微藻培養(yǎng)的反應(yīng)工程學(xué)研究.pdf

1、在全球都在推行低碳經(jīng)濟(jì)的今天，研究可再生、二氧化碳排放量少的新能源對于環(huán)境保護(hù)以及經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。以植物油為原料進(jìn)行生物柴油生產(chǎn)的工藝存在占耕地面積大的問題，使得生物柴油的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)難以持續(xù)進(jìn)行。而以微藻為原料生產(chǎn)生物柴油的工藝能夠解決這個問題，而且微藻產(chǎn)油效率高于油植物。本課題以反應(yīng)工程學(xué)理論為基礎(chǔ)，建立新的微藻培養(yǎng)器，并對微藻工廠化培養(yǎng)進(jìn)行了探究，主要進(jìn)行了以下工作：
　　 1.獲得含油量高的金藻，以人工海

2、水為培養(yǎng)液，led燈為光源，在5L玻璃間歇釜中考察了不同溫度，光源強(qiáng)度和光暗頻率以及通CO2對金藻生長速率的影響。結(jié)果表明：培養(yǎng)時通CO2，不僅能提高培養(yǎng)液中反應(yīng)物CO2的濃度，也能減少產(chǎn)物O2濃度，有利于微藻的生長；金藻生長最適溫度為25℃；最適光強(qiáng)為180001ux；大于10hz的頻閃光源能明顯減弱光抑制作用，促進(jìn)微藻生長，最適頻率為20hz，生長速率比相同光強(qiáng)下連續(xù)光高18.6％。得到了適合金藻的生長條件。
　　 2.氣相

3、色譜法測定了金藻生物柴油主要含棕櫚酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯、亞油酸甲酯、亞麻酸甲酯，含量分別為39.9％、2.38％、28.9％、18.25％、4.46％。碳鏈長度在16-18，能夠作為生產(chǎn)生物柴油的原料。
　　 3.設(shè)計并建立了一套內(nèi)徑為5CM內(nèi)置光源管式振蕩流反應(yīng)器，用以金藻的培養(yǎng)。該反應(yīng)裝置由振動部分產(chǎn)生不同頻率和振幅的正弦振動，并將振動傳遞到流動部分腔室中的流體。在Re0=818，St=3.98振蕩優(yōu)化條件下的培養(yǎng)結(jié)

4、果表明：濃度很小時(OD<0.2)，雖然增長比很大，但是增長的絕對量太少；濃度很大時(OD>0.7)，由于營養(yǎng)物質(zhì)相對濃度變小以及有害的代謝產(chǎn)物量多，細(xì)胞生長受到限制，不僅增長比小，而且增長的絕對量也小。而金藻濃度在0.2和0.7之間時，其增長量最大。因此在用該新型反應(yīng)器培養(yǎng)金藻時，濃度控制在0.2～0.7內(nèi)收益率最高。
　　 4.在相同停留時間和初始濃度下，對金藻在光催化管式振蕩流反應(yīng)器與球形間歇釜中培養(yǎng)結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果為：

5、(1).濃度較低時，金藻在前者與后者中的增長量之比隨著濃度的增大而增大，從低濃度時的1.4倍隨著初始濃度的增加到最高的1.78倍。此時光源利用率為影響金藻生長的主要因素，而前者的光源利用率明顯好于后者，并且隨著濃度的增大而增大；(2).當(dāng)濃度比較高(OD值>0.6)時，增長量之比有所減少，從最高的1.78倍下降到1.5倍，此時金藻生長的主要限制因素為其高濃度帶來的生長環(huán)境惡化，光利用率為次要因素。
　　 以上結(jié)果表明：管式振蕩流