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《河北科技大学》 2018年
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青霉素废菌丝体制备石膏缓凝剂联产活性炭

张蒙蒙  
【摘要】:青霉素废菌渣是制药工业青霉素发酵工序产生的固体废弃物,处理不当会导致环境污染、危及生态。本文以废菌渣为原料,脱除菌渣中部分高燃点及含氮物质,开发一种复合氨基酸类石膏缓凝剂,同时将制备缓凝剂后的滤渣用于制备活性炭。本工艺解决了传统处理方式存在的环境二次污染及抗生素滥用问题,实现了废菌丝体的深度资源化利用。首先,采用碱液与微波协同的方法完成对菌渣的水解,得到复合氨基酸,将其用作石膏缓凝剂。在单因素试验的基础上,以碱浓度、料液比、反应时间、反应温度为考察因素,采用正交实验法确定最佳工艺条件为:碱浓度0.04 mol/L,料液比1:4,微波水解时间10 min,温度85℃。产品中氨基酸态氮含量为1.8021 g/L,作为石膏缓凝剂使用时,初凝时间达245 min;并与常用石膏缓凝剂(柠檬酸、柠檬酸钠、多聚磷酸钠)对比,结果表明,复合氨基酸类缓凝剂不仅对脱硫石膏具有良好的缓凝效果,同时与其有良好的协同效应,水化硬化体强度损失较小。其次,借助氨基酸分析仪分析水解产物的化学组成,并利用红外光谱、扫描电镜等手段对缓凝作用(石膏体系)机理进行了分析研究。结果表明:缓凝剂主要是赖氨酸、酪氨酸、半胱氨酸等氨基酸的混合物,其中的氨基和羧基官能团参与了钙的配位,形成了钙的复合氨基酸/小肽螯合物,从而延缓了石膏的溶解、水化和结晶过程,使凝结时间延长。为解决剩余残渣的处置问题,采用氯化锌活化法制备菌渣基微/中孔活性炭。通过单因素实验,采用响应面法优化制备条件。结果表明:微孔活性炭(Mic-AC)的最佳制备条件为活化时间1 h,活化温度425℃,ZnCl_2浓度20%,浸渍比1:3.85,产品的碘吸附值为884.76 mg/g;中孔活性炭(Mes-AC)的最佳制备条件为活化时间2 h,活化温度600℃,活化剂浓度30%,浸渍比1:4,产品的亚甲基蓝吸附值为448.65mg/g。釆用低温氮吸附-脱附、SEM、FI-IR对菌渣基微/中孔活性炭进行了表征及孔结构研究。结果表明:Mic-AC活性炭微孔结构较发达,BET比表面积为255.94 m~2/g,总孔体积为0.19 cm~3/g,平均孔径为1.83 nm,活性炭表面呈蜂窝状;Mes-AC活性碳中孔结构较发达,BET比表面积为904.91 m~2/g,总孔体积为0.53 cm~3/g,平均孔径为3.15 nm,活性炭表面呈棉絮状。活性炭表面含有羰基,羧基,羟基,内酯基等官能团。
【学位授予单位】:河北科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TQ424.1

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