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能源微藻的培养及其气浮浮选研究

黄佳  
【摘要】:随着全球经济的发展,对能源的需求也在不断增加,化石燃料在不远的将来将无法支持人类社会的正常运行,开发可持续生产的化石替代燃料成为未来能源发展的主导方向。能源微藻制取生物柴油,作为一种新兴的生物质产业,过去十年得到了广泛持续的关注,成为生物能源领域的研究热点。目前,微藻生物柴油发展的主要障碍是生产成本太高,尤其是微藻的采收环节,成本约占整个生产成本的20%~30%。因此,采收环节成为制约微藻制油产业化的关键问题。本课题选取小球藻和紫球藻为研究对象,通过单因素实验和正交实验,考察了营养元素(C、N、P、Mg)对微藻生长的影响以及浮选药剂(C16TAB、C14TAB、茶皂素(Tea Saponin)、鼠李糖脂(Rhamnolipid))对微藻气浮浮选回收率的影响,旨在为能源微藻的规模培养以及高效率的采收提供有效依据,取得的研究成果主要有:(1)对于小球藻,选取葡萄糖、KNO3、KH2PO4以及Mg SO4作为营养元素,设置不同的浓度梯度,实验结果表明,当葡萄糖、KNO3、KH2PO4、Mg SO4浓度分别为20g/L、3.2g/L、0.08g/L、0.08g/L时,小球藻可以达到最大的细胞密度以及干重;对于紫球藻,选取Na HCO3、KNO3、KH2PO4为营养元素,结果表明,当浓度分别为3.2g/L,3.2g/L,0.1g/L时,紫球藻生长效果最佳。(2)正交试验优化了能源微藻培养条件。实验表明葡萄糖20g/L,C:N为3:1,KH2PO40.05g/L,Mg SO40.15g/L时,小球藻的干重可达到4.45g/L;当Na HCO3 3.2g/L,C:N4:1,KH2PO4 0.08g/L时,紫球藻干重可达到3.72g/L。(3)单因素实验考察了四种浮选药剂(C16TAB、C14TAB、茶皂素(Tea Saponin)、鼠李糖脂(Rhamnolipid))对微藻表面疏水率、表面张力以及气浮采收效率的影响。并从绿色浮选角度选取了化学浮选药剂和生物浮选药剂。实验表明,表明活性剂可以有效改变微藻表面疏水率,提高浮选效率。其中C16TAB的效果最好,对于小球藻,回收率可达到89.23%;对于紫球藻,回收率可达到92.36%。(4)正交实验优化了微藻浮选条件。对于小球藻,浮选最佳条件为C16TAB浓度80ppm,p H为9,空气流量为160 L/h,此时回收率可达94.29%;对于紫球藻,浮选最佳条件为C16TAB浓度100ppm,p H为10,空气流量为160 L/h,此时回收率可达96.31%。


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