非水相固定化生物催化的研究进展

非水相固定化生物催化技术有效拓宽了生物催化过程研究的应用范围。本文分别介绍了水-有机溶剂两相以及离子液体、超临界流体、质子惰性有机溶剂和深低共熔溶剂等新型非水相介质以及无机和高分子载体及无载体固定化技术在生物催化研究中的应用进展。展现了各种非水相介质与固定化技术对底物溶解度、酶的稳定性及产物产量等性能的促进作用,体现了其对酶活及生物催化反应的选择性等方面的不利影响,而且突出显示了非水相介质与固定化技术的结合是提高酶和微生物的活性、稳定性与选择性等性能的一个有效手段,再通过生物反应器的选择或设计以及工艺优化,有助于一些生物催化过程更高效地实现工业化。     

酶催化技术在医药工业中的应用

近10年来,随着生物技术的发展,酶催化技术已愈来愈多地用于有机合成,特别是不对称合成、光学活性化合物及天然产物的合成,已在医药、食品、轻工业、纺织等行业中得到越来越广泛的应用。本文介绍了酶和细胞固定化、非水相介质中的酶催化、低共熔酶催化反应和酶催化反应与分离的耦合等酶催化技术的研究进展,以及酶催化技术在制药工业和临床诊断及治疗上的应用。     

固定化酶技术及其载体材料研究

固定化酶技术已经成为酶应用领域中的一个重要研究方向，此技术可以有效地提高酶的催化性能和操作稳定性，为酶在大规模生产中提供有利条件。载体作为固定化酶技术的关键组成部分，其材料的选择对于固定化酶技术的性能至关重要。本文对比了目前载体材料的特点并总结了固定化酶筛选方法，以期为后续固定化酶技术的研究提供基础。     

漆酶固定化磁性载体的研究进展

漆酶是一种多铜氧化酶,催化效率高且催化反应的唯一副产物是水,是一种绿色环保的生物催化剂。漆酶催化底物范围广,在多个领域都有重要应用潜能。磁性载体固定漆酶可实现漆酶的磁性回收和重复使用、降低漆酶的使用成本、提高漆酶的稳定性,近年来已成为漆酶固定化研究的热点。对不同漆酶固定化磁性载体的制备方法、固定化漆酶的催化性能及应用进行了综述,比较分析了不同磁性载体的负载量和固定化漆酶的活性回复率,为漆酶固定化磁性载体的开发应用提供帮助。     

生物酶在废水处理应用中的研究进展

利用生物酶技术处理废水不会造成二次污染,具有高效、环保、成本低等优点,已成为当前废水处理研究的热点。本文介绍了生物酶技术和固定化酶技术在废水处理中的应用进展,并对固定化酶技术应用在废水处理中做了展望。     

漆酶的固定化技术及固定化漆酶载体材料研究进展

漆酶作为一种含铜的多酚氧化酶,可催化降解多种有机污染物且发生反应后唯一的产物是水。漆酶具有催化效率高、贮存要求低等优点,在酶催化领域得到了广泛的关注。漆酶固定化技术是通过物理或化学的方法将游离漆酶和相应载体材料结合起来。与游离漆酶相比,固定化漆酶表现出更高的重复使用性以及在温度、pH、储存、操作方面表现出更高的稳定性。结合目前固定化漆酶技术的研究现状和应用情况,文中介绍了漆酶的结构特征和催化特性,并综述了漆酶固定化技术和固定化漆酶载体材料的研究进展,指出了漆酶的固定化技术和载体材料目前存在的问题和未来的发展前景,旨在为进一步对固定化漆酶的研究和开发应用提供参考依据。     

间歇反应器内固定化酶催化反应过程的模拟

<正>多孔载体固定化酶催化反应技术具有许多优点,在工业生产中的应用日益增多。大多数酶在固定化后,由于酶构象改变、分配效应和扩散限制等的影响,反应速率有所下降,其稳定性等亦发生变化。如何测定和定量表征这些性态,对酶催化反应器的设计和操作十分重要。     

酶反应精馏耦合技术研究进展

酶反应精馏是将酶催化反应与精馏过程进行耦合,可有效打破反应化学平衡的限制,提高酶反应转化率和选择性,是一种新型化工过程强化技术。本文分别从酶催化剂及其催化反应机制、酶催化剂装填方式、酶催化反应与精馏耦合型式、酶反应精馏耦合技术的应用案例等方面综述了酶反应精馏耦合技术的研究进展,分析表明:目前酶反应精馏耦合技术的开发尚不成熟,且与化学催化剂催化的反应精馏过程不同,酶反应精馏工艺过程开发还需考虑酶催化反应温度、底物浓度等因素对酶催化活性影响。在后续研究中,可分别从研究体系、酶的固定化技术、酶催化剂装填方式、酶反应精馏理论研究、酶反应精馏耦合工艺开发等方面开展强化研究。     

传统的酶固定化法及改进方法

作为游离状态的酶对热、强酸，强碱、高离子强度、有机溶剂等稳定性较差，易失活，并且反应后混入催化产物等物质，纯化困难，不能重复使用。为了克服这些问题，酶固定化技术于20世纪60年代应运而生并发展起来。它是模拟体内酶的作用方式（体内酶多与膜类物质相结合并进行特有的催化反应），通过化学或物理的手段，用载体将酶束缚或限制在一定的区域内，使酶分子在此区域进行特有和活跃的催化作用，并可回收及长时间重复使用的一种技术。吸附、交联、包埋、定向等固定化酶技术的迅速发展，改变了酶工程学的面貌。     

酶催化合成聚酯的研究进展

酶催化反应具有条件温和、选择性高以及环境友好等特点,酶催化合成聚酯有望成为制备绿色和功能化聚酯材料的新途径。本文首先概述了目前酶催化合成不同类型聚酯的研究进展,重点介绍了酶催化合成聚酯的催化剂及其催化机理方面的研究成果,讨论了酶催化合成聚酯研究中的若干基础问题,如高效酶催化剂的设计与制备、反应过程的调控与强化等,最后展望了酶催化合成聚酯的发展前景。     

农业生物质与塑料共热解技术进展

共热解技术是将多种原料通过热化学方法转化为清洁能源的重要手段。本文综述了以农业生物质为主要原料与塑料(聚丙烯PP、高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET等)共热解技术的发展现状和研究进展。分析农业生物质与塑料共热解的动力学模型以及各组分之间的协同效应,阐述农业生物质与塑料的共热解机理;总结了温度、升温速率、滞留时间、原料混配比等因素对共热解协同作用的影响规律;探究生物质与塑料共热解固、液、气三相产物特性及分布规律,总结共热解技术优势及存在问题,展望未来发展方向,可为生物质与塑料共热解制备高附加值产品提供参考,同时也为农业生物质和农膜处理问题提供新方法、新思路。     

有机废弃物厌氧共发酵制氢研究进展

化石燃料的消耗和有机废弃物的大量排放带来了严重的环境问题,而利用有机废弃物进行厌氧发酵制氢是可持续且环境友好的。为了克服单一底物厌氧发酵制氢存在的因营养元素不均衡、毒性抑制和微生物种类较少等导致氢气产率较低的局限性,不同类型的底物厌氧共发酵制氢技术得以开发,然而现阶段仍然存在过程机理不清楚和关键工艺参数不明确等问题。本文综述了有机废弃物厌氧共发酵制氢的必要性、优点及主要影响因素,归纳了不同有机废弃物混合比、有机负荷、发酵温度、水力停留时间、初始pH以及固液比、搅拌方式和反应器类型等关键工艺参数特征及其范围,分析比较了不同有机废弃物厌氧共发酵体系的氢气浓度及产率、发酵液pH、氨氮和挥发性脂肪酸及其组成等工艺特性,总结了产氢功能菌群及其产氢特性及不稳定系统特征微生物。随后指出了目前研究存在的一些不足,并对其在底物利用范围及其预处理、过程机理、技术完善及其综合评估等方面的研究与应用前景进行了展望,为有机废弃物厌氧共发酵制氢技术的研发与应用提供依据。     

掺杂多孔碳材料催化硝基苯还原反应的研究进展

苯胺是重要的化工原料和合成中间体,通过硝基苯的催化还原反应可以方便地制备苯胺类化合物。多孔碳材料因其高比表面积、发达的孔隙结构和容易回收等特点在催化领域越来越受到重视,然而其应用受到自身活性位点缺乏和化学惰性的限制。杂原子掺杂可以增强碳材料的表面极性,调节电子结构,改善其催化性能,可作为硝基苯催化还原反应的有效催化剂。本文对近年来掺杂多孔碳材料在硝基苯催化还原反应中的研究进展进行了总结。本文概述了氮掺杂型多孔碳材料、共掺杂型多孔碳材料、负载贵金属的掺杂多孔碳材料和负载廉价金属的掺杂多孔碳材料这4种主要的掺杂多孔碳材料的制备方法,并详细介绍了不同掺杂多孔碳材料在催化硝基苯催化还原反应时的催化性能、可能的催化活性位点以及催化机理。最后,指出目前掺杂多孔碳材料催化硝基苯还原还需要解决反应选择性、催化剂催化活性和生产成本等问题,以生物质为前体,开发共掺杂型和二元双金属负载的掺杂多孔碳材料是未来的重要发展方向之一。     

工业窑炉协同处置固废研究进展

采用工业窑炉协同处置固废技术,借助工业窑炉的高温环境彻底转化分解固废,有效控制二英、重金属等二次污染,同时可节省固废专用处置设施的投资及运行费用,为工业生产替代部分所需化石燃料或生产原料,是一种科学处置固废的有效途径。本文介绍了水泥窑、钢铁冶炼窑炉、电厂燃煤锅炉、水煤浆气化炉等工业窑炉协同处置固废技术,综述了工业窑炉协同处置固废的技术研究和工程应用现状,结合固废自身特征与各行业工业窑炉特性分析其固废适用性。对比常见的固废非热处理技术、固废热处理技术,指出工业窑炉协同处置固废技术具有固废消纳潜力大、资源化利用水平高、环保效益好、无邻避效应等优点。最后对固废协同处置领域的未来发展作出了展望,水泥窑协同处置固废是率先实现行业标准、技术规范、法律法规等规定走向成熟的固废协同处置技术,而钢铁冶炼窑炉、电厂燃煤锅炉、水煤浆气化炉协同处置固废技术则更具技术优化空间和发展潜力。     

煤制天然气联产化学品工艺路径探讨与分析

煤制天然气示范项目存在产品生产模式单一、煤炭转化增值偏低等问题,在天然气面临价格下调的背景下,单一的产品结构已经成为制约煤制天然气项目健康发展的瓶颈问题。本文从煤基多联产的角度出发,探讨和分析煤制天然气工厂多联产化学品生产路径,旨在实现终端产品多样化和高值化,提高企业经济效益。本文通过对国内主要联产化学品需求和关键单元技术分析的基础上,结合现有煤制天然气工艺技术特点,提出了煤制天然气厂联产甲醇和联产甲醇、乙二醇两种联产方案,并对两种方案进行概念设计以及物料衡算。通过对两种联产方案进行技术经济分析发现,联产甲醇、乙二醇方案在内部收益率和投资回收期关键经济指标方面具有明显的优势。因此,在煤制天然气项目的基础上建立联产甲醇、乙二醇装置是解决现有煤制天然气项目瓶颈问题最为适合的路径。     

室燃炉共处置危险废物研究现状及其发展思考

室燃炉共处置危险废物作为一种新兴的危险废物焚烧处置技术,具有锅炉资源丰富、改造成本低、废物破坏率高等优点,可缓解危险废物处置能力不足现状。虽然目前国内外已有一些基础研究,但仍存在尚无大规模连续共处置经验、缺少对共处置危险废物时污染物排放规律和对室燃炉性能影响等技术性问题的研究。本文介绍了国内外室燃炉共处置危险废物的研究现状,同时介绍了具有相同处置原理、极具参考价值的室燃炉共处置污水污泥、固体回收废物的研究现状,分析了室燃炉共处置废物燃料时细颗粒物和气体污染物排放规律、重金属元素在不同灰分中的分配比例以及共处置对于锅炉运行工况的影响。最后指出了实现室燃炉共处置危险废物的大规模工业应用必须满足的三项要求,提出了对室燃炉共处置危险废物未来研究重点的思考。     

木质纤维素解聚平台分子催化合成航油技术的进展

航油作为一种重要的空中交通燃料,它的不可替代性和航空业碳减排的压力,迫使航空业对生物航油的需求不断加大。由于油脂原料的局限性,使得未来生物航油的原料将趋向多元化发展,逐渐延伸到糖、木质纤维素等原料。木质纤维素类生物质具有储量丰富、廉价易得的优势,以木质纤维素为原料制备航油的技术近年来得到了大力发展。然而木质纤维素组分中的碳链结构与航油分子的碳链结构不匹配,所以木质纤维素制备航油的技术关键在于如何以中间分子,如CO和H₂小分子的费托合成路线以及糠醛、乙酰丙酸等木质纤维素解聚平台分子的合成路线,通过合适的催化反应合成长链正/异构烷烃（C₈～C₁₆）。由于木质纤维素解聚平台分子保留了原料组分中的碳骨架以及多种功能官能团,比较容易通过合成方法来调控燃料的品质和特性,所以近年来有关木质纤维素解聚平台分子催化合成航油的技术途径及其催化工艺的报道不断涌现。为了充分认识此类航油技术的发展潜力,本文以糠醛、乙酰丙酸、多元醇等几种重要平台分子的碳链构建方式为线索总结了合成航油的各种技术途径和相应的催化工艺。并结合作者的研究工作,从技术应用性和化工过程实现的角度分析了各种技术途径的优缺点以及所面临的共性难题,同时对未来生物航油技术的发展进行了初步展望。     

微波强化酯交换反应制备生物柴油研究进展

在碳达峰、碳中和的目标背景下,生物柴油被认为是替代化石燃料最有前途的新型能源之一。作为新型的加热方式,微波强化技术克服了传统加热方式下受热不均等缺点,在与不同催化体系偶联的过程中显著促进了酯交换反应的效率,较大幅度地提高了生物柴油的产率。本文归纳了微波技术强化酯交换反应制备生物柴油的优势,介绍了微波强化技术偶联均相催化、非均相催化、离子液体催化以及酶催化技术在生物柴油制备领域的研究进展,阐述了微波强化技术偶联各催化体系的利弊。从催化效率和环保等方面考虑,微波强化偶联非均相催化和酶催化具有更优的研究前景。最后,就该领域的研究方向提出几点展望与建议。     

多级纳米孔分子筛在非均相催化中的应用现状及发展前景

传统分子筛因其单一的微孔孔道,在工业应用中表现为扩散阻力差、催化易失活,尤其在涉及大分子的反应过程中催化活性较差是阻碍其工业应用的现实难题,通过优化制备路线得到的多级纳米孔分子筛催化材料可有效解决传统分子筛存在的上述应用缺陷。多级纳米孔分子筛相比传统分子筛因其特殊的孔道结构和物化性能,在非均相催化方面具有丰富的催化活性位点、较短的扩散路径、较高的传递效率和较长的催化寿命,特别在涉及非均相催化反应的现代化学工业中展现出重要的潜在应用价值。综述多级纳米孔分子筛在烃类异构化反应、加氢裂化反应、烷基化与酰基化反应、烯烃氧化反应以及甲醇制烃类等反应中的诸多优势及潜在应用。     

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。