SRMBR乙醇連續(xù)發(fā)酵分離及膜器流場模擬.pdf

1、硅橡膠膜生物反應(yīng)器(SRMBR)用于連續(xù)發(fā)酵制造乙醇，在目前被認(rèn)為是最具有市場開發(fā)前景的清潔能源技術(shù)之一。其中的硅橡膠膜作為一種均相聚合物材料無孔膜，具有不透無機(jī)鹽成分、疏水和對乙醇有較高選擇透過性等特點(diǎn)；與傳統(tǒng)分離技術(shù)相比，硅橡膠膜的滲透蒸發(fā)分離過程具有低能耗、污染少等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于在有機(jī)物．水或有機(jī)物一有機(jī)物體系中分離揮發(fā)性有機(jī)物組分，現(xiàn)已用于發(fā)酵下游產(chǎn)物分離處理的試驗(yàn)研究中，并取得初步成效。但滲透蒸發(fā)硅橡膠膜生物反應(yīng)器制造乙醇要

2、實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，尚需大量研究工作。 作者用自制的新型硅橡膠復(fù)合膜構(gòu)造滲透蒸發(fā)乙醇連續(xù)發(fā)酵膜生物反應(yīng)器，進(jìn)行了系統(tǒng)的發(fā)酵與分離實(shí)驗(yàn)。利用耐高溫活性干酵母作為發(fā)酵物，在中溫(35℃)條件下進(jìn)行乙醇連續(xù)發(fā)酵，實(shí)現(xiàn)了260h的連續(xù)發(fā)酵實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用間歇補(bǔ)加原料糖和滲透蒸發(fā)新型硅橡膠復(fù)合膜進(jìn)行乙醇原位分離操作，能使細(xì)胞維持長久的穩(wěn)定性和生物活性，維持系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。硅橡膠膜表現(xiàn)出了良好的分離性能，下游得到了不含無機(jī)鹽和細(xì)胞的乙醇溶

3、液。 對三種不同結(jié)構(gòu)膜器內(nèi)的流動進(jìn)行計(jì)算模擬，獲得了三種膜器內(nèi)的流場分布，并根據(jù)流動分布形態(tài)對不同結(jié)構(gòu)膜器中的傳質(zhì)分離性能進(jìn)行分析和預(yù)測，從動力學(xué)的角度揭示了膜器中的傳質(zhì)分離機(jī)理。分析表明：膜器中的導(dǎo)流槽促使流體分布均勻，減少或消除流體死區(qū)，有助于提高傳質(zhì)效率，同時次流和主流的疊加將增大流體的混合作用，強(qiáng)化傳質(zhì)；膜性能評價實(shí)驗(yàn)裝置和膜分離反應(yīng)器設(shè)計(jì)必須在流體動力學(xué)方面保證流體均勻地流過膜面積，減少或消除流體停滯區(qū)。 由實(shí)