金属有机骨架材料对大米发酵过程的影响

金属有机骨架材料化工应用是近年来的热点研究课题。但这类材料对生物发酵过程的影响研究报道很少。以大米发酵和Cu-BTC金属骨架材料为例,在发酵过程中加入酒曲（质量分数为0.5%）和Cu-BTC晶体,使用高效液相色谱（HPLC）检测发酵产物中的葡萄糖、乙醇和乳酸的浓度。实验发现,随着Cu-BTC加入量的增加,产物中葡萄糖、乙醇和乳酸的浓度均逐渐降低。此外,MOF-5材料也具有类似的效果。这说明水不稳定的Cu-BTC和MOF-5对于发酵过程有抑制作用。     

甘油添加策略对罗伊氏乳杆菌代谢特性的影响

罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)是一种新型的益生菌,为深入了解该菌代谢葡萄糖和甘油特性,采用发酵初期、对数期、静止期不同甘油添加策略,对发酵罐中L.reuteri CG001利用葡萄糖/甘油共底物发酵过程中代谢产物变化情况进行了探讨.结果表明,无论在何时加入甘油均会引起细胞代谢途径的迁移.初始时加入甘油,葡萄糖主要走乳酸和乙酸途径,净生成的NADH主要用于甘油代谢途径,因此会生成较多的1,3-丙二醇;对数期加入甘油,细胞同样会缓慢从乙醇途径向乙酸途径迁移,并在初期积累一定的3-羟基丙醛,继续加入葡萄糖后3-羟基丙醛迅速转化成1,3-丙二醇,最终发酵液中几乎检测不到3-羟基丙醛;静止期加入甘油,细胞能够积累较多的3-羟基丙醛,较高浓度3-羟基丙醛会导致细胞自身的死亡,同时观察到细胞具有利用自身代谢产物乳酸逆向生成乙酸,从而调节代谢过程中NADH/NAD的能力.     

微波合成MOF-808及其水蒸气捕集特性

金属有机骨架(MOFs)作为新型多孔材料，在干燥领域极具应用前景。本研究提供了一种MOF-808微波加热快速合成法，合成温度为140℃，甲酸浓度12.83mol/L。通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、物理吸附仪等对MOF-808的样品组成、结构、比表面积以及形貌等进行表征分析。合成MOF-808材料的水蒸气吸附量随甲酸浓度增加而提高(由0.521g/g提高到0.810g/g)，随吸附温度升高而降低，高湿度下MOF-808表现出较快的吸附速率，最佳的吸附工况为30℃、90%相对湿度。含湿混合气中CO₂浓度变化时，MOF-808平衡吸附量均值0.529g/g，标准差0.018，表明材料对水蒸气具有良好吸附选择性，CO₂不会对MOF-808捕集水蒸气能力产生影响。在较低再生温度(70℃)下MOF-808经过8次循环后再生效率仍高于90%，说明MOF-808材料用于干燥过程节能潜力较大，循环稳定性好。     

金属有机骨架材料MOF-199的制备及其吸附性能研究

初步探讨了金属有机骨架材料MOF-199的制作过程,以均苯三甲酸、DMF、乙二胺、GO溶液为原料,通过溶剂热法合成MOF-199材料。结果表明:所制得样品MOF-199材料呈颗粒状,以制得的材料作为吸附剂吸附水溶液中的孔雀石绿,以吸附率为主要评价指标,通过分光光度法测量。结果表明:在p H=8、溶液初始浓度为10 mg/L、吸附剂添加量为20 mg、震荡时间为30 min。     

Cu-BTC改性水泥基复合材料的微观结构和力学性能

以金属-有机骨架化合物(Cu-BTC)为改性剂,对水泥基复合材料进行了改性,获得了具有规整蛛网状结构的改性水泥基复合材料,并运用FT-IR、XRD、SEM、EDs等对其结构及性能进行了分析.实验结果表明:引入Cu-BTC并不会改变水化产物的构成,而Cu-BTC含有的活性—COOH能够诱导水化产物形成生长位点,水化产物后续以Cu-BTC的生长过程为模板,两者协同竞争,最终形成具有大面积规整均匀的蛛网状微观形貌.力学性能表征表明:当Cu-BTC的质量分数为2.0％时,改性水泥基复合材料28 d的抗压强度最高达28.80 MPa,较空白样品提高了54.84％,这说明Cu-BTC的模板化调控作用有利于改善水泥基复合材料的力学性能.     

有机酸对肺炎克雷伯杆菌厌氧代谢甘油的影响

在肺炎克雷伯杆菌厌氧发酵甘油生产1,3-丙二醇的过程中,大量的副产物,特别是乳酸和乙醇等副产物的生成,导致1,3-丙二醇的浓度和得率下降.为了进一步了解有机酸加入后菌体的代谢情况,在菌体生长期同时加入柠檬酸、琥珀酸和延胡索酸三种有机酸的混合液,使其浓度达到3.8 mmol.L-1·5L罐发酵结果显示,产物的生成发生显著...     

金属有机骨架材料MOF-5的制备及其在染料废水治理中的应用研究

金属有机材料骨架的多样性使其在染料废水治理中有很多的优越性。本文中,以六水合硝酸锌、DMF、对苯二甲酸、三乙胺为原料,通过溶剂热法合成MOF-5材料采用电镜法进行表征,实验结果表明:所制得样品MOF-5材料呈颗粒状。以得到的材料作为吸附剂吸附水溶液中的亚甲基蓝,以吸附量为主要评价指标,通过分光光度法测试。结果表明:在p H=7、溶液初始浓度为40 mg/L、吸附剂添加量为5 mg、震荡时间为90 min,饱和吸附量达到50 mg/g。     

硅橡胶膜生物反应器中乙醇发酵与渗透汽化的耦合

用硅橡胶膜生物反应器(SMBR)实验研究连续发酵-渗透汽化的耦合性能。发酵微生物采用酿酒干酵母,所用碳源为工业级葡萄糖。发酵过程由于产物抑制作用,在乙醇质量浓度达到73 g/L时趋于停滞,而耦合渗透汽化膜后,发酵罐内的乙醇质量浓度降低并维持在40 g/L,使发酵可以连续稳定地进行。在SMBR运行达到稳态后,乙醇的体积产率为4.02 g/(L.h)。发酵液中乙醇质量浓度维持在20~63 g/L,聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜的总渗透通量为1 220~800 g/(m2.h),分离因子为5~9.2。与传统发酵和分离相同进料质量分数的乙醇溶液相比,乙醇发酵和渗透汽化在硅橡胶膜生物反应器中能相互耦合并得到强化。与较小规模耦合系统(发酵体积1 L和2 L)比较,性能稳定良好。     

二价铬/钼/镍空配位MOFs的CH_4/N_2吸附分离研究

基于金属有机骨架材料中金属空配位对气体的强吸附作用,利用具有较高活性的二价金属Cr~(2+)/Mo~(2+)/Ni~(2+)与均苯三酸(H_3BTC)配位合成了HKUST-1(Cu-BTC)同构系列材料M-BTC(M=Cr、Mo、Ni),并与Cu-BTC对比分析了该类型材料中不同金属空配位对甲烷和氮气的吸附性能。实验结果显示,此三种材料均具有较好的甲烷选择吸附性,其中含Ni~(2+)金属空位的Ni-BTC以其尤为突出的甲烷吸附热值而呈现较好的CH_4/N_2分离潜力;Cr~(2+)空配位虽具有较强活性,但是对于甲烷的选择性吸附性能却低于含Cu~(2+)空位的Cu-BTC材料。结合吸附选择性IAST计算分析得到此三种含较高活性不饱和金属空配位的MOFs材料对于甲烷选择性吸附作用能顺序为:Ni-BTCMo-BTCCu-BTCCr-BTC。     

不同方法合成金属有机骨架材料MOF-5的比较研究

针对金属有机骨架材料MOF-5的制备,采用了水热合成法、直接加入法以及在直接法中额外滴加H₂O₂的3种方法分别合成MOF-5晶体。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱仪（FTIR）以及热重分析仪（TG）等仪器对MOF-5晶体进行了表征。研究了不同合成方法对其结构、形貌及热稳定性等性质的影响。结果表明：3种方法所制备的晶体XRD衍射峰与文献中MOF-5晶体的特征峰相符,即均可合成MOF-5晶体。但SEM、FTIR以及TG结果表明：水热法合成的晶体具有粒径较小和结构规则的特点,但热稳定性较差;其余2种方法合成的产物为微米级无规则聚集状晶体,与水热法相比晶体性质有一定差异。此外,滴加H₂O₂有助于晶粒的快速形成以及晶粒分散。     

乳酸菌微生物燃料电池产电性能及产电机理研究

采用双室微生物燃料电池（MFC）,以乳酸菌为产电微生物,并以葡萄糖为唯一的电子供体,研究MFC的产电性能以及乳酸菌MFC产电机理。在30 ℃下,底物浓度为1.5 g/L时,该MFC的开路电压稳定在500 mV。实验条件下测得该MFC的最大功率密度为393.23 mW/m²,内阻约为500 Ω。利用气相色谱分析乳酸菌MFC产电过程中代谢产物的含量变化,实验数据表明无论是不参与产电的正常代谢途径还是产电过程中,都涉及到乳酸菌的同型乳酸发酵途径、异型乳酸发酵的经典途径和双歧杆菌发酵途径。在乳酸菌MFC运行过程中人为添加乙醇,该实验结果显示乙醇不利于乳酸菌产电,表明乳酸菌的异型乳酸发酵途径是乳酸菌进行产电的关键代谢途径。     

配位不饱和金属-有机骨架材料吸附CO_2的研究进展

配位不饱和金属-有机骨架(MOFs)材料是一种极具潜力的小分子气体吸附分离储存材料。本文回顾了近几年MOFs材料在捕集CO_2领域的发展状况,对近年来研究比较集中的几种金属配位不饱和MOFs材料进行了详细的介绍与比较,如MIL系列、Cu-BTC系列及MOF-74等。该工作为系统地认识MOFs和拓展其未来在CO_2吸附分离领域的应用提供了帮助。本文同时也进一步指出不饱和金属配位的存在对多孔MOFs材料的吸附性能起着重要作用。在多孔MOFs材料对CO_2捕集效果仍不能满足工业需求的现状下,预测合理设计MOFs的金属配位中心且通过活化处理调控MOFs中金属的配位状况,甚至对其孔道表面功能化修饰将是该类型材料的发展方向,并在最后从制备方法、金属中心的选择与表面改性3方面作了总结。     

乳酸发酵法精制无患子皂素水提液的研究

以无患子果皮皂素水提液作为底物,经过纤维二糖酶、甘露聚糖酶和果胶酶糖化,将皂素水提液中的纤维二糖降解为葡萄糖,再进行乳酸发酵,得到无患子皂素和乳酸的复合溶液。糖化过程中,纤维二糖经过酶解质量浓度由46.37 g.L-1下降到0 g.L-1,果胶酶的加入可提升糖的转化率。在发酵过程中,未添加发酵培养基时,乳酸菌可利用皂素水解液中的糖来自身发酵,乳酸产率为69.92%;在添加无机盐培养基时,乳酸产率为76.66%;添加酵母膏培养基发酵时,葡萄糖和甘露糖完全消耗,乳酸产率为88.42%。在糖化和发酵的过程中,无患子皂素溶液的表面张力在一定范围内有小幅度波动,总体保持稳定。     

MOFs材料对挥发性有机物(VOCs)的吸附研究

挥发性有机物(VOCs)严重危害人体健康和破坏生态环境,吸附技术是处理VOCs的有效技术之一,多孔材料是最常使用的脱除VOCs的吸附剂。金属有机骨架材料MOFs是一种新型的多孔骨架材料,由于具有巨大的比表面积和孔容,其在吸附方面的研究也日益引起人们的关注。系统调研了近年来MOFs材料吸附VOCs的研究进展,首先介绍了MOFs材料及其特点;其次分类详述了不同MOFs材料(MOF-5、MOF-177和MIL-101等)及其对典型VOCs的吸附性能;最后总结和展望了MOFs材料在吸附VOCs及其他有毒气体的应用前景。     

两种方法合成的MOFs材料表征及吸附性能研究

采用水热法和常温合成法合成了MOF-5和MOF-199两种金属有机骨架材料,通过X射线衍射、傅里叶红外光谱证实了合成样品的结构,并利用热重分析仪、光学显微镜和N2吸附装置对样品的粒径大小、孔径、晶粒完整程度、热稳定性和比表面积进行了表征。结果表明:两种合成法均可成功制备MOF-5和MOF-199材料,但水热法合成的MOFs材料的粒径、孔径、晶粒完整度、热稳定性和比表面积都好于常温合成的这两种材料。     

木薯渣超低酸预处理后的酶水解及乙醇发酵

为提高木薯渣的酶解糖化效率,降低原料处理成本,采用超低酸(ULA)对木薯渣进行预处理,并对预处理后的木薯残渣(CR_(ULA))进行纤维素酶酶解糖化,同时探究木薯残渣附着酶的再利用以及回用过程抑制物的累积对发酵产乙醇的影响。结果表明,CR_(ULA)采用70 FPU/g_(底物)纤维素酶水解12 h后,获得47.22 g/L葡萄糖和60.61 g/L总糖。附着于CR_(ULA)上的纤维素酶循环利用5次,纤维素酶添加量从70 FPU/g_(底物)(RUN 1)下降到42 FPU/g_(底物)(RUN 5),节省了40%的新鲜酶,RUN 5的葡萄糖和总糖浓度分别为48.00 g/L和60.92 g/L。RUN 1和RUN 5的酶解液分别用于乙醇发酵,得到乙醇浓度和得率分别为21.67 g/L和0.46 g/g_(葡萄糖)、21.52 g/L和0.45 g/g_(葡萄糖),与葡萄糖培养基所得结果接近。附着酶再利用过程中抑制物乙酸、5-HMF和糠醛浓度有累积增加,而甲酸无明显的变化。由物料衡算可知,木薯渣经ULA预处理及酶水解后,葡萄糖得率为80.64%,乙醇产率为13.84%。     

氮源影响酵母耐受超高浓度乙醇发酵胁迫条件

为考察蛋白胨和酵母浸出膏对酵母耐受超高浓度乙醇发酵胁迫条件的影响,以300g/L起始浓度葡萄糖开展实验。结果表明,与对照组(3g/L蛋白胨+5g/L酵母浸出膏作为氮源)相比,单独提高发酵培养基蛋白胨至6g/L或酵母浸出膏至12g/L,均可明显促进菌体生长和葡萄糖利用,终点乙醇体积分数由对照组的13.1%分别提高至14.4%和14.7%。研究表明,在发酵过程中,生长于提高蛋白胨浓度或酵母浸出膏浓度培养基的菌体,其质膜ATP酶活力和胞内海藻糖积累量明显高于对照组,而且发酵参数(如菌体生长、葡萄糖利用和终点乙醇体积分数)的提高与酶活力和海藻糖含量的增加密切相关,提示质膜ATP酶和胞内海藻糖在酵母耐受超高浓度乙醇发酵胁迫条件中的作用。     

与膜耦合的细胞固定化串联发酵制乙醇的研究

利用植物纤维作为廉价的糖源生产燃料乙醇是解决世界能源危机的最有效途径.今研究采用海藻酸钙固定普通酿酒酵母细胞和嗜鞣管囊酵母细胞于两个串联的发酵罐内,连续发酵葡萄糖和木糖组成的糖液并与膜耦合来制取酒精.通过硅橡胶膜(PDMS)的渗透蒸发过程,将产品乙醇从发酵液中移出,减少了产物乙醇对发酵的抑制作用.实验结果表明,这套采用海藻酸钙固定酵母细胞进行连续发酵并与膜耦合的生物反应器系统,在稀释率为0.321 h-1下稳定运行,剩余葡萄糖和木糖浓度分别为0.134、4.921 g·L-1,乙醇得率为O.457 g(乙醇)·g-1(糖),是理论得率的92.64%.生产能力达到10.996 g·L-1·h-1.与其它发酵方式相比较,用海藻酸钙来固定细胞并与膜耦合的发酵过程可增大酵母细胞浓度,明显降低乙醇对酵母的抑制作用,并提高糖的转化率.     

乙醇发酵与渗透汽化在硅橡胶膜生物反应器中的耦合强化

用硅橡胶膜生物反应器(SMBR)实验研究了发酵-渗透汽化的耦合性能。发酵微生物采用酿酒活性干酵母,所用的碳源为工业级葡萄糖。间歇发酵过程由于产物抑制作用在乙醇浓度达到90g稬-1时就趋于停滞,而经耦合渗透汽化膜分离后,发酵罐内的乙醇浓度迅速降低并维持在40g稬-1,且发酵在此浓度下可以连续稳定地进行。 在SMBR运行达到稳态后,乙醇的体积产率为1.5gL-1h-1。SMBR中所用的聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合膜由实验室自行制备,它能稳定分离含有酵母细胞的发酵液。当发酵液中乙醇浓度为92.7~49.5g稬-1时,PDMS复合膜的总通量为1490~1164g穖-2h-1,分离因子为6.9~7.8,与分离相同进料浓度的清洁模型溶液相比分别平均高出31%和14%。乙醇发酵和渗透汽化在硅橡胶膜生物反应器中能够相互耦合并得到强化。     

新型稀土铕荧光探针的合成及其性质研究

通过浸渍法将镧系阳离子Eu3+封装在MOF-5孔道结构中,制备出一种新型Eu3+功能化MOF-5(Eu3+@MOF-5)发光金属有机框架材料.Eu3+@MOF-5在394 nm波长激发下表现出Eu3+特征荧光峰,在有机溶剂及水中具有的良好荧光稳定性,且表现出对Fe3+的良好选择性和抗干扰能力.随着Fe3+逐渐加入,Eu...