土石混合体力学特性的颗粒离散元双轴试验模拟研究

土石混合体作为土体和碎石的混合体,其宏观力学特性与碎石特性密切相关。采用试验研究和数值模拟相结合的方法,对土石混合体的力学特性进行研究。基于FISH语言开发颗粒流的多边形碎石生成模块,通过室内试验校核颗粒流模型的细观参数,建立土石混合体双轴试验模型。提出以形状因子m作为衡量碎石磨圆度的指标,对碎石形状进行了量化。研究了碎石含量、强度、形状对土石混合体力学特性影响,探讨碎石对土体强度提高的细观原因,揭示土石混合料的强度指标随各主要影响因素的变化趋势。结果表明:碎石含量和强度越高,混合体的强度也越高,当含石量小于40%时,土石混合体的力学特性受土体主导;内摩擦角随着碎石含量增加而增大,而黏聚力却在减小;随着形状因子的增大,强度降低,黏聚力和内摩擦角均减小;土石混合体中应力分布不均,在碎石含量较高时,碎石形成骨架效应,承担了主要荷载。     

琥珀酸发酵过程中固定CO_2的研究进展

随着全球温室效应问题日趋严峻,如何实现CO2的减排成为当今社会各界关注的焦点。本文以琥珀酸发酵过程中固定CO2为出发点,通过CO2固定产生琥珀酸的微生物及产琥珀酸的原理、CO2固定过程优化以及对CO2固定过程的基因改造等方面概述了琥珀酸发酵过程中固定CO2的研究进展。同时指出,基因工程改造将会成为以后研究的重心。考虑到实际应用过程中放大的重要性,在琥珀酸发酵过程中固定CO2的反应条件优化对于与其它发酵产CO2的过程的耦合也将显得日益重要,应加强这一方面的研究。     

氧化还原电位调控对Actinobacillus succinogenes厌氧发酵产丁二酸的影响

对氧化还原电位调控在产琥珀酸放线杆菌厌氧发酵产丁二酸过程中的代谢产物分布的作用进行了研究。在血清瓶发酵培养过程中,筛选出对发酵过程无抑制作用的氧化剂铁氰化钾和还原剂二硫苏糖醇作为发酵体系的氧化还原电位调节剂。在3L发酵罐上利用铁氰化钾和二硫苏糖醇调节发酵体系氧化还原电位值在-100～-450mV,结果表明-350mV为菌体生长和产丁二酸的最佳电位,丁二酸生产速率由0.75g/(L·h)提高到1.18g/(L·h),产物丁二酸与副产物乙酸的质量浓度比由2.5提高到3.9。     

基于pH恒定补糖的生物基丁二酸高效合成

通过确定大肠杆菌在产酸阶段葡萄糖的消耗与酸中和剂碳酸钠间的定量关系,建立了pH恒定补糖策略,能够使发酵液中葡萄糖浓度维持在稳定水平。与分批发酵相比,采用pH恒定补糖且维持葡萄糖浓度在较低的水平对丁二酸的积累是有利的。当采用pH恒定补糖并控制葡萄糖质量浓度在10g/L时,丁二酸最终质量浓度达到57.6 g/L,生产效率达到1.15 g/(L·h)。     

利用木薯淀粉为原料发酵生产丁二酸的研究

利用木薯粉为原料发酵生产丁二酸,将先糖化后发酵(SHF)和同步糖化发酵(SSF)2种发酵模式进行比较,发现SSF发酵模式在工艺上、产量上均优于SHF,进而对SSF的一些工艺条件进行摇瓶优化,得到SSF的最适发酵温度为37℃,糖化酶添加量为1000U/g,最适底物浓度60g/L.在7L发酵罐中进行放大实验,用木薯粉同步糖化发酵45h,最终丁二酸浓度为61.2g/L,乙酸浓度为4.66g/L,生产强度达到1.36g/(L·h),丁二酸转化率为89%.     

自絮凝产琥珀酸放线杆菌发酵产丁二酸过程中的细胞回用

为了解除丁二酸生产中的产物抑制作用,考察了沉降法收集自絮凝产琥珀酸放线杆菌YZ0819菌体,移除产物,加入新鲜培养基并继续进行丁二酸的发酵。结果表明经正常70g/L初始葡萄糖发酵结束后,收集细胞进行第二次发酵,在仅含有葡萄糖和水作为发酵培养基的情况下,细胞能消耗60g/L的葡萄糖,生成45.30g/L的丁二酸,丁二酸得率为75.50%。与正常发酵相比,在第二次发酵过程中虽然丁二酸的生产强度有较大幅度下降但整个过程几乎不产副产物甲酸,乙酸的量也略有下降,因此主产物丁二酸的量有所提高。通过对细胞的回用研究表明,将产物移除收集细胞进行回用,细胞仍具有较高的产酸能力,整个过程增加了丁二酸的总产量,降低丁二酸的生产成本。     

用非连续变形分析方法模拟冲击荷载作用下巴西圆盘的破坏过程

 为研究岩石在冲击荷载作用下岩石的破裂过程,运用岩体裂纹扩展破坏二维分析程序DDARF(Discontinuous Deformation Analysis for Rock Failure),对大理石巴西圆盘试样在分离式霍普金森压杆(SHPB-Split Hopkinson Pressure Bar)试验中动态破裂全过程进行了数值模拟分析研究。模拟结果形象展示了试样在不同入射波作用下裂纹的萌生、演化、扩展及贯通破坏情形,与试验结果有较好的吻合。对裂纹产生的力学机理、扩展过程及伴生现象做出了解释。研究结果表明：(1) 改进的微观破裂准则不仅适用于模拟岩石静载破裂,而且可以用于模拟动载破坏;(2) 巴西圆盘试样在受到冲击荷载作用时,主裂纹首先从一端产生,然后逐渐沿径向加载方向向中心延伸、扩展至另一端贯通破坏,裂纹尖端的拉应力是导致岩石开裂的原因;(3) 主裂纹拓展过程中伴随着次生损伤微裂纹的产生,次生微裂纹主要集中在主裂纹两侧附近区域;(4) 试样两端与入射杆、透射杆接触部分会产生三角形破裂区,且随着入射波幅值的增大,三角形破裂区域面积有增大的趋势。     

基于关键酶表达的发酵调控与分子改造策略对E.coli产丁二酸的影响

考察E.coli JM001及其重组菌株E.coli JM002生物发酵生产丁二酸的性能。E.coli JM001在两阶段发酵产丁二酸过程中通过在有氧培养阶段添加乙酸钠,即可提高丁二酸的生产能力,厌氧阶段的丁二酸收率可达84%,但会有较多的副产物乙酸和丙酮酸积累。以E.coli JM001为出发菌株,敲除其磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PPC)并导入来源于枯草芽孢杆菌的磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶(PCK)基因,构建了重组菌株E.coli JM002,该重组菌株在两阶段发酵的有氧培养过程中不需添加乙酸钠,转厌氧后菌株也具有转化葡萄糖合成丁二酸的能力,丁二酸收率可达86%,副产物积累很少。     

A.Succinogenes甘油利用突变株对丁二酸合成的影响

以葡萄糖为碳源利用A.succinogenes NJ113生产丁二酸时,副产物乙酸较高,以A.succinogenes NJ113为出发菌,采用自主设计的连续培养装置,筛选利用甘油能力较强的突变株,最终筛选到一株能够利用浓度达到8 g/L的突变株ZH99。此突变株在以27 g/L的葡萄糖和3 g/L的甘油作为碳源,在血清瓶中厌氧发酵,丁二酸产量达到20.81g/L,比原始菌株的丁二酸的量20.42 g/L稍有提高,同时,乙酸的浓度仅为5.02 g/L,比对照组(仅以葡萄糖为碳源)降低了38.25%,效果显著。     

产琥珀酸大肠杆菌工程菌株的构建

大肠杆菌在厌氧条件及不额外添加电了受体的条件下可利用葡萄糖进行混合酸发酵,主要产物为甲酸、乙酸和乙醇,丁二酸及乳酸含量较低.为减少副产物的生成,使更多的代谢流流向丁二酸,本研究拟失活厌氧条件下甲酸、乙酸及乳酸主要生成途径相关的酶(乳酸脱氢酶和丙酮酸甲酸裂解酶).借助Red重组系统和位点特异性重组技术,无痕敲除了野生大肠杆菌W3110染色体上编码2个酶的基因pfl和ldh,构建了1株pfl和ldh双突变重组菌JM1307(△pfl △ldh),并引入PYC前后对比实验表明:JM1307(pTrc99a-pyc)较出发菌株解除了生长抑制,在8g/L初糖条件下,发酵48h,菌体密度可提高全OD6002.5,产物主要为丁二酸(2.8g/L),乙酸含量很低,无甲酸、乳酸生成.