大气压介质阻挡放电等离子体强化克雷伯氏菌发酵的研究

大气压空气介质阻挡放电等离子体作为一种新型强化微生物发酵方法,用于克雷伯氏菌发酵生产1,3-丙二醇。采用气相色谱法检测1,3-丙二醇浓度;用紫外-可见分光光度计检测代谢关键酶活性;采用荧光分光光度计检测细胞膜通透性。考察不同等离子体处理时间对克雷伯氏菌接种体在2%、4%和6%甘油浓度种子培养基中揺瓶发酵的影响。结果表明,等离子体处理4 min接种体在6%甘油浓度种子培养基中揺瓶发酵,1,3丙二醇浓度达到最大值17.2 g?L-1,比对照组提高89%(9.1g?L-1)。甘油脱氢酶比活性0.19 U?mg-1,甘油脱水酶比活性10.9 U?mg-1,1,3-丙二醇氧化还原酶比活性0.65 U?mg-1,比对照组(0.04,9.2和0.09 U?mg-1)分别提高4.8倍,18%和7倍。6%甘油浓度间歇发酵,等离子体组1,3-丙二醇浓度和生产强度分别为24.6 g?L-1和1.23 g?(L?h)-1,均比对照组提高56%;转化率0.54 mol?mol-1,与对照组相近(0.53 mol?mol-1)。在间歇发酵过程中,等离子体处理组菌体细胞膜通透性显著高于对照组。4%甘油浓度批式流加发酵,等离子体组1,3-丙二醇浓度46.9 g?L-1,转化率0.50 mol?mol-1,生产强度1.51 g?(L?h)-1,转化率和生产强度分别比对照组提高14%和40%。上述结果表明,大气压介质阻挡放电等离子体可以提高克雷伯氏菌生产1,3-丙二醇能力。     

高产1,3-丙二醇的等离子体诱变菌株选育及发酵动力学分析

以肺炎克雷伯氏菌为出发菌株,利用大气压介质阻挡放电等离子体诱变,确立等离子体诱变的物理参数和最佳诱变条件,分别以不同浓度的底物和产物筛选培养基对诱变菌液进行驯化,并结合96孔板筛选单菌落,获得一株高产1,3-丙二醇的突变菌株,命名为Kp-M2,其间歇发酵1,3-丙二醇产量比野生菌提高43%.基于Logistic和Lue...     

介质阻挡放电等离子体与柴油反应的实验探究

采用空气大气压介质阻挡放电(DBD)等离子体对柴油进行了处理。探究了不同的放电特性下经空气DBD等离子体处理后柴油的性质变化,其粘度升高,色泽变暗。随着放电频率以及放电间隙的增加,柴油的粘度呈现先增加后降低的趋势,色谱-质谱联用分析发现,处理后柴油样品中短链正构烷烃向长链正构烷烃转化并生成一定量的气体。实验结果表明,经等离子体处理后柴油中长链烃类发生断键,部分自由基结合生成小分子气态烃类,剩余的自由基进行重组生成更长链的烃分子。     

冷等离子体条件下分子氧丙烯气相环氧化

研究了冷等离子体对分子氧和丙烯直接气相合成环氧丙烷(PO)的活化作用,主要考察了反应气配比、介质阻挡放电电压及反应气总流速对丙烯环氧化反应的影响。在总反应气流速为40.4 mL/min,介质阻挡放电电压为21.5 kV,介质阻挡放电频率为1.38 kHz,V(C3H6)∶V(空气)=1∶99的条件下,得到的丙烯转化率和PO的选择性分别为63.51%和29.28%。     

双介质阻挡放电降解碘普罗胺的研究

采用双介质阻挡放电等离子体反应釜处理碘普罗胺注射液的稀释液。考察了功率电源输入电压、电流、反应时间对碘普罗胺去除率的影响。在功率电源输入电压为50 V,电流为1.08 A,反应时间为10 min的条件下,碘普罗胺的去除率可达100%,而引入的NO3-只有5.757 4 mmol.L-1,并且可生化性(B/C)由原来的0.022 1提高到0.623 4。研究表明,双介质阻挡放电等离子体工艺可以有效去除具有生物惰性的碘普罗胺,提高含有碘普罗胺废水的可生化性。     

大气压介质阻挡放电降解4-氯酚废水的试验研究

采用大气压介质阻挡放电等离子体技术,对4-氯酚(4-CP)水溶液进行了降解处理,研究了放电参数对4-CP降解效率以及过氧化氢产生量的影响,并对降解动力学进行了分析。结果表明,当电源电压为160 V、电流为0.5 A、介质间距为5 mm时,4-CP的降解效果最好;随着电压、电流的提高,间距的减小,过氧化氢的生成量增加;Fe2+对4-CP的去除有明显的催化作用。动力学研究表明,4-CP的质量浓度低于200 mg·L-1时降解为1级反应,高于400mg·L-1时为0级反应。     

介质阻挡放电低温等离子体灭活铜绿微囊藻的实验研究

采用介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge, DBD)低温等离子体对铜绿微囊藻进行灭活研究,考察了电气参数、场结构参数及铜绿微囊藻溶液液相体系因素等放电条件对其灭活规律的影响。利用多种分析方法[如丙酮提取分光光度法、电导率测定、扫描电镜(SEM)和高效液相色谱(HPLC)]检验DBD低温等离子体对铜绿微囊藻的灭活效果。实验结果表明,放电条件对铜绿微囊藻灭活率有极大影响,在最佳条件下(放电电压160 V,放电电流0.6 A,介质间距4 mm,溶液初始OD值0.2,pH值为弱碱性)放电时间5 min,铜绿微囊藻的灭活率可达90%以上。经DBD低温等离子体放电处理后,藻液颜色由鲜绿色→淡绿色→浅黄色→无色,藻细胞的Chl-a含量大幅减少,光合作用能力被抑制,藻细胞的生长受阻。扫描电镜结果显示,藻细胞在放电处理前饱满、完整;而放电后的藻细胞细胞结构破坏严重,细胞膜破裂,细胞内容物泄漏,仅存少量细胞残骸。放电处理后的藻细胞电解质渗出率增大,细胞膜结构受到严重的破坏导致其通透性增大,细胞内容物外泄。DBD低温等离子体灭活铜绿微囊藻的过程中,藻毒素的含量随放电时间先增...     

低温等离子体降解染料废水

试验研究了雾化介质阻挡放电过程中产生的低温等离子体对靛蓝二磺酸钠(C16H8N2Na2O8S2)染料废水的脱色效果.通过对染料浓度变化的测定表明,高压电极加入高压后,水电极在电场力的作用下雾化,大量的低温等离子体活性物质生成;在相同的处理时间内,染料溶液的浓度随着电压的升高和空气间隙的减小而降低;对染料脱色起重要作用的物质是雾化介质阻挡放电过程中产生的低温等离子体活性物质.     

介质阻挡放电等离子体处理C.I.活性黄145废水的研究

本文采用介质阻挡放电等离子体技术对模拟C.I.活性黄145废水进行降解实验,考察了峰值电压、放电频率、气体流量、作用时间等因素对该染料废水色度、COD等处理效果的影响,并初步探讨C.I.活性黄145降解的降解机理。结果表明,介质阻挡放电可有效去除废水色度(去除率95%),COD去除率虽不高(去除率30%~40%),但生化可行性有一定提高(B/C由0.04上升到0.32)。通过降解机理的探讨表明,介质阻挡放电可将染料大分子降解为小分子的酸。     

介质阻挡放电技术处理挥发性有机物的研究进展

介质阻挡放电技术在处理低浓度挥发性有机物（VOCs）过程中具有反应快速、工艺简单及适应范围广等优点而受到广泛关注。本文从介质阻挡放电单独使用和介质阻挡放电协同催化两方面进行了概括总结。首先,简述了介质阻挡放电处理VOCs所用的驱动电源和等离子体发生器的研究现状及气体性质对VOCs降解性能的影响;其次,介绍了介质阻挡放电协同催化的两种方式（内置式和后置式）及各自情况下采用不同催化剂强化VOCs去除性能、提高能量效率、抑制副产物生成的过程机理;最后,分析了介质阻挡放电技术处理低浓度VOCs过程中存在的关键问题,并提出了未来的重要研究方向为：等离子体催化体系中VOCs的界面反应机理;催化剂的抗积碳性能的提高;适用于多组分VOCs的高效催化剂的开发。     

以粗甘油为原料高产1,3-丙二醇菌株的等离子体复合诱变

为提高克雷伯氏杆菌(Klebsiella pneumoniae)以粗甘油为底物发酵生产1,3-丙二醇的水平,尝试使用大气压介质阻挡放电等离子体与LiCl进行复合诱变,结合FeCl3和产物耐受的筛选方法,得到一株产量较高的突变菌株KpM30.经批式流加发酵,1,3-丙二醇的产量、摩尔转化率分别达到70.2 g/L和0.5...     

介质阻挡放电降解VOCs的能效特性研究

挥发性有机物（VOCs）已经严重威胁了城市居民的生活环境,介质阻挡放电技术最高可使VOCs的降解率达到95%以上。本研究选择甲苯作为目标污染物,进行介质阻挡放电（DBD）降解VOCs的能效研究。考察放电电压、电源频率、气体流量和初始浓度对能量密度（SED）和能量效率的影响。研究结果表明：能量效率随放电电压的升高而降低,随电源频率的升高而升高。且能量效率随气体流量的增大先升高后降低,随甲苯初始浓度的增大而提高。     

大气压冷等离子体诱变产1,3-丙二醇菌株Klebsiella pneumoniae

采用大气压冷等离子体介质阻挡放电法对产1,3-丙二醇的克雷伯氏菌进行诱变,采用诱变与筛选同时进行的单细胞平板诱变方法,同时获得了可耐受高浓度甘油且1,3-丙二醇产量较高的优良突变株. 对诱变后菌的间歇发酵结果表明,诱变菌株比出发菌株1,3-丙二醇的质量转化率提高了23%,对数期比生长速率提高了18%. 批式流加发酵过程中,1,3-PD浓度在发酵36 h时达到70.5 g/L,甘油的质量转化率为0.57 g/g,分别比野生菌提高47%和58%. 该诱变和筛选方法具有操作简单、效率高等特点,对具有工业应用价值的菌株筛选具有实用价值.     

气氛对降膜介质阻挡放电反应器降解甲基橙的影响

以偶氮染料甲基橙为对象,研究使用降膜介质阻挡放电(DBD)反应器在不同放电气体(氩气、空气、氧气)下的处理效果。结果表明:氧气作DBD放电气氛时,甲基橙处理效果最佳,氩气次之,空气最差。O3、H_2O_2、·OH这3种活性氧粒子对于甲基橙氧化降解起着至关重要的作用,氧气放电体系内3种活性粒子的含量远高于空气放电体系;氩气放电体系内的H_2O_2含量最高;空气放电体系还检测到大量的对甲基橙降解不利的NO_3~-、NO_2~-。     

非热等离子体烃类燃料氧化重整反应器的研究进展

燃料氧化重整(部分氧化)为温和的放热反应,其反应速率快、能耗低,特别适用于在线制取氢气或富氢气体。大气压非热等离子体为燃料氧化重整提供了一种应用前景广泛的新技术,展现了对燃料具有普适性、快速响应和反应器紧凑高效等优点。综述了大气压非热等离子体烃类燃料氧化重整反应器的研究进展,着重阐述了火花和滑动弧放电产生的暖等离子体及其烃类燃料重整反应器。与电晕和介质阻挡放电产生的冷等离子体反应器相比,暖等离子体反应器具有燃料转化率高和能耗低的优点。     

不同电源及放电形式下低温等离子体降解挥发性有机物的研究进展

介绍了低温等离子体的产生方式,并对几种降解挥发性有机物(VOCs)的工艺及其特点进行阐述。针对电晕放电与介质阻挡放电,重点围绕不同类型电源作用下VOCs的降解特性进行叙述。结合不同电源及放电形式下低温等离子体降解VOCs的表现,对该技术的未来发展进行了展望。     

套管式DBD等离子体降解乙酸乙酯影响因素研究

以乙酸乙酯为目标污染物,采用介质阻挡放电(DBD)等离子体反应器探讨其在常温常压下的降解过程,研究了管道风速、外施电压、反应管级数、工作频率等工艺参数对其降解率的影响。实验结果表明:风速越低越有利于乙酸乙酯的降解;随外施电压的提高,乙酸乙酯去除率呈现先升高后降低的趋势,在13~14 k V内存在最佳工作电压;串联反应管有助于提高乙酸乙酯的降解率,两级串联装置的降解率可达82%;相较于电源工作频率,外施电压对乙酸乙酯降解率的影响更为明显,与高频低压模式相比,乙酸乙酯在低频高压模式下的降解率提高了38%。     

介质阻挡放电低温等离子体脱硫脱硝过程的研究

考察介质阻挡放电低温等离子体反应器两端电压、电源频率、烟气湿度、氧气含量等因素对NO和SO_2脱除率的影响。结果表明,随着反应器两端电压的增加,NO和SO_2的脱除率提高,在电压16 k V后,脱除率提高变缓;随着频率增加,NO和SO_2的脱除率先增加后减小,频率10 k Hz时,NO和SO_2脱除率达到最大;烟气相对湿度的增加,可以大幅提高SO_2的脱除率,氧气含量的增加,却导致NO的脱除率降低。     

介质阻挡放电协同复合碳材料去除VOCs

挥发性有机物（VOCs）是常见的空气污染物,实验研究低温等离子体催化技术去除以甲苯为代表的VOCs。采用炭粉末、酚醛树脂和致孔有机高分子聚合物的有机溶剂混合物作为前驱物,经过炭化、水汽活化和负载锰催化剂,制备一种基于发泡金属的复合碳材料。采用扫描电子显微镜、XRD、全自动比表面积及微孔孔隙分析仪对材料进行表征。两段式介质阻挡放电反应器结合复合碳材料降解甲苯,前段介质阻挡放电初步降解甲苯,后段复合碳材料利用介质阻挡放电产生的长寿命活性物种和臭氧进一步去除甲苯。输入电压为10 kV时,甲苯去除率约99.4％,CO₂选择性达72.2%,并且有效控制了副产物臭氧。实验结果表明,复合碳材料有望应用于如臭氧和VOCs等的污染控制。     

气液两相流介质阻挡放电降解苯酚废水的研究

本实验以苯酚为目标污染物,采用自制的气液两相流介质阻挡反应器对苯酚进行处理,研究了放电电压、气体流量、苯酚溶液初始浓度和初始pH对处理效果的影响,通过分析能量密度和降解动力学等因素,对反应条件进行了优化。结果表明,苯酚的去除率随放电电压、气体流量和溶液初始pH的增大而提高,随溶液初始浓度的增大而降低。在放电电压为60 kV、气体流量为60 mL/min、苯酚溶液初始浓度为100 mg/L、初始pH=10.0的条件下处理60min后,介质阻挡放电等离子体对苯酚的去除率可达60.15%,能量密度为2 404.79 J/L。