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生物乙醇是一种清洁、可再生能源,其推广应用不仅可缓解能源短缺问题,同时可在一定程度上解决环境污染问题。然生物乙醇在生产及提纯过程中存在生物质转化率低、能耗高、设备耗损大等问题,极大限制了大范围推广应用。因此,提高生物乙醇的转化率,降低提纯过程的能耗成为生物乙醇研究的重要方向之一。本研究利用课题组自行设计组建的乙醇水溶液分离装置,模拟乙醇发酵-吸附分离联合技术过程,以自行研制的改性活性炭为吸附材料,初步探讨了醇/水吸附分离工艺条件。实验结果表明,自制竹基活性炭对乙醇的吸附能力,在吸附温度为5 ℃时稍高于15 ℃和24 ℃。说明该过程为放热反应,低温有利于乙醇的吸附作用,但低温需要能耗,且活性炭对乙醇的吸附容量在实验温度条件下差别较小,综合考虑经济能耗因素,本研究选择常温(24 ℃)条件进行实验;液体流速对于乙醇的吸附能力具有一定的影响,当蠕动泵的动力功率40 r/min,其流量为18.4 mL/min时,吸附柱的吸附容量最大,达到吸附平衡的时间最短;同时本研究还发现,在较低浓度下,乙醇水溶液浓度对于吸附材料的吸附性能的影响较小,当乙醇水溶液中的乙醇浓度从500 ug/mL增加到600 ug/mL时,吸附容量仅提高了 1 mg/g。由于活性炭对乙醇和水的吸附选择性较低,不利于醇-水的吸附分离,因此,本研究分别采用甲烷气相沉积技术、氢气、尿素表面改性技术对所制备的活性的织构进行改性,并采用N2、CO2吸附-脱附、元素分析仪和红外光谱仪等对其孔径结构和表面官能团进行了表征。研究结果表明,在甲烷气相沉积实验中,当甲烷浓度为30 mL/min,反应温度为800 ℃,沉积时间为23 min时,可获得比表面积634.5m2/g,孔径分布0.5 nm-1.2nm的活性炭,改性吸附效果最佳;在氢气改性实验中,当氢气流速为100mL/min,煅烧温度为700 ℃,煅烧时间为1h时,改性活性炭对乙醇选择吸附最好,停留柱内乙醇浓度提升至3.69%,浓缩倍数达到182倍;在尿素改性实验中,当尿素用量为1.0mol/L,反应温度为700 ℃,反应时间为1h时,改性活性炭的吸附效果最好,其停留在柱中的浓度从0.62%升至29.66%,选择性提高47.8倍,吸附液中乙醇的浓缩倍数达到533.2倍。可见,对活性炭进行改性可大幅度提高其对乙醇吸附的选择性。有望在生物乙醇同步发酵-分离中获得实际应用。