節(jié)水節(jié)能式丁醇萃取發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)改良型生物柴油和丁醇

【摘要】：生物柴油是一種清潔、可再生的液態(tài)燃料,然而生物柴油普遍存在點(diǎn)火性能差、燃燒功率低等缺點(diǎn)。以生物柴油為萃取劑開展丁醇萃取發(fā)酵,萃取有10g／L以上丁醇的生物柴油可作為“高品質(zhì)改良型”的生物柴油而被直接使用,大幅降低了丁醇精餾回收過程的能耗。但是,萃取發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生大量的萃余液(發(fā)酵廢液),萃余液中仍含有8g／L左右的丁醇。廢液直接排放既嚴(yán)重污染環(huán)境,又浪費(fèi)了廢液中寶貴的發(fā)酵產(chǎn)品和水資源。 本論文旨在提高丁醇萃取發(fā)酵中萃余液的回用率,以最為節(jié)水、節(jié)能的方式生產(chǎn)“高品質(zhì)改良型”生物柴油。與此同時(shí),以最為經(jīng)濟(jì)和節(jié)能的方式回收萃余液中的大部殘余丁醇,提高目標(biāo)產(chǎn)物-丁醇的得率,實(shí)現(xiàn)以生物柴油為萃取劑的丁醇萃取發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)“高品質(zhì)改良型”的生物柴油和純丁醇溶劑,以及產(chǎn)品多樣性的目標(biāo)。研究的主要結(jié)果如下： (1)利用正辛醇(正辛醇／萃余液體積比0.2：1)萃取回收萃余液中的殘余丁醇,萃余液中56%的丁醇可被濃縮回收,正辛醇中的丁醇濃度達(dá)到25.7g／L,有利于丁醇蒸餾精制的進(jìn)行。此條件下,主目標(biāo)產(chǎn)物-丁醇的得率提高了44%。 (2)活性炭作為色素類物質(zhì)的高效吸附劑,可將萃余液中絕大部分發(fā)酵抑制性物質(zhì)-類黑精去除。采用3%(w／v)活性炭吸附處理萃余液,可將一次性萃余液回用率從50%提高至100%,丁醇發(fā)酵性能不受影響。 (3)以生物柴油為萃取劑的丁醇萃取發(fā)酵中,利用活性炭吸附法處理萃余液,反復(fù)全回用14次,萃取發(fā)酵性能穩(wěn)定,生物柴油中丁醇濃度穩(wěn)定在10g／L以上,達(dá)到“高品質(zhì)改良型”生物柴油的丁醇含量標(biāo)準(zhǔn)。(4)利用7L靜態(tài)厭氧發(fā)酵罐,進(jìn)一步驗(yàn)證了節(jié)水節(jié)能式丁醇萃取發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)“高品質(zhì)改良型”生物柴油和丁醇溶劑的可行性。在此操作模式下,目標(biāo)丁醇得率達(dá)到20%,每升發(fā)酵液產(chǎn)0.97L“改良型”生物柴油,產(chǎn)純丁醇溶劑5g左右。 【關(guān)鍵詞】：萃取發(fā)酵 丁醇 廢液回用 活性炭 生物柴油
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TQ923
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 前言7-15
• 1.1 研究背景7-12
• 1.1.1 丁醇、丙酮溶劑產(chǎn)品及其利用現(xiàn)狀7
• 1.1.2 丁醇發(fā)酵(丙酮-丁醇發(fā)酵)及其利用現(xiàn)狀7-8
• 1.1.3 以生物柴油為萃取劑的丁醇萃取發(fā)酵、研究進(jìn)展及其利用現(xiàn)狀8-11
• 1.1.4 液態(tài)燃料發(fā)酵廢水處理的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2 立題意義12-13
• 1.3 本課題的主要研究?jī)?nèi)容13-15
• 1.3.1 課題整體研究思路13-14
• 1.3.2 研究目標(biāo)14
• 1.3.3 研究?jī)?nèi)容14-15
• 第二章 材料與方法15-20
• 2.1 試劑與材料15
• 2.2 儀器與設(shè)備15-16
• 2.3 發(fā)酵菌種16
• 2.4 培養(yǎng)基16
• 2.5 培養(yǎng)方法16-17
• 2.5.1 菌種活化方法16
• 2.5.2 發(fā)酵方法16-17
• 2.6 分析方法17-18
• 2.6.1 溶劑產(chǎn)量的測(cè)定17
• 2.6.2 產(chǎn)氣量的測(cè)定方法17-18
• 2.6.3 淀粉的測(cè)定方法18
• 2.6.4 萃余液脫色率的測(cè)定18
• 2.7 類黑精和焦糖模擬溶液的制備18
• 2.8 發(fā)酵廢液的回用方法18-20
• 2.8.1 批量發(fā)酵萃余液的制備18
• 2.8.2 正辛醇萃取、回收殘余丁醇18
• 2.8.3 利用活性炭處理萃余液18-19
• 2.8.4 利用萃余液調(diào)配發(fā)酵培養(yǎng)基19
• 2.8.5 萃余液反復(fù)多次全回用的方法19-20
• 第三章 結(jié)果與討論20-37
• 3.1 使用正辛醇萃取、回收萃余液中的殘余丁醇20-23
• 3.2 回用萃余液的傳統(tǒng)分批發(fā)酵研究23-27
• 3.2.1 類黑精對(duì)丙丁梭菌的毒性作用23-25
• 3.2.2 殘留溶劑對(duì)萃余液回用發(fā)酵的影響25-26
• 3.2.3 使用活性炭處理萃余液,提高傳統(tǒng)丁醇發(fā)酵的萃余液一次性回用率26-27
• 3.3 丁醇萃取發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)改良型生物柴油和純丁醇溶劑過程中萃余液反復(fù)多次全回用的研究27-29
• 3.4 靜態(tài)厭氧發(fā)酵罐下丁醇傳統(tǒng)發(fā)酵及生物柴油萃取發(fā)酵的研究29-35
• 3.5 結(jié)論與展望35-37
• 3.5.1 主要結(jié)論35
• 3.5.2 展望35-37
• 致謝37-38
• 參考文獻(xiàn)38-41
• 附錄:作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文41

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