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《浙江大学》 2010年
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微藻培养的反应工程学研究

张杰  
【摘要】: 在全球都在推行低碳经济的今天,研究可再生、二氧化碳排放量少的新能源对于环境保护以及经济可持续发展有着重要意义。以植物油为原料进行生物柴油生产的工艺存在占耕地面积大的问题,使得生物柴油的大规模工业化生产难以持续进行。而以微藻为原料生产生物柴油的工艺能够解决这个问题,而且微藻产油效率高于油植物。本课题以反应工程学理论为基础,建立新的微藻培养器,并对微藻工厂化培养进行了探究,主要进行了以下工作: 1.获得含油量高的金藻,以人工海水为培养液,led灯为光源,在5L玻璃间歇釜中考察了不同温度,光源强度和光暗频率以及通CO_2对金藻生长速率的影响。结果表明:培养时通CO_2,不仅能提高培养液中反应物CO_2的浓度,也能减少产物O_2浓度,有利于微藻的生长;金藻生长最适温度为25℃;最适光强为180001ux;大于10hz的频闪光源能明显减弱光抑制作用,促进微藻生长,最适频率为20hz,生长速率比相同光强下连续光高18.6%。得到了适合金藻的生长条件。 2.气相色谱法测定了金藻生物柴油主要含棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯、亚油酸甲酯、亚麻酸甲酯,含量分别为39.9%、2.38%、28.9%、18.25%、4.46%。碳链长度在16-18,能够作为生产生物柴油的原料。 3.设计并建立了一套内径为5CM内置光源管式振荡流反应器,用以金藻的培养。该反应装置由振动部分产生不同频率和振幅的正弦振动,并将振动传递到流动部分腔室中的流体。在Re_0=818,St=3.98振荡优化条件下的培养结果表明:浓度很小时(OD<0.2),虽然增长比很大,但是增长的绝对量太少;浓度很大时(OD>0.7),由于营养物质相对浓度变小以及有害的代谢产物量多,细胞生长受到限制,不仅增长比小,而且增长的绝对量也小。而金藻浓度在0.2和0.7之间时,其增长量最大。因此在用该新型反应器培养金藻时,浓度控制在0.2~0.7内收益率最高。 4.在相同停留时间和初始浓度下,对金藻在光催化管式振荡流反应器与球形间歇釜中培养结果进行比较。结果为:(1).浓度较低时,金藻在前者与后者中的增长量之比随着浓度的增大而增大,从低浓度时的1.4倍随着初始浓度的增加到最高的1.78倍。此时光源利用率为影响金藻生长的主要因素,而前者的光源利用率明显好于后者,并且随着浓度的增大而增大;(2).当浓度比较高(OD值>0.6)时,增长量之比有所减少,从最高的1.78倍下降到1.5倍,此时金藻生长的主要限制因素为其高浓度带来的生长环境恶化,光利用率为次要因素。 以上结果表明:管式振荡流光催化反应器流体的流动特性使其培养微藻的效果明显要好于搅拌间歇釜反应器。而该新型反应器工业放大只需串联上管子,相对简易,不影响培养效率,又能连续化生产。搅拌间歇釜放大之后的光利用率将会更低,降低培养速度,而且只能间歇生产。因此当进行大规模培养微藻时,新型光催化管式振荡流反应器将比搅拌间歇釜更有优势。
【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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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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