调节pH为7,在温度为30 °C、转速为230 r/min下处理15 d,再经碱溶酸提步骤,腐植酸产率可达87.16%。结合元素分析、紫外光谱分析及红外光谱分析结果,发现硝酸耦合生物预处理不仅能提高腐植酸的提取效率,还会改变其官能团结构。与仅用硝酸氧化处理相比,该预处理方法生成的腐植酸含有更多的含氧官能团、更低的芳香性和更小分子质量,能提高其提取率并增强其生物活性。
  • 关键词

    褐煤青霉菌腐植酸氧化改性耦合生物降解响应面

  • 文章目录
    0 引 言
    1 材料与方法
    1.1 实验材料
    1.2 实验方法
    1.2.1 褐煤的预处理
    1.2.2 腐植酸的提取
    1.3 预处理工艺条件优化
    1.3.1 单因素实验
    1.3.2 Plackett-Burman试验设计
    1.3.3 Box-Benhnken试验设计
    1.4 腐植酸的表征
    2 结果与讨论
    2.1单因素实验结果与分析
    2.2 Plackett-Burman实验结果与分析
    2.3 Box-Benhnken实验结果与分析
    2.4 响应面结果分析
    2.5 腐植酸的元素分析和酸性基团含量分析
    2.6 腐植酸的紫外光谱分析
    2.7 腐植酸的FTIR表征
    3 结 论
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