提高发酵过程乙醇分离效率的新型反应器

设计了一种新型的带侧臂循环的气升式反应器,该反应器可以有效地把真空闪蒸发酵和汽提发酵2项技术结合起来。实验结果表明,与单独的汽提和闪蒸过程相比,利用此反应器进行同步汽提闪蒸操作,大大提高了乙醇的移出效率,从而进一步提高了发酵强度。     

乙醇连续发酵与膜超滤耦合过程研究

采用ＣＡ－Ｔｉ复合管式膜组件与发酵耦合操作，用啤酒酵母从葡萄糖连续发酵乙醇是一个从不稳态到稳态的过程。其稳态的最佳操作参数为：初始葡萄糖浓度１４０ｇ／Ｌ，稀释率０．３ｈ~（－１），轴出比０．６３８，相应的细胞浓度２×１０~９ｃｅｌｌ／ｍＬ，葡萄糖利用率９２％，生产率２２ｇ／（Ｌ·ｈ）。当细胞浓度增加到一定程度时，乙醇生产率和酵母比生长速率的增长减缓。反应器中细胞的浓度由稀释率和轴出比决定。     

纳米颗粒作为稳泡剂泡沫分离酪蛋白的工艺

为了增强乳制品废水中低浓度酪蛋白（casein,CS）的泡沫性能进而提高其泡沫分离效果,首先采用十二烷基二甲基甜菜碱（dodecyl dimethyl betaine,BS12）改性疏水二氧化硅纳米颗粒（silica nanoparticle,SNP）,以制备接触角为61.6°±3.1°的部分疏水二氧化硅纳米颗粒（BS12-SNP）,分别从静态和动态泡沫性能两个角度来研究BS12-SNP作为稳泡剂的功效。实验结果表明,BS12-SNP作为稳泡剂可以抑制泡沫排液和泡沫聚并,进而增强20.0～60.0mg/L酪蛋白的泡沫稳定性。与不添加BS12-SNP相比,添加BS12-SNP后的酪蛋白废水泡沫半衰期最大可提高6.5倍。泡沫分离实验表明,在BS12-SNP浓度50mg/L、气速250mL/min、装液量500mL的条件下,上述浓度范围内的酪蛋白回收率最高可达94.2%,此时富集比为12.3。本文开发了一种表面功能化纳米颗粒代替表面活性剂的泡沫分离工艺,实现了废水中酪蛋白的有效回收。     

超滤与泡沫分离内耦合应用于表面活性物质浓缩分离的实验研究

Membrane separation and foam separation are widely used separation techniques.To make use of their advantages,membrane separation and foam separation were integrated to dispose waste water with low concentration of linear alkylbenzene sulfonate（LAS）.A method of forcing bubbles through a single hollow fiber ultrafiltration tube was put forward to study the separation efficiency of the integrated process.The effects of pressure,gas-liquid ratio and LAS concentration on the separation efficiency were investigated.Under the conditions of pressure 0.03—0.1 MPa,gas-liquid ratio 0—0.9,and LAS concentration 0—70 mg·L^-1,the membrane permeate flux was raised from 26.5 to 38.6 L·m^-2·h^-1,increased by 48.6%,and the retention rate was raised from 37.0% to 64.9%,increased by 75.5%.The results show that the integrated process can reduce the concentration polarization and membrane fouling.Moreover,this method reduces the back-mixing of foam separation and increases the concentration of bulk liquid phase for foam separation.Therefore,the integrated separation promotes mass transfer and improves separation efficiency.     

一种提高发酵单位的SVM与RGA相结合的优化控制策略

An optimal control strategy is proposed to improve the fermentation titer, which combines the support vector machine (SVM) with real code genetic algorithm (RGA). A prediction model is established with SVM for penicillin fermentation processes, and it is used in RGA for fitting function. A control pattern is proposed to overcome the coupling problem of fermentation parameters, which describes the overall production condition. Experimental results show that the optimal control strategy improves the penicillin titer of the fermentation process by 22.88%, compared with the routine operation.     

外加磁场对膜分离土霉素发酵液性能的影响

通过外加磁场影响膜分离土霉素发酵液过程的实验研究,发现外加磁场有助于提高膜通量,在外加磁场条件下,有利于改善膜分离效果.     

泡沫分离设备的研究进展

作为一种新型分离技术,泡沫分离技术具有设备简单、能耗低、易于操作、低浓度条件下效率高和无污染等优点,该技术在降低表面活性物质分离成本方面具有极大的潜力,在工业上得到了广泛的应用。本工作分析了近年来文献报道中应用于分离回收蛋白质、有机污染物、天然产物、金属离子、微藻等的各种泡沫分离设备,并结合泡沫分离技术的发展历程将其分为传统泡沫分离设备和改进泡沫分离设备。重点阐述了改进泡沫分离设备的作用机理和分离效果,突显泡沫分离技术的重要性。改进型泡沫分离设备在一定程度上提高了分离效果,但依然存在一些问题,如很多设备在提高富集比的同时也降低了回收率。     

Concentration and separation of glycyrrhizic acid by foam separation

By the aid of the surface activities of glycyrrhizic acid, foam separation can be used to extract and concentrate it. The effects of operating parameters such as flow rate of air, initial feed concentration, pH and ionic strength on the enrichment ratio and recovery yield of glycyrrhizic acid are investigated in detail. In addition, the influences of other surface‐active substances in solution, such as proteins, on the separation of glycyrrhizic acid are also discussed. The experimental results show that foam separation is a simple and effective method to separate and concentrate glycyrrhizic acid. © 2002 Society of Chemical Industry     

乙醇发酵原位分离产物耦合方法研究进展

乙醇发酵过程存在明显的产物抑制现象,严重制约了乙醇产率的提高。乙醇发酵与产物分离的耦合可有效解决这一难题,目前乙醇发酵耦合产物分离的方法主要有乙醇气提发酵、乙醇真空发酵、乙醇吸附发酵、乙醇萃取发酵、乙醇膜分离发酵等。作者主要概述了各种乙醇发酵耦合产物分离方法的研究进展,并对今后乙醇发酵耦合产物分离研究开发提出了展望。     

超疏水-超亲油材料在油水分离中的研究进展

综述了超疏水-超亲油油水分离材料的研究进展及其在油水分离中的应用。首先介绍了油水分离材料的特殊润湿性的基本理论和设计理念,主要包括Young方程、Wenzel模型、Cassie模型以及制备油水分离材料的两种途径。然后全面介绍了金属网膜类、纺织品类、合成膜类等二维结构的油水分离材料,以及海绵、泡沫、气凝胶等三维网络状类油水分离材料和智能型油水分离材料。最后总结了目前在油水分离这一领域存在的一些问题,主要是油水分离的基本机制和理论研究不够完善,并指出开发和研究能够分离特殊油品的材料以及智能响应性可控的油水分离材料仍然是一大挑战。     

泡沫分离-Fenton氧化工艺处理表面活性剂废水

采用泡沫分离-Fenton氧化工艺进行处理某炼油公司含SDBS和Brij30废水,研究了气体流速、废水流速、塔内液体高度、pH和Fenton试剂用量对处理效果的影响。得到了优化后的工艺条件为:Fenton试剂用量0.05 mol/L,气体流速0.054~0.072 m3/h,分离塔内液体量为1.8~1.9 L,废水流速2.0~2.2 L/h,Fenton氧化处理pH=3~4。在此最佳工艺基础上进行了工业侧线实验,实验表明,采用泡沫分离-Fenton氧化工艺可将废水中SDBS和Brij30分别降至2 mg/L和5 mg/L以下。     

基于甘草配伍黄芩同时泡沫分离甘草酸和黄芩苷

为了同时分离甘草中有表面活性的甘草酸和黄芩中无表面活性的黄芩苷,开发了甘草配伍黄芩泡沫分离工艺。通过荧光光谱、紫外吸收光谱和红外吸收光谱分析表明,甘草酸与黄芩苷存在相互作用,并且甘草黄芩配伍强化了甘草酸和黄芩苷的提取。以甘草酸和黄芩苷的富集比和回收率为评价指标,当温度为40℃、气体体积流量为100 ml·min^-1、甘草酸初始浓度为0.2 g·L^-1、甘草黄芩质量比为3：1时,获得甘草酸的富集比和回收率分别为11.0和73.5%,黄芩苷的富集比和回收率分别为5.8和38.5%。通过甘草与黄芩配伍,利用泡沫分离获得黄芩中的黄芩苷。同时,与单独泡沫分离甘草中甘草酸相比,甘草酸的富集比提高了194.9%,回收率提高了23.3%。因此,甘草配伍黄芩能有效泡沫分离甘草酸和黄芩苷。     

泡沫分离法制备聚苯乙烯多孔微球

以一种新型、简单、高效的溶剂挥发法制备不同孔形态和粒径分布的聚苯乙烯微球。该方法利用机械搅拌和升温过程中溶剂挥发产生的泡沫,将油相液滴夹带进入泡沫相,使溶剂在气相中迅速挥发,诱导聚合物与非良溶剂发生相分离成孔。结果表明：随着聚合物与致孔剂用量比减小,微球结构形态由多孔演变到中空结构;聚乙烯醇（PVA）质量分数由1%增大至3%时,微球的平均粒径由52μm±23μm减小至23μm±20μm及转速由300r/min增大至700r/min时,微球粒径由107μm±40μm减小到45μm±20μm,但由于产生的泡沫量和泡沫形态不同影响了溶剂的挥发过程,故得到微球的多孔形态不同,增大PVA浓度得到的微球表面孔数目较少、孔径较大,而增大转速得到的微球孔数目较多。此外,该方法在油水相比≥1时,在泡沫中也能得到稳定规则的多孔微球,而传统的在水相中引发相分离的方法因水相无法完全分散油相,故无法成球。     

反应与分离相耦合的钢铁酸洗液处理研究

采用反应与分离相耦合的途径,用19通道陶瓷膜元件构建了5L气升式膜反应器,并就其用于钢铁酸洗液的处理进行了研究.结果表明:在0.5～2.5 m~3/h曝气量范围内,稳定膜通量能维持在60L/(m~2·h)以上,且提高曝气量有利于提高循环液体流速.在稳定操作条件下,料液中氢氧化铁悬浮物浓度、温度(1～45℃)和膜两侧压差(0.025～0.1MPa)均与膜通量呈线性关系.当处理Fe~(2+)质量浓度为400ms/L的酸洗废液时,在溶氧度>70%、压差0.1 MPa、18～25℃、pH为6-9、HRT=2h条件下,出水浊度<2 NTU,pH符合国家排放标准.     

CoX催化苯乙烯氧化-膜分离耦合连续反应工艺的研究

将细小的CoX催化苯乙烯氧化悬浮体系与无机膜分离耦合,实现了反应的连续操作,考察了温度、催化剂用量、溶剂量和搅拌速度对反应结果和膜通量的影响。结果表明膜分离过程不会对反应活性造成影响,操作过程中各因素对膜通量的影响归因于此条件下催化剂对膜孔的堵塞及其在膜表面的沉积程度,而超声是一个很好恢复膜通量的手段。在m(CoX)∶m(苯乙烯)=0.16、V(溶剂)∶V(苯乙烯)=3、反应温度100℃、停留时间6 h、搅拌速度800 r/min,跨膜压差0.03 MPa的条件下,苯乙烯的转化率达54.3%,环氧苯乙烷的选择性达到51.4%,苯甲醛选择性达到31.0%,膜通量为28.9 L/(m2.h)。     

泡沫分离法处理甲基橙染料废水工艺

为开发一种设备和工艺简单、成本低且不产生二次污染的染料废水处理方法,以甲基橙模拟染料废水为研究体系,对泡沫分离法脱除甲基橙染料废水色素的工艺进行了研究。研究了pH值、气体流速、表面活性剂质量浓度、装液量对脱色的影响,以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为捕收剂,确定的最佳操作条件为:pH值6.0,气速0.04 m3/h,CTAB质量浓度90 mg/L,装液量1 000 mL,第1次脱色富集比β为111.0,脱色率R为99.5%。然后,对破沫液进行过滤,所得的滤液可代替部分表面活性剂进行下一次脱色。当补加的表面活性剂与废水中甲基橙的摩尔比为0.89∶1时,第2次脱色率为99.4%,富集比为50。     

泡沫相塔壁对泡沫分离牛血清蛋白分离性能的影响

In order to enhance foam drainage, the column with an inner sleeve in the foam phase was designed for studying effect of the column wall of foam phase on foam separation performances using bovine serum albumin(BSA) as the research system. The effects of the wall on the liquid holdup out of the top column, bubble size, enrichment and recovery percentage were investigated. The results indicated that the experimental column with the inner sleeve decreased the liquid holdup, accelerated the coarsening and coalescence of bubbles and increased enrichment of BSA compared the contrasted column without the inner sleeve. Under the conditions of the initial concentration 0.2 g?L-1 of BSA, air flow rate 400 ml?min-1, the experimental column achieved up to a 2.06 fold increase in enrichment compared to the contrasted column. The enrichment of BSA increased with the increase of inner sleeve length. Channel theoretical analysis showed that the ratio of exterior channels to interior channels increased with the increase of bubble diameter. So the experiment column obtained the better performances at the lower concentration and the lower air flow rate. The better performances obtained by experimental column showed that the drainage rate of plateau borders on wall was greater than that of plateau borders between bubbles. So the inner sleeve provided more plateau borders on wall and improved foam drainage.     

疏水花生壳/聚氨酯复合泡沫的制备与油水分离性能

为提高聚氨酯泡沫（PUF）的疏水性能,首先采用十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMS）对花生壳粉末（PSP）进行改性,得到疏水改性花生壳粉末（H-PSP）。水接触角测试结果表明,改性后H-PSP的水接触角由PSP的0°提高至145.2°。然后采用预聚体法制备了PUF负载H-PSP复合材料（H-PSP-PUF-n,n为H-PSP占聚氨酯预聚体PPU的质量分数）。对H-PSP-PUF-n的结构和性能进行了表征与测试。结果表明,H-PSP的负载提高了泡沫材料的表面粗糙度和力学性能,H-PSP的最佳负载量为PPU质量的10%（H-PSP-PUF-10）。与PUF相比,H-PSP-PUF-10的静态水接触角达到142.4°,较PUF提高了50.4°。对二氯甲烷、石油醚、煤油、二甲苯、环己烷五种油品进行油水分离实验,结果表明,H-PSP-PUF-10对不同油品的吸油倍率在7~9 g/g,而且具有良好的油水选择性。经15次吸附-脱附循环后,H-PSP-PUF-10对各油品的吸油倍率在6.5~8.0 g/g,具有良好的循环利用性。     

疏水花生壳/聚氨酯复合泡沫的制备与油水分离性能

为提高聚氨酯泡沫（PUF）的疏水性能，首先，采用十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMS）对花生壳粉末（PSP）进行改性，得到疏水改性花生壳粉末（H-PSP）。水接触角测试结果表明，改性后H-PSP的水接触角由PSP的0°提高至145.2°。然后，采用预聚体法制备了PUF负载H-PSP复合材料[H-PSP-PUF-n,n为H-PSP占聚氨酯预聚体（PPU）质量的百分数]。对H-PSP-PUF-n的结构和性能进行了表征与测试。结果表明，H-PSP的负载提高了泡沫材料的表面粗糙度和力学性能，H-PSP的最佳负载量为PPU质量的10%（标记为H-PSP-PUF-10）。与PUF相比，H-PSP-PUF-10的静态水接触角达到142.4°，较PUF提高了50.4°。对二氯甲烷、石油醚、煤油、二甲苯、环己烷进行油水分离实验，结果表明，H-PSP-PUF-10对石油醚、煤油、二甲苯、环己烷的吸油倍率在7～9 g/g，而且具有良好的油水选择性。经15次吸附-脱附循环后，H-PSP-PUF-10对各油品的吸油倍率在6.5～8.0 g/g，具有良好的循环利用性。