固定化細(xì)胞磁穩(wěn)定流化床反應(yīng)器制備生物柴油研究.pdf

1、生物柴油由于其良好燃料性能和環(huán)境友好特性,備受人們關(guān)注。現(xiàn)有制備生物柴油的細(xì)胞催化法還主要停留在實(shí)驗(yàn)室間歇生產(chǎn)上,真正要實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)業(yè)化還亟需配套的工業(yè)化反應(yīng)器的研制突破以及成熟工藝路線的開拓。為此,本文系統(tǒng)地研究了固定化細(xì)胞磁穩(wěn)定流化床反應(yīng)器連續(xù)化制備生物柴油技術(shù)。
　　 在磁性顆粒的制備上,采用化學(xué)共沉淀法合成了納米Fe3O4磁性微粒并進(jìn)行了工藝優(yōu)化,得到制備Fe3O4顆粒的最佳工藝條件為:n(Fe2+)／n(Fe3+)=1／

2、1.8,堿性沉淀劑選用氨水,且氨水的滴速為15 mL／min,共沉淀時(shí)的pH值=10,熟化溫度為60℃。制得的Fe3O4微粒粒徑為11.5 nm,飽和磁化強(qiáng)度在72.1 emu／g以上。
　　 以該Fe3O4顆粒作為磁性基質(zhì),采用戊二醛交聯(lián)殼聚糖制備了Fe3O4／CS復(fù)合微球,其最優(yōu)條件為:Fe3O4與CS的質(zhì)量比為1:0.8,0.5％戊二醛初交聯(lián),乳化劑的為10 g／L的Span80和硬脂酸鈣復(fù)合乳化劑,攪拌速度為1500 r

3、／min。制備出的微球平均粒徑為90μm,飽和磁化強(qiáng)度為27.4 emu／g。將該復(fù)合微球作為載體固定R.oryzae細(xì)胞制備了全細(xì)胞催化劑,將其用于催化廢油脂轉(zhuǎn)酯化,其最佳條件為催化劑用量為原料油質(zhì)量的10％,反應(yīng)溫度35℃,pH值為6,含水率在5％～25％之間。
　　 設(shè)計(jì)了多相磁穩(wěn)定流化床反應(yīng)器,該磁流化床電流強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度之間的關(guān)系為H=9239I,整個(gè)流化床床層可視為均勻磁場(chǎng)。通過冷態(tài)實(shí)驗(yàn),對(duì)比了Fe3O4／CS復(fù)合微

4、球與聚氨酯泡沫(BSPs)和殼聚糖微球(Chitosan-MCB)的流化效果,Fe3O4／CS復(fù)合微球表現(xiàn)出較好的流化特性及操作穩(wěn)定性,當(dāng)處于磁穩(wěn)態(tài)操作時(shí),微球形成磁鏈,對(duì)氣泡的消除作用效果最佳,床層最為穩(wěn)定。
　　 在以上實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,創(chuàng)新性的提出了以R.oryzae超順磁性全細(xì)胞生物催化劑和四級(jí)串聯(lián)磁流化床反應(yīng)系統(tǒng)相結(jié)合的生物柴油連續(xù)化制備工藝。當(dāng)采用磁穩(wěn)態(tài)操作,催化劑用量為原料油質(zhì)量的12％,進(jìn)料醇油摩爾比為0.75:1,