材料介导细胞固定化技术在生物发酵中的应用

细胞固定化技术具有高效、反应操作简便、能长时间保持细胞活力且可反复利用、稳定性好、耐受性强等优点,在生物发酵等领域显示出巨大的应用潜力。本文介绍了近年来高分子载体材料、无机载体材料和复合载体材料的细胞固定化技术在生物发酵领域的研究进展,分析了不同材料介导固定化细胞在复杂的环境,如低或高pH、毒性底物和高浓度产物等条件下与游离细胞生长代谢性能差异;并阐述了新型高分子膜材料（中空纤维膜和微米/纳米纤维膜）作为载体在生物发酵中的优势和应用;最后展望了通过设计新型优良聚合物载体来实现人工混菌体系在生物发酵中的可控性和鲁棒性。材料作为生物与非生物中物质界面上的活性和可调成分,为细胞提供了适宜的微环境,在生物发酵领域将得到更广泛应用。     

以聚偏氟乙烯中空纤维微滤膜为模板制备磁性ZSM-5/Ni中空纤维

以聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维微滤膜为模板, 通过化学镀制备Ni/PVDF纤维, 再经原位水热合成得到ZSM-5/Ni/PVDF纤维, 最后经高温焙烧制得ZSM-5/Ni中空纤维. 用SEM、EDX、XRD、BET、VSM和TG等对样品进行了表征. 考察了水热处理次数和温度对ZSM-5沸石在Ni-P镀层上负载的影响, 结果表明: 化学镀能制得Ni/PVDF纤维, 其磁性可控. 在150℃下两次水热处理Ni/PVDF纤维24h可在镀层上得到致密连续的沸石层, 控制水热处理温度可以控制镀层表面沸石层的厚度. 在550℃的空气气氛中焙烧ZSM-5/Ni/PVDF纤维可以得到完整的ZSM-5/Ni中空纤维, 150℃下两次水热处理24h得到的ZSM-5/Ni纤维, 焙烧后其饱和磁化强度由9.3A·m²/kg提高到20.3A·m²/kg, 其比表面积为108m²/g.     

氧化竹原纤维的胺化工艺优化及吸附甲醛性能研究

以乙二胺为胺化剂制备了改性竹原纤维,并对工艺进行了优化.利用傅里叶红外吸收光谱、扫描电镜图进行表征,考察了胺化反应的反应时间、反应温度、乙二胺质量浓度及pH值对改性竹原纤维甲醛吸附量的影响.结果表明,最佳工艺条件为反应时间5h,反应温度50℃,乙二胺25 gL,pH =9.对改性竹原纤维吸附甲醛溶液的性能进行测定,发现对浓度为30 mg/L甲醛溶液的吸附量可达2.1 mg/g,是未改性前的4.7倍.实验表明,通过改性极大地提高了竹原纤维对甲醛的吸附性能,吸附主要为化学吸附,改性竹原纤维可作为极具潜力的天然环保型甲醛吸附材料.     

2,4-二氯-5-氟嘧啶的合成及废液回收处理利用

使用5-氟尿嘧啶(5-FU)和三氯氧磷(POCl₃)作为原料、N,N-二甲基苯胺(DMA)作为缚酸剂合成2,4-二氯-5-氟嘧啶,系统研究了5-FU与POCl₃的摩尔比、5-FU与DMA的摩尔比、反应温度和反应时间对反应收率的影响,简要阐述该反应机理。反应结束后,向废液中加入NaOH固体对废液进行处理,探讨DMA的回收率和副产物磷酸氢二钠的收率与pH的关系。结果表明,在工艺参数为5-FU与POCl₃的摩尔比为1:10、5-FU与DMA的摩尔比为1:1.5、回流温度114℃、回流时间2 h时,2,4-二氯-5-氟嘧啶的收率为92.2%;通过加入NaOH固体将废液pH调至7,DMA的回收率和副产物磷酸氢二钠的收率都为最大值。     

Ni2O3催化剂的制备及其催化NaClO分解产生活性氧的性能

采用混合法制备Ni2O3催化剂选择性催化次氯酸钠分解生成原子氧,该原子氧具有极强的活性,能增强次氯酸钠的氧化性。采用XRD、SEM、BET等方法对催化剂的物化性质及催化性能进行了研究,同时考察了不同负载量催化剂、次氯酸钠浓度、pH值和温度对镍基催化剂分解次氯酸钠产生活性氧的反应速率的影响。实验结果表明,次氯酸钠溶液浓度与反应速率成正比;而对于pH值来说,中性或弱酸性环境更有利于提高反应速率和产氧量;温度越高分解反应速率越快。在初步处理有机废水的实验中,甲醇、甲苯、间氨基苯磺酸COD的去除率分别达到91.3％、89.28%和84.53%。     

超声辅助制备酸碱双功能CaO/HMCM-22分子筛催化剂

采用超声浸渍法制备了一系列CaO改性的HMCM-22分子筛催化剂,使用XRD、N₂物理吸附-脱附、SEM、FT-IR、NH₃-TPD及CO₂-TPD等技术对催化剂物化性质进行了表征。结果发现在超声作用下经CaO改性后MCM-22分子筛的结构没有发生变化;超声空化作用降低了催化剂晶粒之间的团聚,促进了CaO在分子筛表面的分散,增加了可接触的催化活性位;随着CaO负载量的增加,催化剂上碱强度和碱量显著增加,而强酸含量明显减少,弱酸酸位有所增加。对催化剂在Knoevenagel缩合反应中的催化性能研究表明：与传统浸渍法相比,超声浸渍法所制备催化剂的催化活性明显较高,在优化的超声条件下反应2 h苯甲醛转化率即可达88.3%。催化剂CaO/HMCM-22的催化性能优于HMCM-22和CaO/NaMCM-22,对Knoevenagel缩合反应体现出明显的酸碱协同催化作用。超声法制备的催化剂重复使用性能显著提升,经过5次重复使用后苯甲醛转化率仍保持在65%以上。     

PMMA/PBA/BaTiO3复合电流变液的制备及其性能研究

通过溶胶-凝胶法合成了钛酸钡溶胶，在此基础上合成了PMMA/PBA/BaTiO3复合材料，并对其进行了结构和性能表征，把PMMA/PBA/BaTiO3复合材料经过直接减压蒸馏得到电流变液，通过稳态剪切测试了复合材料的电流变效应．实验结果表明：稳态剪切下，剪切应力随着电场的变大而变大，而表观粘度随着电场的增强也增大，整个体系属于剪切稀化体系，且动态屈服应力随电场的增强而变大；同时在相同电场下，剪切应力和表观粘度均随着粒子含量的变大而变大。     

复合萃取精馏分离乙酸乙酯-乙醇-水的研究

介绍了乙酸乙酯在工业生产中的应用；在前人的研究基础上，采用合适的萃取剂，在萃取塔上考察了不同溶剂比、回流比等因素对产品纯度的影响，并摸索复合萃取分离乙酸乙酯－乙醇－水三元体系的适宜操作条件，在溶剂比为1：1：1，R=4时，能一次得到高浓度（99．5％）的乙酸乙酯，同时得到95％的乙醇溶液，得率高、能耗低，为工业试验提供了基础数据。     

聚变堆材料氦气扩散系数测试系统设计与实现

针对研制出的复合材料是否符合应用于核聚变反应堆实验的要求,设计了基于LabVIEW的自动测试系统。通过模糊控制算法调节气体流量,测试出氦气在反应堆用材料中的扩散系数来评价该材料的性能,以选择更优的材料应用于聚变反应堆中,避免反应器的性能下降,测试时可以对测试进程进行远程监控。介绍了测试系统的结构和测试原理、测控系统框架和软件流程,详述了模糊控制算法如何应用于该系统。实验结果表明,所设计的测试系统能比较准确地测出石墨基体上带涂层的样品的扩散系数。     

负载型HSiW/SBA-15催化丙烯酸与环己烯加成酯化的研究

文章采用SBA-15负载硅钨酸作为催化剂,以丙烯酸和环己烯为原料合成丙烯酸环己酯。考察硅钨酸负载量、催化剂用量、反应温度、酸烯摩尔比、阻聚剂用量对酯化的影响。最佳条件为:硅钨酸负载量30%,酸烯摩尔比为3,催化剂用量为酸烯总质量的7%,无需阻聚剂,反应温度95℃,反应时间9 h。在此条件下,环己烯转化率为83.3%,丙烯酸环己烯选择性为96.2%。