本发明属于厌氧发酵，具体涉及一种磁性生物炭耦合载体及其制备方法及其应用。
背景技术：
1、木质纤维素的致密结构致使厌氧发酵底物水解受限、发酵延滞期过长、生物降解利用率低。采用高浓度发酵虽然提升了甲烷产率，但发酵体系易发生酸化失稳。促进水解效率同时解除发酵失稳因素，是提升木质纤维素产甲烷性能的关键。通过生物强化投加纤维素酶，能够增强优势菌群的生物量与占比，提升厌氧发酵体系的处理性能。现有的生物强化研究主要集中于水解、产酸阶段，对于水解阶段与产甲烷阶段生物强化的交互影响关注较少。且生物强化常规采用的离心投加菌种方式，导致微生物流失密度较高，因此，对于耦合载体强化发酵体系值得深入探索，如何利用生物强化靶向提升厌氧发酵上游速率与下游产率，以及提升功能菌群的可及性与作用持续性亟待探究。
技术实现思路
1、本发明要解决的问题是为了提高厌氧发酵的产率，提出一种磁性生物炭耦合载体及其制备方法及其应用。
2、为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
3、一种磁性生物炭耦合载体的制备方法，包括如下步骤：
4、s1.制备生物炭：将玉米秸秆与牛粪厌氧发酵后的沼渣烘干、粉碎过筛，然后在氮气气氛下进行热解反应，得到生物炭；
5、s2.制备磁性生物炭，将步骤s1得到的生物炭中加入同等质量的fe3o4混合均匀，然后在氮气气氛下进行热解反应，得到磁性生物炭：
6、s3.制造磁性生物炭耦合载体，按照重量份数分别称量玉米秸秆、纤维素酶、步骤s2得到的磁性生物炭、乙酸-乙酸钠缓冲液，在锥形瓶中先加入玉米秸秆、纤维素酶和乙酸-乙酸钠缓冲液进行酶解，混合均匀后加入磁性生物炭，然后放置于震荡培养箱中进行培养，然后用纱布过滤溶液，得到磁性生物炭耦合载体。
7、进一步的，步骤s1中的沼渣粒径粉碎后过80目筛。
8、进一步的，步骤s1中热解反应的升温速率为5-10℃/min，热解温度为400-800℃，热解时间为1-3h。
9、进一步的，步骤s2中热解反应的升温速率为5-10℃/min，热解温度为400-800℃，热解时间为1-3h。
10、进一步的，步骤s3中玉米秸秆的重量分数为60-100份、纤维素酶的重量分数为10.0-16.7份、步骤s2得到的磁性生物炭的重量分数为6-10份、乙酸-乙酸钠缓冲液的重量分数为1000-1666份，所述纤维素酶解底物浓度为6wt％，所述乙酸-乙酸钠缓冲液的浓度为1mol/l，所述乙酸-乙酸钠缓冲液的ph为4.5。
11、进一步的，步骤s3中酶解培养为酶解温度设置为50-55℃，转速为100-150rpm，时间为48-50h，纱布的目数为100目。
12、一种磁性生物炭耦合载体的制备方法制备的一种磁性生物炭耦合载体，所述一种磁性生物炭耦合载体可以重复使用。
13、一种磁性生物炭耦合载体的制备方法制备的一种磁性生物炭耦合载体的应用，用于厌氧发酵技术领域。
14、进一步的，将磁性生物炭耦合载体加入到厌氧发酵系统中，并利用10wt％的naoh溶液将发酵体系的ph调节至7.2，进行厌氧发酵，所述的磁性生物炭耦合载体的加入量相对于玉米秸秆的质量分数为10wt％。
15、进一步的，厌氧发酵结束后，通过外部磁场作用分离磁性生物炭耦合载体与发酵残渣，分离后的磁性生物炭耦合载体检测后重新投加到新的厌氧发酵系统中。
16、本发明的有益效果：
17、本发明所述的一种磁性生物炭耦合载体的制备方法，
18、添加纤维素酶溶液可促进秸秆木质纤维结构的降解与营养物质的暴露，有利于后续厌氧发酵生物甲烷化的利用，而磁改性能够增大生物的炭比表面积与孔径结构，提高吸附功能微生物的能力，并促进活性位点的生成，为微生物的生长定殖提供反应场所。因此，利用磁性生物炭可有效对纤维素酶进行捕集。此外，由于纤维素酶促进了厌氧发酵的水解过程，因此，易出现产酸与产甲烷阶段失衡，造成体系酸化的风险，而一种磁性生物炭耦合载体的引入可对体系进行缓冲，增强体系稳定性。
19、一种磁性生物炭耦合载体的制备方法制备的一种磁性生物炭耦合载体的应用，通过磁改性生物炭介导纤维素酶处理体系构建一种磁性生物炭耦合载体，提高微生物负载能力以及发酵体系的群落稳定性，通过一种磁性生物炭耦合载体有效促进水解阶段与产甲烷阶段平衡，通过生物炭自身对厌氧发酵的促进作用以及磁性生物炭耦合载体的强化特性，提升产甲烷性能。厌氧发酵结束后，可通过外部磁场作用分离磁性生物炭耦合载体与发酵残渣，由于纤维素酶在生物炭微观结构上的负载与定殖，磁性生物炭耦合载体具有重要的回收再利用价值，经检测后可重新投加新的发酵系统，实现循环利用与梯级催化。本发明可为厌氧发酵副产物处理及清洁能源可持续发展理念提供技术支撑。
1.一种磁性生物炭耦合载体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种磁性生物炭耦合载体的制备方法，其特征在于，步骤s1中的沼渣粒径粉碎后过80目筛。
3.根据权利要求2所述的一种磁性生物炭耦合载体的制备方法，其特征在于，步骤s1中热解反应的升温速率为5-10℃/min，热解温度为400-800℃，热解时间为1-3h。
4.根据权利要求3所述的一种磁性生物炭耦合载体的制备方法，其特征在于，步骤s2中热解反应的升温速率为5-10℃/min，热解温度为400-800℃，热解时间为1-3h。
5.根据权利要求4所述的一种磁性生物炭耦合载体的制备方法，其特征在于，步骤s3中玉米秸秆的重量分数为60-100份、纤维素酶的重量分数为10.00-16.70份、步骤s2得到的磁性生物炭的重量分数为6-10份、乙酸-乙酸钠缓冲液的重量分数为1000-1666份，所述纤维素酶解底物浓度为6wt％，所述乙酸-乙酸钠缓冲液的浓度为1mol/l，所述乙酸-乙酸钠缓冲液的ph为4.5。
6.根据权利要求4所述的一种磁性生物炭耦合载体的制备方法，其特征在于，步骤s3中酶解培养为酶解温度设置为50-55℃，转速为100-150rpm，时间为48-50h，纱布的目数为100目。
7.一种权利要求1-6之一所述的一种磁性生物炭耦合载体的制备方法制备的一种磁性生物炭耦合载体，其特征在于，所述一种磁性生物炭耦合载体可以重复使用。
8.一种权利要求1-6之一所述的一种磁性生物炭耦合载体的制备方法制备的一种磁性生物炭耦合载体的应用，其特征在于，用于厌氧发酵技术领域。
9.根据权利要求8所述的一种磁性生物炭耦合载体的制备方法制备的一种磁性生物炭耦合载体的应用，其特征在于，将磁性生物炭耦合载体加入到厌氧发酵系统中，并利用10wt％的naoh溶液将发酵体系的ph调节至7.2，进行厌氧发酵，所述的磁性生物炭耦合载体的加入量相对于玉米秸秆的质量分数为10wt％。
10.根据权利要求9所述的一种磁性生物炭耦合载体的制备方法制备的一种磁性生物炭耦合载体的应用，其特征在于，厌氧发酵结束后，通过外部磁场作用分离磁性生物炭耦合载体与发酵残渣，分离后的磁性生物炭耦合载体检测后重新投加到新的厌氧发酵系统中。
