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玉米淀粉生产废水主要含有溶解性淀粉、少量蛋白质、有机酸、矿物质及少量的油脂,易腐败发酵。目前淀粉生产工艺中,每吨淀粉耗水多,玉米损失大,其废水的外排造成严重环境污染。玉米淀粉废水中有机物含量高,在本课题将其用于微生物发酵制备乳酸,以减少其对环境的危害。 采用本实验室通过微波诱变育种选育的乳酸高产菌种对玉米淀粉生产废水进行发酵研究,其结果表明:适当的浸泡废水和工艺废水配比以及葡萄糖添加量能促进发酵过程进行,乳酸产率得以提高,发酵液中乳酸浓度达到42.4g/L。同时,废水 COD有着近45%的降低,部分氨氮、无机盐类被乳酸菌的新陈代谢过程所利用。 为了进一步改善发酵过程,活性碳纤维(ACF)被用于乳酸菌的固定化载体。实验采用浓HCl、H2 SO4、HNO3及Fe3+对ACF进行改性,并对改性前后的ACF进行XPS表征,对ACF表面菌膜进行光学显微镜及扫面电镜观测,最后以单丝菌膜厚度判定出HNO3-Fe(Ⅲ)协同改性为最佳改性方法。HNO3 -Fe(Ⅲ)协同改性后的ACF用于乳酸菌的固定化,使得发酵过程时间缩短约8h,乳酸产量提高了2.8%。 实验选择315型阴离子交换树脂对发酵液中的乳酸进行了分离提取,通过吸附等温线实验及上柱条件与洗脱条件优化,最终确定最佳上柱流速为1.5BV/h、上柱 pH为1.88、洗脱剂为去离子水、洗脱流速为1BV/h。在实现乳酸与乙酸、柠檬酸、丙酮酸及葡萄糖等良好的分离基础上,从实际废水发酵液中分离提取得到乳酸浓度为15.3g/L,纯度从原发酵液中的72.4%提高到85.3%,从吸附到洗脱,全过程中乳酸提取率为79.2%。 实验表明:玉米淀粉生产废水作为发酵培养基,改性 ACF作乳酸菌载体,最后采用阴离子交换树脂吸附法分离提取发酵液中乳酸,整个工艺可以实现淀粉废水的资源化、无害化,具有很高的经济、环境双重效益。