劉一鳴 ，高 鑫 ，2，李 洪 ，2，李鑫鋼 ，2

（1天津大學(xué)化工學(xué)院，天津 300072；2精餾技術(shù)國家工程研究中心，天津 300072）

現(xiàn)代社會，隨著人口的日益增多，環(huán)境和資源的壓力也逐漸增大。以不可再生資源煤、石油和天然氣為主的化石能源消耗逐步增大，大部分專家認為石油和煤炭資源會在50年內(nèi)枯竭。而生物質(zhì)燃料乙醇由于其通過發(fā)酵生物質(zhì)材料制得，對環(huán)境的污染較小、可再生等特點得到了越來越多國內(nèi)外研究學(xué)者的重視[1-5]。 隨著燃料乙醇生產(chǎn)工藝的日趨成熟，世界各地均有大量的燃料乙醇生產(chǎn)基地建成投產(chǎn)[6-7]。

本文首先簡單介紹燃料乙醇的生產(chǎn)流程，然后綜述乙醇脫水所用吸附劑及其各自特點，其中重點介紹生物質(zhì)吸附劑及改性生物質(zhì)吸附劑的優(yōu)勢，最后對其發(fā)展及研究方向做出分析與總結(jié)。

1 生物質(zhì)燃料乙醇的生產(chǎn)工藝

1.1 發(fā)酵法制燃料乙醇工藝簡介

發(fā)酵法制備生物質(zhì)燃料乙醇的工藝首先是利用酶水解，將生物原料（糖類、淀粉類和纖維素類 3種）轉(zhuǎn)化為葡萄糖，再通過微生物在無氧的條件下的發(fā)酵作用，制得低濃度乙醇和二氧化碳[8-9]。在發(fā)酵產(chǎn)物中，除了占絕大部分的乙醇和水之外，還會含有其它固體雜質(zhì)，可通過下一步的蒸餾工藝去除。而蒸餾工藝的另一個也是主要目的便是除去發(fā)酵產(chǎn)物中大部分的水分，得到濃度較高的乙醇。在蒸餾工藝，采用普通蒸餾方法處理發(fā)酵成熟醪，將乙醇提濃至共沸點，然后再用脫水工藝得到燃料乙醇成品。之所以不采用單一的普通精餾是因為共沸物的存在，普通精餾無法獲得高純度的無水乙醇[10-11]，因此脫水工藝是制備燃料乙醇的關(guān)鍵工藝，也一直是人們研究討論的關(guān)鍵與重點。

1.2 乙醇脫水工藝簡介

由于共沸體系的存在，使得乙醇水不能由普通精餾直接制得。工業(yè)上常用的生產(chǎn)無水乙醇的方法可分為以下3類。

精餾法，主要應(yīng)用的有萃取精餾、加鹽精餾和共沸精餾。這3種方法的共性特點是都需要向乙醇和水的共沸體系中加入另一種物質(zhì)，以達到突破其共沸點的效果。因為有更多的分離方法被研發(fā)出來，人們對精餾法的關(guān)注程度有所下降。但是由于近年來離子液體受到越來越多的關(guān)注，而且其可以作為一種添加劑用來改變或消除乙醇和水的共沸點[12-13]，這使得用精餾法制備無水乙醇又得到了廣泛的關(guān)注。

膜分離法，主要分為滲透汽化（PV）和蒸汽滲透（VP）兩種。兩種過程都是水分子和乙醇分子先在膜表面溶解，再在推動力（大部分為壓力差）的作用下在膜中傳質(zhì)。分離的原理是依據(jù)不同分子的溶解擴散速度不同[14-15]，而PV和VP的不同點在于前者是液體進料，后者是氣體進料。膜分離研究的重點在于膜的改性，使其擁有更高的選擇性和更大的通量，同時還要保證擁有良好的機械強度。膜污染問題是降低膜性能的原因，也是阻礙膜法制備無水乙醇工業(yè)應(yīng)用的一個重要原因。

吸附分離法，主要可以分為兩種途徑，即直接對乙醇水液相混合物進行分離的液相吸附[16-18]，以及對乙醇水混合物汽化后再進行分離的氣相吸附[19-21]。由于吸附分離法操作簡便、不用引入其它物質(zhì)、能耗較低、產(chǎn)品品質(zhì)較好等特點，使其在工業(yè)中慢慢取代了精餾法，得到了廣泛的應(yīng)用。無論對于哪一種吸附途徑，吸附劑都是吸附分離的重要部分，決定著吸附分離操作的效果與效率，所以對于吸附工藝的研究主要集中在開發(fā)吸附效果更好的吸附劑方面。

2 吸附法制無水乙醇中吸附劑的種類

在燃料乙醇的制備過程中，由于乙醇脫水工藝的能耗決定了燃料乙醇制備的成本，一直是人們研究的重點。本部分將對燃料乙醇生產(chǎn)工藝中乙醇脫水操作所用的吸附劑特點進行分析，并闡述各自的發(fā)展趨勢與研究進展。目前吸附劑的種類主要包括分子篩和生物質(zhì)吸附劑兩大類。

2.1 分子篩

分子篩是一類具有骨架結(jié)構(gòu)的顆粒物料，其工作原理是根據(jù)乙醇和水分子大小的不同而產(chǎn)生的位阻效應(yīng)，選擇性的吸附水分子。因為乙醇和水分子的直徑分別為44 nm和28 nm，故可以選擇3?和4?的分子篩以保證水分子可以進入到分子篩內(nèi)部而乙醇分子會被排除在外。而在這兩種類型的分子篩中，前者被實驗證實吸附效率更佳，可以使吸附過程更加有效[22-23]。目前應(yīng)用此方法制備無水乙醇的技術(shù)已經(jīng)相對成熟，所以當(dāng)前研究的重點主要集中在吸附能力的實驗值與吸附模型的擬合上，以便對工業(yè)操作的結(jié)果有著更好的預(yù)測。分子篩吸附由于操作簡便，不使用任何有污染的添加劑，產(chǎn)物的品質(zhì)較高并且能耗低于其它乙醇脫水工藝的特點而得到迅速的發(fā)展。但其本身還是有一些不足，如為了使分子篩重復(fù)使用，在工業(yè)應(yīng)用中必須對已經(jīng)吸附失效的分子篩進行脫附操作。而分子篩再生需要300 ℃左右的高溫，會消耗一定的能量[24-25]，因此如果可以降低吸附劑脫附這一部分的能耗，則吸附操作將更加的節(jié)能經(jīng)濟。而分子篩脫附能耗較大的這一缺點催生了另一種不需再生的吸附劑，即生物質(zhì)吸附劑的研發(fā)。

2.2 生物質(zhì)吸附劑

基于有機生物質(zhì)的吸附劑被稱為生物質(zhì)吸附劑[26]，其被普遍的認為是一種大量存在于自然界、工業(yè)副產(chǎn)物、廢棄材料或農(nóng)作物的經(jīng)濟有效的吸附劑[27]。近些年來，淀粉類物質(zhì)作為廣泛存在的可再生聚合物，由于其生物可降解性、低毒性和較好的穩(wěn)定性，使其在生物材料領(lǐng)域得到愈來愈多的發(fā)展和應(yīng)用[28-29]。淀粉類物質(zhì)對水分子的選擇吸附性這一特點使其更適合在生物質(zhì)燃料乙醇生產(chǎn)中作為吸附劑，很多生物質(zhì)吸附劑本身就是燃料乙醇生產(chǎn)的原料。燃料乙醇制備工藝中所用的生物質(zhì)吸附劑幾乎全部是淀粉類物質(zhì)，而淀粉類物質(zhì)吸附原理普遍被認為是物理吸附，即是淀粉中的羥基與水分子的氫基相結(jié)合形成氫鍵的結(jié)果[30]。生物質(zhì)吸附劑除了擁有同分子篩一樣的低吸附能耗以外，還有很多其自身特有的優(yōu)勢。比如生物質(zhì)吸附劑的成本比較低廉，分離效果較好并且再生需要的能耗要小于分子篩[31]。甚至當(dāng)所用吸附劑與生產(chǎn)燃料乙醇的原料相同時，可不需要對吸附劑進行再生處理，直接將失去吸附活性的吸附劑放入發(fā)酵環(huán)節(jié)或直接作為飼料，省去再生所需能耗。也有學(xué)者對兩者的吸附效果做了對比。如AlAsheh 等[23]對分子篩和生物質(zhì)吸附劑做了對比研究，得出生物質(zhì)吸附劑的突破時間和餾出液中水的平均濃度與3?、4?類型分子篩效果接近而優(yōu)于5?型分子篩的結(jié)論。Kim 等[32]對木薯顆粒做掃描電子顯微鏡表征，顯示結(jié)果表明木薯顆粒表面還有許多細小的圓球狀顆粒，這使得其比其它谷物淀粉類物質(zhì)擁有更高的有效吸附表面積，從而獲得更好的吸附效果。其研究結(jié)果表明只使用木薯淀粉作為吸附劑進行乙醇提純，得到的濃度也可以滿足要求。

3 生物質(zhì)吸附法及生物質(zhì)吸附劑改性

3.1 生物質(zhì)吸附法

3.1.1 生物質(zhì)吸附研究進展

從Ladisch 等[21]首先應(yīng)用生物質(zhì)吸附劑制得無水乙醇開始，對生物質(zhì)吸附劑的研究便沒有中斷過。研究的焦點主要集中在以下幾個方面，其中包括吸附等溫線的研究、吸附方式的比較和吸附劑的改性優(yōu)化。

在吸附等溫線研究方面，李沫林等[33]用實驗的方法驗證了木薯吸附劑對水的吸附等溫線為Brunauer Ⅱ型；Chang 等[34]運用BET模型，不但擬合出玉米淀粉對水的吸附等溫線，而且計算出吸附劑的比表面積和有效吸附面積。除了應(yīng)用實驗數(shù)據(jù)利用現(xiàn)有模型擬合出吸附等溫線外，還有很多其它的計算方法。如Peng 等[35]通過實驗得到30 ℃、45 ℃和60 ℃的玉米淀粉對水的吸附量，并以此數(shù)據(jù)進行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，得到吸附等溫線的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)黑箱模型，并且擬合值與實驗值之間有著很好的相關(guān)性。這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到的黑箱性質(zhì)的吸附等溫線有它優(yōu)于傳統(tǒng)公式方程的方面，即在實驗數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，對吸附量的預(yù)測是比較準確的，但是其也同樣有著一定的不足，比如說訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要的數(shù)據(jù)量較大，在實驗數(shù)據(jù)范圍外推的預(yù)測準確性大大降低等，但這些不足并不影響其成為一種有效的吸附等溫線的計算方法。在實際應(yīng)用中，吸附等溫線不僅用來表征一種吸附劑的吸附性質(zhì)，更重要的是可以用來證明某種物系是否可以用吸附的方法進行分離并且計算出吸附平衡的極限，是吸附裝置設(shè)計不可或缺的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

在應(yīng)用吸附質(zhì)的吸附方式上，現(xiàn)在主要流行的仍然是固定床吸附，但也有少量關(guān)于其它方式的研究。固定床吸附有其自身的特點，比如氣相吸附，由于水分子和乙醇分子間的作用力減小，使得分離效率更好；同時固定床的操作簡便，操作成本低，便于建設(shè)與推廣。Wang 等[36]用固定床吸附試驗比較了5種淀粉類吸附劑的透過曲線，并利用物理混合的方法制備出一種全新的混合生物質(zhì)吸附劑ZSG-1。實驗證明，ZSG-1不但擁有與分子篩相同的吸附能力，且其吸附能耗僅為分子篩的1/5， 因此這種混合生物質(zhì)吸附劑有著良好的工業(yè)應(yīng)用前景。另外，這類吸附劑在失效以后可以用來進行乙醇發(fā)酵，不但可以生產(chǎn)乙醇，還可以防止污染物的產(chǎn)生。Kim 等[32]以天然木薯為吸附劑，設(shè)計了固定床吸附的裝置，同時其建立的實驗裝置規(guī)模較大，并含有簡單的換熱網(wǎng)絡(luò)，對實際的工業(yè)放大有著重要的作用。

當(dāng)一個吸附劑被證實有一定吸附分離能力后，人們就會希望增強這種能力，提高吸附效率以得到更好的吸附劑并拓展其應(yīng)用范圍，對于生物質(zhì)吸附劑也是如此且更為重要。主要是因為天然的生物質(zhì)吸附劑會表現(xiàn)出單一的功能性和低的附加價值，所以一些物理、化學(xué)和生物的方法會被用來改性這些生物質(zhì)吸附劑，以克服其缺點，擴展其應(yīng)用。這類改性的生物質(zhì)吸附劑在現(xiàn)代工業(yè)中扮演著越來越重要的角色。已經(jīng)有大量的改性淀粉類產(chǎn)品在廣泛應(yīng)用，且有更多的產(chǎn)品正在開發(fā)研究中[37]。

3.1.2 生物質(zhì)吸附劑吸附效果的影響因素

影響生物質(zhì)吸附劑吸附效果的因素有很多，總的說來可以分為操作因素和吸附劑性質(zhì)因素兩方面。

操作因素主要指吸附操作的控制條件。在進料濃度方面，Robertson 等[38]通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)進料中乙醇體積分數(shù)在84%以上時，氣相的吸附過程相比精餾操作是節(jié)能有效的。而Hassaballah 等[39]則是通過液相吸附研究進料濃度的問題，得到較理想的液相進料乙醇體積分數(shù)為98%。而如果進料是氣相，設(shè)備為固定床時，吸附溫度也會對吸附效果有直接的影響。不僅因為溫度會影響吸附等溫線，而且吸附質(zhì)吸附在固體吸附劑上時會釋放出吸附熱，而一般來說，溫度越高，吸附的效果越不好。董科利[40]通過實驗證明溫度在70～150 ℃時，溫度越低，吸附的效果就越好。但是由于是氣相進料，溫度一定要大于混合物的沸點，所以工業(yè)上的操作溫度一般控制在80～90 ℃之間。

當(dāng)吸附操作的條件一定時，吸附劑自身的性質(zhì)也是影響吸附效果的關(guān)鍵。淀粉類生物質(zhì)吸附劑并不是由單一物質(zhì)構(gòu)成，其主要包括兩種多糖：直鏈淀粉和支鏈淀粉，還含有一些少量的其它物質(zhì)，如蛋白質(zhì)和脂肪[41-42]。各組成部分的含量比例不同，吸附能力自然也會有所區(qū)別。Hong 等[43]對淀粉類吸附劑中具體的每一種物質(zhì)的吸附性能做了詳細的研究分析，結(jié)果得出淀粉對水的吸附作用強烈，而纖維素物質(zhì)則效果一般，不過二者對乙醇的吸附作用都很小。Rebar 等[44]對4種不同的淀粉類物質(zhì)進行研究，不僅得到吸附水的速率要遠遠高于乙醇的結(jié)論，并且實驗研究發(fā)現(xiàn)支鏈淀粉比例的增加有益于對水的吸附效果，Crawshaw 等[45]的研究也證實了支鏈淀粉更利于吸附水分子的事實。除了吸附劑組成物質(zhì)的影響外，吸附劑本身結(jié)構(gòu)對吸附效果也有一定的影響。上文已經(jīng)說明生物質(zhì)吸附劑分離水和乙醇屬于物理吸附，則吸附劑表面積則成為了影響效果的關(guān)鍵因素，即吸附表面積越大，水和乙醇的分離效果就越好，故通過改性增大吸附劑的比表面積逐漸成為了研究的熱點。

3.2 生物質(zhì)吸附劑改性

通常用于乙醇和水分離的生物質(zhì)吸附劑是通過對新鮮的淀粉類植物進行簡單處理得到的。而為了得到吸附效果更好的吸附劑，則需要對其進行改性，以獲得更大的比表面積。

3.2.1 生物質(zhì)吸附劑改性方法

對生物質(zhì)吸附劑的改性主要有3種方法：物理法、化學(xué)法和生物法。物理方法主要是機械研磨、濕熱處理等；化學(xué)方法分為兩種，一種是使大分子變?yōu)樾》肿?，比如酸水解，另一種是使其變?yōu)榇蠓肿?，如交?lián)等；生物法主要就是酶的改性水解作用。由于物理方法改性的效果不佳，浪費較大等缺點，目前研究主要集中在酶解和酸水解改性方面上，這兩種方法都會對淀粉結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的破壞，使其成為微孔淀粉。酸與酶在改性的過程中都是作為催化劑，催化加速淀粉的水解過程。不同種類的酸或不同種類的酶，作用的效果是不同的。在酸中，鹽酸的催化加速水解效果最好，硝酸和硫酸的作用次之[46]。李沫林等[47]在固定床吸附試驗的基礎(chǔ)上，用鹽酸對木薯吸附劑做了一定的優(yōu)化改性。考慮了鹽酸濃度、反應(yīng)時間和反應(yīng)溫度3個影響因素，以木薯吸附劑的吸附能力作為響應(yīng)變量，通過正交試驗獲得了最佳處理條件。酶主要可以選擇α-淀粉酶、β-淀粉酶和糖化酶等。在酸水解和酶水解這兩個改性方法的比較中，酶水解工藝有著明顯的優(yōu)勢[48]。其一是水解效果，一般酸水解改性只能在淀粉表面進行反應(yīng)，形成凹陷，很少能進入淀粉顆粒的中心地帶，而酶水解可以破壞淀粉的中心區(qū)域，形成較深且明顯的孔洞；其二是反應(yīng)后的廢料處理和吸附劑的再利用，酸水解工藝的后期處理污染要遠大于酶法，生產(chǎn)成本高。并且酸處理后的生物質(zhì)吸附劑很難回收利用再用于發(fā)酵制備乙醇過程，浪費資源。所以，目前對生物質(zhì)吸附劑的改性主要采用生物酶水解的方法。

3.2.2 生物方法改性的研究進展

生物方法改性的目的就是利用酶進行催化水解淀粉類生物吸附劑，使其成為微孔淀粉，以增大吸附面積，增強吸附效果。現(xiàn)有研究多集中在如何進行更有效的水解過程上。如使用何種酶進行水解，因為α-淀粉酶和β-淀粉酶的水解作用方式不同，一種是內(nèi)在的酶水解而另一種是外在的水解[49]。Sarikaya 等[50]對這兩種酶的水解能力做了實驗比較，得到α-淀粉酶的催化效果要好于β-淀粉酶，其既能使淀粉顆粒表面的結(jié)構(gòu)進行水解，也可以使水解發(fā)生在淀粉顆粒的內(nèi)部，而β-淀粉酶的催化反應(yīng)只發(fā)生在顆粒表面。另一個不同是β-淀粉酶的擴散速度要慢于α-淀粉酶。所以如果要選擇一種酶進行水解催化的話，α-淀粉酶是一個很好的選擇，周瓊等[51]，唐忠鋒等[52]完成了水解條件的單因素優(yōu)化實驗和吸附性能實驗，得到單獨使用α-淀粉酶制備微孔淀粉時最佳的反應(yīng)條件。陳有雙等[53]通過正交實驗得到反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、pH值和酶用量影響酶水解顯著性的順序。姚衛(wèi)蓉等[54]對酶種類的選擇做了更進一步的研究，不但證實了α-淀粉酶對生物淀粉類物質(zhì)的酶活性要遠遠大于β-淀粉酶，而且研究得到用一種以α-淀粉酶和糖化酶組合而成的復(fù)合酶的催化水解性能更好。很多學(xué)者對復(fù)合酶水解改性淀粉類吸附劑制備微孔淀粉的工藝進行了研究。Zhang 等[55]用甲基紫作為吸附質(zhì)，用單因素分析的方法，考察了復(fù)合酶組成比例、酶用量、淀粉濃度、pH值、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間的最優(yōu)條件。陳有雙等[56]、唐洪波等[57]也通過單因素或正交實驗來確定復(fù)合酶水解的最優(yōu)操作條件。近年來，還有一種新的加快催化水解的方法被開發(fā)出來，就是應(yīng)用超聲技術(shù)。Qian 等[58]在水解反應(yīng)之前，用超聲對淀粉類生物質(zhì)吸附劑進行處理，通過 Plackett–Burman實驗設(shè)計方案得到響應(yīng)曲面，確定最佳的實驗操作條件，并給出統(tǒng)計學(xué)上的改性方程。Wu 等[59]實驗研究了超聲加入的時機對淀粉類物質(zhì)糖化酶水解的影響，結(jié)果得到超聲與水解同步進行可以最有效的加快水解。目前，幾乎所有的改性實驗都會對最優(yōu)的反應(yīng)條件進行研究，但所得到的最優(yōu)化條件會有所不同。其原因主要在于，其一，研究沒有系統(tǒng)性，影響因素考慮不夠全面，且研究條件不統(tǒng)一，導(dǎo)致了結(jié)果的不同；其二是實驗方法的不統(tǒng)一，有單因素實驗，有正交實驗，兩者都不能很好的考慮分析各因素間的交互作用，致使實驗的結(jié)果缺乏準確性與通用性。作者課題組針對這個問題，設(shè)計出一套完整的實驗方案，考慮了可能影響水解的條件，分析各影響因素之間的二元交互作用，得到一個可以用來預(yù)測吸附效果的統(tǒng)計學(xué)方程。在將來還會將生物質(zhì)吸附劑細化為直鏈淀粉含量、支鏈淀粉含量和纖維素含量等，以得到一個普遍適用的改性方程，從而一旦確定了一定的改性條件，便可以計算出最終的吸附量。

3.2.3 生物方法改性完成后淀粉性質(zhì)的變化

用生物方法水解改性淀粉的優(yōu)點之一就是不會對其本身的結(jié)構(gòu)、發(fā)酵性質(zhì)造成太大的影響，但還是會對淀粉的物理化學(xué)性質(zhì)造成一定的改變。很多學(xué)者都對這方面有所考察，如Chen 等[60]對由α-淀粉酶和糖化酶組成的復(fù)合酶改性后的微孔淀粉進行分析，結(jié)果顯示酶的水解主要出現(xiàn)在淀粉顆粒的表層，酶水解后的改性淀粉的比表面積是天然淀粉的10.7倍，并且經(jīng)過酶水解后的淀粉其結(jié)晶度會升高。作者課題組系統(tǒng)地對α-淀粉酶和糖化酶組成的復(fù)合酶輔助以超聲強化改性后的微孔淀粉的物理化學(xué)性質(zhì)進行研究。掃描電子顯微鏡的結(jié)果展示了生物質(zhì)吸附劑吸附表面積變大即微孔形成的形態(tài)，并結(jié)合水解原理分析了其的成因。傅里葉紅外光譜結(jié)果表明酶水解前后，生物質(zhì)吸附劑的官能團并沒有發(fā)生變化，即吸附性質(zhì)并沒有發(fā)生變化；X光射線衍射結(jié)果表明改性后的淀粉雖然晶體結(jié)構(gòu)沒有變化，但是結(jié)晶度有一定程度的降低，但這個變化不會改變其發(fā)酵性質(zhì)；最后進行了差示掃描量熱的分析，分析結(jié)果表明改性后的生物質(zhì)吸附劑的糊化溫度更高，更有利于在高溫下操作。通過一些學(xué)者的研究和作者課題組的實驗分析得到，改性生物質(zhì)吸附劑，即微孔淀粉，從形態(tài)上來說，表面和內(nèi)部出現(xiàn)了一些孔洞，增大了比表面積提高了吸附容量；但在性質(zhì)上，與天然的生物質(zhì)吸附劑并沒有本質(zhì)的區(qū)別，完全可以在吸附操作結(jié)束后將其重新作為發(fā)酵制乙醇的原料，以實現(xiàn)資源的充分利用。

3.3 生物質(zhì)吸附劑吸附方式的選擇

如前所述，目前生物質(zhì)吸附的方式主要分為氣相吸附和液相吸附兩種，各有其優(yōu)缺點，如氣相吸附效率高，液相吸附能耗較低等?，F(xiàn)在主要的研究重點多在氣相吸附方面，但部分學(xué)者也在從事液相吸附的研究，如Beery 等[61]在室溫的條件下，對淀粉類生物質(zhì)吸附劑分離乙醇和水的性能通過液相吸附，進行了分析，證明其與現(xiàn)在商業(yè)用氣相吸附吸附劑的吸附效果相近，但由于其再生溫度較低，甚至可以不用再生而直接用于發(fā)酵。所以其再生成本要遠遠低于商用吸附劑。但是液相吸附對進料的濃度有一定的要求，目前研究結(jié)果表明水的體積分數(shù)最高為10%，否則吸附劑會發(fā)生溶脹，使其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生崩壞。

4 結(jié) 語

由于能源危機和環(huán)境保護的要求，生物質(zhì)燃料乙醇必將得到越來越多的重視，找到一種環(huán)境污染小、分離效率高的乙醇脫水的吸附劑顯得尤為迫切。目前，生物質(zhì)吸附劑的工業(yè)應(yīng)用還處在起步階段，今后其一定還會有更廣闊的發(fā)展前景。且由于生物質(zhì)材料的限制與約束，還需要對其進行一定的改性研究以獲得更好的效果。應(yīng)該通過科學(xué)的研究方法，制備高效穩(wěn)定的生物質(zhì)吸附劑。這類吸附劑不但可以用于高效吸附制備無水乙醇，并且在吸附失效后，還可以返回發(fā)酵制備乙醇的過程中再利用，這樣不但節(jié)約原料、節(jié)省大量能量的輸入，還可以減少發(fā)酵生成的乙醇在脫水過程中產(chǎn)生的浪費。這樣一套采用生物質(zhì)吸附劑先吸附后發(fā)酵制備乙醇的工藝，在未來的應(yīng)用中將成為解決化石能源短缺問題的重要方法之一。

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