固定化酵母流化床生物反应器的设计方法

介绍了制取酒精用的固定化酵母流化床生物反应器的设计方法,阐述了流化床生物反应器的设计程序与计算公式、主要部件图和工艺流程。年产30t酒精的反应器系统试运转证明,反应器的设计计算正确、工艺合理。     

碱性脂肪酶固定化条件及其催化生物柴油的研究

该文以改性的硅胶为载体,通过戊二醛交联固定化碱性脂肪酶,得到较佳固定化条件：当戊二醛浓度为0.8 g/L,给酶量为30 U/g时,酶活回收率效率达到90%以上。通过改变溶剂的种类、给酶量、含水率、底物摩尔比、甲醇的流加方式等参数,考察了脂肪酸和甲醇在固定化碱性脂肪酶催化下合成生物柴油的工艺条件,试验结果表明在20 mL正己烷,给酶量7.5 g（12 U/g）,脂肪酸10 g,酸醇摩尔比为1︰1.2,含水率4%条件下,分3次加入甲醇,40℃反应8 h,反应体系酯化率达到了82%。     

固体碱催化棉籽油制备生物柴油

为研究采用固体碱催化剂催化制备生物柴油的相关技术,以棉籽油为对象,选用Na3PO4/MgO负载型固体碱为催化剂,以棉籽油的生物柴油转换率为指标,通过单因素和正交试验,分析催化剂的最佳制备工艺,并对催化剂进行X射线衍射、扫描电镜和热重表征分析。在此基础上对该催化剂催化棉籽油制备生物柴油的工艺进行探讨。研究结果表明,催化剂的最佳制备工艺为：Na3PO4负载量32%,焙烧温度600℃,焙烧时间3 h,共混温度70℃;使用优选的催化剂制备生物柴油的工艺条件为：反应时间2.5 h,反应温度70℃,醇油摩尔比15∶1,催化剂用量5%;催化剂的活性与Na3PO4晶相有关。     

小桐子油超声波协同纳米催化剂制备生物柴油

以纳米Zn-Mg-Al高温煅烧物为催化剂,高酸值小桐子油为原料,超声波反应器中连续生产生物柴油,并系统研究超声波辐射协同纳米催化剂催化制备生物柴油的最优条件。研究结果表明,超声波协同纳米催化剂催化制备生物柴油的最优条件为：超声波功率210 W、醇油摩尔比4︰1、催化剂为油质量的1.2%、反应温度60℃时生物柴油收率94.3%。在此优化条件下完全可实现小桐子油连续工业化生产生物柴油的需求,精制后的生物柴油完全符合德国生物柴油标准DIN V 51606: 1997,且理化性质稳定,放置1 a后生物柴油的酸值、密度、黏度和化学组成基本不变。     

管式静态混合反应器中加入共溶剂制备生物柴油

用菜籽油毛油和甲醇为原料,KOH为催化剂在自制的管式静态混合反应器中连续化制备生物柴油,研究了加入共溶剂四氢呋喃或者丁酮时,对生物柴油产率的影响.实验发现加入共溶剂,可以明显提高生物柴油的产率.在以醇油摩尔比6:1,催化剂KOH占油脂质量的1%,加热导热油的温度控制在250～270℃,原料通过管式反应器的流速为5 L/min的条件下,原料通过管式静态混合反应器一次的产率,由未加共溶剂时的56%,提高到80%以上,最高产率则由未加共溶剂的76.5%,提高到了94.1%.在管式静态混合反应器中适当减少共溶剂的用量,生物柴油的产率变化不大.加入共溶剂,反应可以在6～9 min达到90%以上的产率.     

菜籽油碱催化法制备生物柴油的工艺参数

以碱催化剂为媒介的转酯化反应制备生物柴油方法因其转化率高而倍受重视。该文以菜籽油为原料,在小型试验装置上,采用均相碱催化法,研究了菜籽油在碱性催化剂NaOH的作用下与甲醇经酯交换反应制备生物柴油的工艺条件。考察了醇油摩尔比（4︰1～8︰1）、催化剂用量（0.5%～2%）、反应温度（30～60℃）和反应时间（30～150 min）等工艺参数对酯交换反应的影响,对生物柴油的组成成分进行了气相色谱/质谱联用(GC-MS)分析。结果表明,在醇油摩尔比6︰1,催化剂用量为油质量的1%,反应温度为50～60℃,反应时间为60 min时,酯交换反应转化率最高可达到96.7%。该生物柴油主要由油酸甲酯、芥子酸甲酯、9,12-十八碳二烯酸甲酯、11-二十碳烯酸甲酯、亚麻酸甲酯等脂肪酸甲酯组成,其中油酸甲酯含量最高,相对质量分数高达50.30%。     

纳米磁酶水酶法在磁流化床中提取大豆油脂的数值模拟及应用

为提高大豆油的提取率以及油的品质，该研究将游离纤维素酶固定在磁性高分子载体Fe3O4/SiOx-g-P（GMA）上，利用数值模拟确定磁流化床中水酶法提油的最佳参数，并将最佳参数应用在磁流化床中，通过单因素试验探究磁性固定化纤维素酶在磁流化床中水酶法提油的最佳工艺条件。结果表明：扫描电镜、粒径分析和红外光谱显示磁性固定化纤维素酶已固定在磁性高分子载体Fe3O4/SiOx-g-P（GMA）上，且具有较好的磁响应能力，与游离酶相比，磁性固定化纤维素酶提高了酶的耐热性和耐酸碱性。数值模拟得出磁场强度为0.034 T，流速为0.004 1 m/s时，磁酶在磁流化床中可与大豆料液充分接触，有利于提高大豆油提取率。磁流化床中水酶法提油较优工艺为：酶添加量为1.2 mg/g，pH值为5，温度为55 ℃，反应时间120 min，此时大豆油提取率较优为90.3%。磁性固定化纤维素酶在磁流化床中可以连续使用12 h。该研究提高了大豆油提取率，与间歇反应相比，磁流化床大豆油提取率增加了6.1%。研究结果为后续磁流化床水酶法提油提供了理论依据。     

高酸值米糠油酯化脱酸成生物柴油原料

为充分利用高酸值米糠毛油,将其脱酸成生物柴油原料。采用酯化脱酸方法,通过对多种酯化脱酸催化剂的比较,结果表明氧化锌具有较强的催化活性。氧化锌作为米糠油酯化脱酸的催化剂,分别考察了甘油添加量、催化剂添加量、反应温度、反应时间对酯化脱酸的影响。得到了以下较优工艺参数：真空度为0.1 MPa,甘油添加量为理论甘油量1.044 g,催化剂添加量为油质量的0.1%,反应温度200℃,反应时间6 h。在此优化条件下,米糠油的酸值从38.14 mg/g降至5.17 mg/g,满足了作为生物柴油生产原料的要求。     

叔丁醇体系脂肪酶催化菜籽油制备生物柴油

为了在生物柴油制备中改善酶的催化环境,该文通过对脂肪酶LVK催化菜籽油乙醇解反应几个主要影响因素的研究,得出其最佳反应条件为：醇油摩尔比5∶1,催化剂用量10%,叔丁醇用量10%,反应温度40℃,反应时间为30 h,转酯率达到94.7%。研究表明10%的叔丁醇体系能完全解除乙醇对脂肪酶LVK的催化抑制作用;还消解除副产物甘油对脂肪酶LVK的失活。     

菜籽油酯交换制备生物柴油的工艺研究

为提高生物柴油的转化率和纯度,以菜籽油为原料,研究在KOH催化剂作用下与甲醇进行酯交换反应制备生物柴油的工艺,考察了甲醇用量、催化剂用量、反应温度和反应时间等操作条件对酯交换反应的影响。结果表明,该反应最适宜的工艺条件为：甲醇用量为菜籽油质量的20%,催化剂用量为菜籽油质量的1.2%,反应温度为65℃,反应时间为90～120 min;菜籽油制备的生物柴油品质达到美国ASTM和德国DINE生物柴油标准,其生物柴油的转化率为94.89%。若充分开发中国南方可利用的冬闲田和边际土地约1000万hm²种植油菜,按照此工艺条件加工菜籽油,则每年可加工生产生物柴油740万t,具有广阔的发展前景。     

利用小型流化床的生物质热裂解影响因素分析

化石能源的储量减少与污染使人们必须寻找其他替代能源,其中生物质能是一个很好的替代品.该文以榆木木屑、红松木屑和秸秆为原料,在自制的小型流化床上开展了生物质热裂解生物油的实验研究.结果表明红松木屑的产油率最高,热裂解的温度对产油率的影响很大,500℃时生物油的产量最高,热裂解温度越高,裂解气体产量越高,气体热值也越高,而碳的产量越低.而且随着反应时间的变化,裂解气体成分也发生变化,在裂解10 min左右,裂解气体中可燃气体成分最高.     

循环流化床锅炉焚烧生物质燃料的研究进展

生物质废弃物产量的与日俱增及环保要求的不断提高使循环流化床燃烧技术逐渐在生物质废弃物的处理和利用方面扮演越来越重要的角色。该文综述了采用循环流化床锅炉用生物质废弃物(林业废弃物、农业废弃物)作为燃料进行焚烧处理的国内外现状，详细介绍了废弃木材、秸秆、稻壳、果核、橄榄饼、甘蔗渣和向日葵茎干这些生物质废弃物在循环流化床锅炉里燃烧的研究和应用现状，指出了目前存在的问题及努力的方向。     

稻壳在循环流化床内的燃烧试验研究

为了了解风量对稻壳在循环流化床内燃烧温度的影响,在循环流化床试验装置上测量了炉膛内燃烧温度并分析其变化规律以确定稻壳燃烧参数。当风料比为4.2 m³/kg时,二次风与一次风量比1～1.2时燃烧工况较好,炉膛内温度控制在800～850℃;在燃烧过程中有焦炭回料时,炉膛内温度分布均匀,波动范围较小;否则炉膛内温度分布不均匀。稻壳灰熔点为1230℃,但温度1000℃时就出现结焦;在温度700～800℃时出现结团,采取炉膛内温度升高后和流化风速较大时加入石英砂以及点火之初选择1 m/s左右的流化风速,将可以大大减少结团现象。     

循环水养殖旋转式生物流化床生物过滤功能

生物过滤是循环水养殖水处理的关键,生物过滤功能启动以及操作条件直接影响到生物过滤的效果。该文以实验室规模旋转式生物流化床为研究对象,采用自然挂膜法研究海水和淡水生物过滤功能的启动;设置了3个膨胀率50%、75%、100%和4个C/N0、0.5、1.0、2.0,研究其对旋转式生物流化床处理养殖污水效率的影响。结果表明:1)以氨氮和亚硝态氮浓度降低并稳定为判断标准,淡水和海水系统旋转式生物流化床生物过滤功能启动完成分别需要47和60 d;2)污水处理效率随膨胀率增大而提高,该研究膨胀率为100%时处理效率最高,总氨氮转换率高达881 g/(m3·d);3)C/N增大,抑制生物膜的硝化功能,污水处理效果变差,C/N大于2.0时污水处理效果显著变差。该研究可为旋转式生物流化床在应用过程中生物过滤功能的启动和日常操作管理提供技术指导。     

稻壳和木粉在内循环流化床气化炉中气化实验研究

本文主要以稻壳和木粉为原料在内循环流化床气化炉中进行气化实验的研究,测试了温度对当量比的反影响,及对气体成分、气体热值等的影响,并比较内循环流化床气化炉中气化效率与碳转化率的影响。结果表明:在一定温度范围内,温度与当量比呈一定的线性关系,且床温中密相区温度对当量比的影响最大,是其它两温度的斜率的2倍;一旦内循环流化床结构固定,同一高度温度将在一定范围内变化,而不随着当量比的变化而变化;床层密相区温度影响着一氧化碳、氢气、甲烷等气体的组成,同时影响着气体的热值。稻壳与木粉在内循环流化床气化炉中的气化效率最大值相近,接近60%,但木粉的相对稳定。     

Hydrogen oxidation in soil following rhizobial H2 production due to N2 fixation by a Vicia faba-Rhizobium leguminosarum symbiosis

Summary The rate of H₂ release from broad beans (Vicia faba) infected with Rhizobium leguminosarum Hup^- was much faster than from beans infected with the Hup⁺ strain. Acetylene reduction and H₂ release were abolished by cutting the plants down, by incubation in darkness, or after the addition of ammonium, indicating that the H₂ was released by N₂-fixing bacterial symbionts. In laboratory cultures using non-sterile soil, the bean plants released H₂ until an equilibrium between H₂ production and H₂ oxidation was reached. The H₂ equilibrium concentration was higher in Hup^--infected bean cultures (about 3 ppm H₂ in the gas phase) than in Hup⁺-infected cultures (0.3 ppm H₂) because of the higher H₂ production. The H₂ release from Hup^--infected bean cultures in sterile soil did not reach equilibrium. An equilibrium occurred, if Knallgas bacteria were added. However, the equilibrium value was higher (13 ppm H₂) than in non-sterile soil, which seemed to be more efficient at H₂ oxidation. The Knallgas bacteria exhibited a relatively high K _m for H₂ (> 1300 ppmv H₂); this activity was observed in unplanted non-sterile soil, and in nonsterile soil planted with Hup⁺-infected beans or planted with Hup^--infected beans which had been cut down before being assayed. All these soils also showed a second, low-K _m (<50 ppm) level of H₂ oxidation activity, which was presumably due to abiontic soil enzymes. In contrast, only one level of activity, which had an intermediate K _m (about 200 ppm H₂), was observed when the soil was planted with Hup^--infected beans. The origin of this activity, which was only observed in the presence of intact, H₂-producing beans, is still unknown.