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《浙江大学》 2010年
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硅藻生长调控富集油脂及其生物柴油特性研究

葛婷婷  
【摘要】:大力发展生物柴油对于推动低碳能源、节能减排和经济社会可持续发展具有重要意义。微藻与陆生植物相比,具有生物量大、生长周期短、油脂含量高、不占用耕地等特点,已成为生物燃油原料的首选原料之一 为了提高硅藻生长富集油脂并且转化制取生物柴油的能力,本文以纤细角毛藻(Chaetoceros gracilis)和新月菱形藻(Nitzschia closterium)为代表,研究了硅藻生长条件(pH值、氮浓度、硅浓度、培养时间)对其富集油脂的影响规律和促进机理,发现在缺硅缺氮条件下适当延长培养时间能够显著提高油脂含量,纤细角毛藻的油脂含量和产油能力明显高于新月菱形藻。当培养基中硅浓度(Na2SiO3·9H2O)由200降低到0mg/L、氮浓度(NaNO3)由12.0降低到0.5 mmol/L、培养时间由8天延长到32天时,纤细角毛藻的干燥生物质中油脂含量由13.25%提高到31.74%(达到2.4倍),细胞产油能力达到39.62mg/L; 通过碱催化酯交换反应将两种硅藻的生物原油转化为生物柴油,气相色谱分析得到其主要脂肪酸成分为C14:0、C16:0、C16:1、C16:2、C16:3、C18:3、C20:5。发现两种硅藻细胞生长富集油脂的过程具有一定规律性:在开始阶段的氮充足期各脂肪酸含量缓慢增长,在氮缺乏抑制期各脂肪酸含量有所降低,然后细胞适应了氮饥饿条件明显增强了合成油脂的能量代谢途径,使得各脂肪酸含量显著升高。两种硅藻在适当的氮浓度条件下得到含量最高的油脂中,短链肪酸含量较多并且长链脂肪酸含量较少。两种硅藻生物柴油的脂肪酸成分比黄连木和光皮树生物柴油要复杂,碳链较长,且含有较多量的C20:5。 通过热天平研究了两种硅藻生物柴油的热解特性,并与黄连木和光皮树等生物柴油进行比较,发现纤细角毛藻生物柴油的热解残余量要低于新月菱形藻,但高于光皮树和黄连木生物柴油。两种硅藻生物柴油的热解开始温度和结束温度基本在光皮树和黄连木生物柴油之间,两种硅藻的热解活化能较低,与光皮树生物柴油相近,但远低于黄连木生物柴油。在两种硅藻生物柴油中,在氮浓度为0.5mmol/L条件下培养收获转化得到的纤细角毛藻生物柴油的热解残余量最低(25.18%),热解开始温度为(Ti=182.90℃),结束温度为(Tn=466.89℃)最低,热解活化能最高(E=46.684kJ/mol)。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TE667

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【参考文献】
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