本发明属于生物化工领域，具体涉及一种利用木质纤维素基乳酸生产过程中产生的木质纤维素残渣制备活性炭的方法。
背景技术：
1、乳酸是三大有机酸之一，在食品、医药、日化工业和其它领域有广泛应用。其酸性柔和，性质稳定，还可以抑制病原微生物生长，因此可用作食品添加剂和防腐剂。以乳酸为聚合前体制备的聚乳酸是一种绿色环保可生物降解的高聚物，其对治理“白色污染”有重大意义。
2、目前，微生物发酵法生产l-乳酸是国内外采用的主流方法，但发酵基质多采用葡萄糖糖、淀粉等粮食基原料。近些年以廉价的秸秆、芦苇锯末、竹屑等农林废弃物为原料，生物法制备乳酸的技术快速发展。采用木质纤维素基发酵法生产乳酸，其工艺路线更加安全环保；工艺路线中，发酵产生的三废，比如含酸废水、蒸馏残液和浓缩热能等也得以开发利用。但各种秸秆等木质纤维素中的木质素含量约占干物质总量的15~30%，其在预处理后无法像纤维素和半纤维一样水解成微生物可利用的碳源。如若把其当做普通固废处理，则会降低木质纤维素的原子利用率，造成资源浪费。尽管如此，木质纤维素基乳酸生产过程中产生的木质素废渣的开发利用却鲜有报道。cn 102134069 b公布了一种木质纤维素活性炭的制备方法。该方法使用氯化锌和氢氧化钾等溶液作为化学活化剂，较佳活化温度高达850℃，而且该方法仅适用于碱法处理的木质纤维素原料。因此，开发一种高效的木质纤维素废渣的利用方法，尤其是适用于不同方式预处理的木质纤维素原料的利用方法，十分必要。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种高效利用纤维素基乳酸生产过程中产生的木质纤维素残渣制备活性炭的方法。该方法不仅解决了木质纤维素残渣的固废问题，还进行了资源回收利用，降低了乳酸的生产成本。
2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种利用木质纤维素残渣制备活性炭的方法，其包括以下步骤：
4、1）将木质纤维素基乳酸生产工艺中经预处理及酶解糖化后得到的木质纤维素残渣烘至绝干，冷却后粉碎并过筛网；
5、2）将步骤1）所得粉末于氮气氛围中进行碳化；
6、3）将步骤2）所得碳粉与强碱混合进行活化；
7、4）将步骤3）活化后的碳粉先后用稀酸溶液和去离子水洗涤，至洗出液为中性，烘干。
8、进一步地，步骤1）中所用木质纤维素包括玉米秸秆、水稻秸秆、甘蔗渣、烟叶秸秆和笋壳等中的任意一种或几种。
9、进一步地，步骤1）中所述预处理的方法包括蒸汽爆破、稀酸预处理法及碱预处理法中的任意一种。
10、进一步地，步骤1）中采用75~85℃鼓风烘干。
11、进一步地，步骤1）中所用筛网为60~80目。
12、进一步地，步骤2）中所述碳化是先于300~500℃煅烧4~6小时，之后升温至600~800℃，继续煅烧1~3小时。
13、进一步地，步骤3）中所述强碱为碳酸铯。
14、进一步地，步骤3）中所用强碱与碳粉的质量比为1:0.8~1.5；
15、进一步地，步骤3）中所述活化的温度为500~700℃，时间为1~3小时。
16、进一步地，步骤4）中所述稀酸溶液为稀硫酸或稀盐酸等无机强酸的水溶液，其体积浓度为1%~3%。
17、所制备的活性炭可用于木质纤维素基乳酸发酵液的脱色。其应用方法为：在木质纤维素基乳酸发酵液中加入所述活性炭进行一次脱色，之后过滤除去活性炭，收集滤液。
18、进一步地，所用活性炭与木质纤维素基乳酸发酵液的质量体积比为0.1~1.0g/100ml。
19、进一步地，进行脱色的温度为40~60℃，时间为0.5~1小时。
20、进一步地，脱色前先使用质量浓度为0.5%~3%的稀硫酸等无机酸或氢氧化钙等无机碱溶液调节木质纤维素基乳酸发酵液的ph值为5~10。
21、进一步地，过滤产生的活性炭滤饼用其质量0.5~1.0倍的去离子水洗涤，将洗涤液与滤液合并，以提高乳酸的回收率。
22、进一步地，过滤所得滤液的透光度t430大于99%时，可直接用于下一步骤的分离纯化过程。
23、本发明具有以下优势：
24、1. 本发明对木质纤维素残渣进行了开发利用，尤其适用于非碱预处理法的木质纤维素残渣；
25、2. 木质纤维素残渣主要成分为木质素，具有高成碳能力和丰富的羟基，本发明利用木质纤维素残渣制备活性炭，其碳化和煅烧的温度低，节约能源，且收率高、对色素的吸附效果好；
26、3. 本发明使用碳酸铯固体为活化试剂进行活化，无需溶液配置过程，操作简便。同时，碳酸铯极易吸湿，其水解产物比氢氧化钠和氢氧化钾碱性强，而且碳酸铯能在加热条件下释放出二氧化碳对活性炭进行原位物理活化，活化效率更高。
27、4. 使用本发明制备的活性炭对木质纤维素基乳酸发酵液进行脱色，其活性炭使用量小，脱色效果好，仅需一次脱色即可使乳酸溶液的透光度t430大于99%，乳酸回收率大于95%。
28、5. 与传统木质纤维素基乳酸发酵液两次脱色工艺相比，本发明简化了脱色工艺流程，也避免了超细粉末活性炭除不净对后续分离纯化步骤的影响。
1.一种利用木质纤维素残渣制备活性炭的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的利用木质纤维素残渣制备活性炭的方法，其特征在于，步骤1）中所用木质纤维素包括玉米秸秆、水稻秸秆、甘蔗渣、烟叶秸秆和笋壳中的任意一种或几种。
3.根据权利要求1所述的利用木质纤维素残渣制备活性炭的方法，其特征在于，步骤1）中所述预处理的方法包括蒸汽爆破、稀酸预处理法和碱预处理法中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的利用木质纤维素残渣制备活性炭的方法，其特征在于，步骤2）中所述碳化是先于300~500℃煅烧4~6小时，之后升温至600~800℃，继续煅烧1~3小时。
5.根据权利要求1所述的利用木质纤维素残渣制备活性炭的方法，其特征在于，步骤2）中所用强碱与碳粉的质量比为1:0.8~1.5；所述强碱为碳酸铯。
6.根据权利要求1所述的利用木质纤维素残渣制备活性炭的方法，其特征在于，步骤2）中所述活化的温度为500~700℃，时间为1~3小时。
7.根据权利要求1所述的利用木质纤维素残渣制备活性炭的方法，其特征在于，步骤2）中所述稀酸溶液为稀硫酸或稀盐酸的水溶液，其体积浓度为1%~3%。
8.一种如权利要求1-7所述方法制备的活性炭在乳酸发酵液脱色中的应用。
9.根据权利要求8的应用，其特征在于，所用活性炭与乳酸发酵液的质量体积比为0.1~1.0g/100ml；进行脱色的温度为40~60℃，时间为0.5~1小时。
10.根据权利要求8的应用，其特征在于，脱色前先使用质量浓度为0.5%~3%的无机酸或无机碱溶液调节乳酸发酵液的ph值为5~10。