近临界甲醇中NiO催化生物质糖转化制备乳酸甲酯的研究

生物质化学催化制备乳酸甲酯是一条有工业化应用前景的途径。论文在不同来源NiO筛选基础上,开展了近临界甲醇中NiO催化生物质糖转化制备乳酸甲酯的工艺优化,结合催化剂表征,对NiO催化生物质糖转化为乳酸甲酯的机理进行了探索。结果表明,不同来源的NiO对葡萄糖催化转化制备乳酸甲酯反应的影响很大,购自Aladdin的NiO催化效果最好。在较佳工艺条件下,近临界甲醇中NiO催化葡萄糖转化为乳酸甲酯的摩尔收率可达46.2%。同时催化剂重复使用试验表明Aladdin的NiO具有良好的重复使用性能。中等强度的酸性可能是影响乳酸甲酯收率的核心因素,中等强度酸含量越高,乳酸甲酯的摩尔收率就越高。研究工作将促进生物质化学催化制备乳酸甲酯非均相催化体系的开发。

异丁酸热解实验和动力学模型研究

为了构建准确可靠的异丁酸热解反应动力学模型,采用流动反应器研究了异丁酸气相热解反应过程,考察了异丁酸分压为10~20 kPa、反应温度为848~908 K、停留时间为2~3.5 s条件下热解产物的变化规律;采用理论计算方法研究了异丁酸单分子热解、异构化、氢提取、β-裂解、中间体二甲基乙烯酮热解等反应路径,开发了1个包含271种组分、3122步反应的详细动力学模型。结果表明,该模型能很好地预测热解产物的变化规律。通过生成速率和敏感性分析,得到了异丁酸热解过程,强调了氢提取反应的重要作用,α-H的提取反应是异丁酸的主要消耗路径。

Oligo(dT)亲和层析介质的载量比较和机制分析

针对Oligo(d T)亲和层析介质的吸附性能,以poly(A)为模型分子,考察了4种Oligo(d T)亲和层析介质的静态吸附平衡、吸附动力学和动态结合载量(DBC),探讨了载量影响相关机制。结果表明,4种介质的合适吸附条件均为0.6 mol·L-1Na Cl、p H=6~7;Monomix d T20静态吸附容量最大,且poly(A)能扩散至介质微球深层孔内,而Poros Oligo(d T)25、Praesto Jetted (d T)25和Nano Gel d T20等3种介质中poly(A)均主要为表层吸附、静态吸附容量稍低;对于DBC,Nano Gel d T20和Monomix d T20的10%穿透的DBC较高,而Poros Oligo (d T)25和Praesto Jetted (d T)25相对略低。经分析,影响载量的主要因素包含基质种类、微球孔径、配基密度、间隔臂和配基长度等。对于基质种类,聚苯乙烯基质可能孔道结构较为特别。对于微球孔径,应针对不同大小的m RNA分子定制不同孔径的微球,以平衡传质阻力与可及吸附表面积之间的矛盾,从而增大DBC。

丝状真菌在废水处理过程中的生物脱除作用

利用生物技术治理废水近年来受到广泛关注,其中利用真菌特别是丝状真菌的生物脱除作用对工业废水进行无害化处理具有较大的应用潜力并得到国内外学者的广泛研究。文章主要评述了污水处理过程中真菌污染物脱除功能的降解机理、应用范围和相关影响因素,旨在提供利用真菌治理工业废水的最新相关信息及其研究现状和发展趋势。

Snβ制备工艺对其催化果糖转化生成乳酸甲酯性能的影响

乳酸甲酯(MLA)是重要的生物质基平台化合物。Snβ分子筛催化生物质糖醇解制备MLA技术具有重要的工业化应用前景。针对Snβ分子筛催化剂制备工艺对其活性和重复使用性能影响的研究非常不系统、不全面等问题,详细考察了Snβ分子筛催化剂制备过程中脱铝、浸渍和焙烧等3步的工艺参数对其结构及催化果糖转化生成MLA性能的影响。结果表明,Snβ分子筛制备过程中市售Hβ分子筛脱铝步骤需要强酸,其中硝酸较佳;Hβ分子筛的硅铝比(物质的量比(n(Si):n(Al))、酸处理过程中酸浓度、浸渍液中SnCl_(2)浓度和焙烧温度都存在较佳条件,具体为:以n(Si):n(Al)=60的Hβ分子筛为原料、经质量分数为47%的HNO_(3)脱铝、再在浓度为0.1 mol·L^(-1)的SnCl_(2)乙醇溶液中浸渍、最后在550℃下焙烧得到的催化剂具有较佳的反应活性,用该催化剂180℃下催化果糖反应6 h时MLA收率最高可达53.6%;此外,该催化剂还具有良好的重复使用性能;表征结果显示,采用上述工艺制备的催化剂,Sn可以进入β分子筛骨架。本研究可为生物质非均相催化醇解制备MLA技术的工业化提供参考。

秸秆降解与土壤污染生物修复耦合过程的研究

秸秆资源的合理利用和土壤修复是当前备受关注的研究热点。本研究对秸秆快速降解与被有机物污染的土壤进行生物修复的耦合过程进行了探究。将水稻秸秆平铺在污染土壤上,接入特定菌种进行固态发酵,发酵12 d后秸秆基质中漆酶活力、滤纸酶活力(即纤维素酶总活力)和木聚糖酶活力最高分别可达25.31、240.44和4537.16IU×g^(-1),秸秆纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别达到了75.4%、77.33%和32.35%;秸秆失重率为60.19%。在耦合过程第12d,土壤中土霉素的降解率可达93.4%、毒死蜱和2,4,5-三氯酚的降解率分别可达到62.34%和65.21%。研究结果可为秸秆快速降解还田以及被有机物污染的土壤生物修复提供参考。

氧气浓度对CABER脱硝效率及微生物群落结构的影响

针对络合吸收-电极生物膜反应器集成系统(chemical absorption-biofilm electrode reactor, CABER)在不同氧气浓度下脱硝效率、微生物群落结构、络合吸收剂浓度的动态变化,从宏观和微观层面分析了氧气对CABER的影响机制。结果表明,模拟烟气中的氧气体积分数从0提高到9%,CABER的脱硝效率均能维持在90%以上。通过监测Fe(Ⅱ)EDTA和溶解氧浓度发现,溶解氧因为Fe(II)EDTA的存在而得到有效清除,从而降低了溶解氧对微生物活性的影响。在氧气体积分数上升的情况下,脱氮菌的相对丰度保持稳定,保证了CABER脱硝效率的相对稳定;而铁还原菌的相对丰度会随之上升,抵消了Fe(Ⅲ)EDTA还原负荷上升带来的影响。

鸢尾生香菌的分离鉴定及鸢尾酮的生物合成

针对传统植物提取法生产鸢尾酮过程中存在的生产周期长、产物得率低、生产成本高等问题,提出以新鲜根粉为原料利用微生物发酵生产鸢尾酮的方法。从鸢尾根茎中筛选得到一株产香细菌,通过细菌16S rDNA基因序列分析确定为简单芽孢杆菌(Bacillus simplex strain)。使用甘油混合培养基,添加终浓度5 g·L^-1的新鲜根粉为底物,在28℃,200r·min^-1条件下,发酵24 h顺式α-鸢尾酮摇瓶产量达到315.95 mg·kg^-1。10 L发酵罐放大培养结果表明18h后顺式α-鸢尾酮产量最高可达到1037.65 mg·kg^-1,是摇瓶发酵产量的3.28倍。利用微生物发酵生产鸢尾酮,大幅度提高了鸢尾酮的生产效率,对促进鸢尾酮生物合成的工业化应用具有重要意义。

热等离子体裂解低碳烃制备石墨烯研究进展

石墨烯是一种新型二维碳纳米材料,因其特殊的二维结构而具有卓越的力学、电学、光学、热力学等性质,在储能、电子、环境等方面具有广阔的应用前景。然而,现有的制备方法还难以实现高品质石墨烯的低成本、大规模的制备,阻碍了石墨烯的产业化广泛应用。文章综述了近年来石墨烯的各种制备方法,介绍了不同制备方法的特点,重点介绍了热等离子体法裂解低碳烃制备石墨烯的研究进展,主要包括射频热等离子体法和直流电弧放电热等离子体法,并对该领域存在的问题和发展方向进行了总结和展望。

重组里氏木霉产漆酶及其在含活性艳蓝KN-R印染废水脱色中的应用

由血红密孔菌(Pycnoporus sanguineus)产生的漆酶耐热性能良好,具有重要工业应用价值,但该菌的产酶性能低,不适于规模化生产。研究将该漆酶基因进行密码子优化后,与里氏木霉(Trichoderma reesei)强启动子Pcbh 1、终止子Tcbh 1和潮霉素抗性基因连接得到重组质粒pCH-lac,再通过农杆菌介导技术,将此质粒转化到里氏木霉细胞中,通过潮霉素抗性筛选及复筛得到9个重组转化子。摇瓶产酶试验显示:发酵液中漆酶活力在补料培养至第7天可达20.3IU×mL^(-1),表明外源漆酶基因已在里氏木霉宿主中成功实现了高效表达和胞外分泌。重组转化子所产漆酶对含活性艳蓝KN-R的印染废水具有明显的脱色作用:在漆酶用量为0.7 IU×mL^(-1)、60℃、pH 3.6,且不加任何介体条件下,反应5 h脱色率可达到91.0%。该研究成果对于促进漆酶的规模化生产及其在环境治理方面的应用具有重要意义。

烯胺在乙醇溶液中吸收CO2的研究

将沼气中CO_2脱除后可以作为天然气替代品,化学吸收法缺点是再生能耗较高,实验中发现烯胺类物质在乙醇中吸收CO_2后会产生相分离现象,这可以降低再生过程的能耗,故研究了温度与浓度对三乙烯四胺(TETA)乙醇溶液吸收CO_2的吸收速率与单分子吸收负荷的影响,并采用二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)以及四乙烯五胺(TEPA)的乙醇溶液在相同条件下吸收模拟沼气中CO_2,考察吸收速率、吸收量及单氨基吸收负荷随时间的变化关系。实验结果显示,在TETA乙醇溶液中,随着TETA浓度从0.1 kmol×m^(-3)增加至0.3 kmol×m^(-3),总吸收量增大,而TETA单分子吸收负荷从1.88 mol CO_2×mol amine^(-1)降至1.59 mol CO_2×mol amine^(-1),TETA乙醇溶液吸收CO_2产生的固体经过DSC表征发现在363 K开始分解;从DETA,TETA至TEPA,烯胺分子中氨基数量随之增多,CO_2吸收速率与单分子吸收负荷也随之增加,而烯胺分子中单个氨基吸收负荷却随之减小,其中TEPA有着最大的CO_2单分子吸收负荷(2.11 mol CO_2×mol amine^(-1)),DETA有着最高的分子中单个氨基吸收负荷(0.48 mol CO_2×mol amine group-1)。

一种新型内切-β-葡聚糖酶基因在里氏木霉中的重组与表达

刺糙青霉(Penicillium echinulatum)可产生一种耐热、耐碱的新型内切-β-葡聚糖酶(EGL1),具有重要的工业应用价值。鉴于野生型刺糙青霉的产酶水平低,将该菌的内切-β-葡聚糖酶基因经过密码子优化后,在里氏木霉(Trichoderma reesei)中进行重组与表达,采用里氏木霉强启动子Pcbh1(纤维二糖水解酶Ⅰ)及其信号肽,以pCAMBIA1300为载体骨架构建重组质粒pCB-PET,并采用根瘤农杆菌介导转化技术将重组质粒pCB-PET导入里氏木霉的分生孢子中,在潮霉素抗性平板上筛选获得5个优良的重组转化子。将5个转化子重复传代培养10个批次后,分别提取染色体DNA进行PCR验证,均可检测到目的基因Egl1n(密码子优化后的Egl1)条带,说明该基因已稳定地整合到里氏木霉基因组中。采用SDS-PAGE蛋白电泳对转化子培养液进行检测,获得了与目的基因表达产物相符的蛋白条带(约41 kDa),表明Egl1n已在重组里氏木霉中成功实现了胞外表达。重组转化子在30℃,摇瓶转速200 r×min^(-1)条件下培养48 h,取发酵上清液在pH 8.0,60℃条件下,测得内切-β-葡聚糖酶活力为382.6 U×mL^(-1),是出发菌株的22.5倍。酶学性质研究结果表明:该酶耐热性能较好,在70℃以下性能稳定,其最适催化温度为60℃;该酶在pH 5.0~10.5稳定性较好、具有明显的催化活性,其最适pH为8.0,属于碱性纤维素酶。从而成功地实现了刺糙青霉内切-β-葡聚糖酶基因在里氏木霉中的重组与胞外表达,有关研究结果在里氏木霉纤维素酶的定向进化及其工业化应用中具有重要的促进作用。

疏水活性炭负载的镍基加氢催化剂的抗酸性能

为了解决镍基催化剂在酸性环境下易被酸腐蚀的问题,分别以金属Fe、Mn和Mo作为助剂,以经Na BH4处理的活性炭作为疏水性载体,采用等体积浸渍法制备了一系列镍基催化剂,并将其应用于苯酐、乙酰丙酸、丁烯二酸酐、丁二酸酐和偏苯三酸酐等酸性介质的加氢反应中,以研究金属助剂和疏水性载体对镍基催化剂抗酸性能和催化性能的影响。结果表明,与Raney Ni相比,Fe和Ni含量分别为5%(wt)和15%(wt)、疏水性活性炭负载的催化剂(5Fe-15Ni/AC-Na BH4)具有非常突出的催化活性和抗酸稳定性,在酸性反应环境中重复使用多次仍表现了很好的催化性能。这归因于载体的疏水表面能够阻止产生的水与催化剂表面的接触,使金属活性中心氢离子的活度降低,从而减少了金属镍的腐蚀。此外,XRD和TEM表征结果证明催化剂中形成了Fe-Ni合金,这有利于Ni在载体表面的分散,也有效地延缓了催化剂的失活。

铜草基载铜活性炭的制备及其在催化转移氢化中的应用

铜草是一种用于修复铜污染土壤的重金属耐性/富集植物,目前尚未得到有效利用。研究提出了一种以铜草为起始原料,经CO2活化制备载铜活性炭的新思路。在考察活化温度和活化时间对活性炭性能的影响基础上,得到了制备活性炭较佳工艺条件:炭化温度为500℃、炭化时间为2 h、活化温度为600℃、活化时间为3 h,所得铜草基载铜活性炭的BET比表面积达433.0 m^2×g^-1,铜颗粒分散较均匀,对生物质基C═C/C═O键的催化转移氢化具有较好的催化活性。

果糖脱水制备5-羟甲基糠醛及分离纯化

为了解决果糖酸催化脱水制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)及分离纯化过程中存在的低收率、低纯度等问题,提出低沸点溶剂中酸催化高浓度果糖生产5-HMF的方法,在此基础上,通过添加亚硫酸氢钠的饱和氯化钠溶液将反应液中5-HMF转化为易溶于水的磺酸钠盐,实现5-HMF与胡敏素等杂质的有效分离。结果表明,在四氢呋喃溶剂中,质量分数为24%的果糖在140℃下反应30 min,5-HMF最高收率达83.8%;采用亚硫酸氢钠分离工艺可得到工艺总收率为82.8%、纯度为95.1%的5-HMF。

聚乙二醇自组装单分子膜水润滑摩擦的分子动力学模拟

聚乙二醇(PEG)不仅是一种典型的亲水抗污材料,其在水环境中还可表现出低摩擦特性。本研究采用分子动力学模拟考察了低聚乙二醇自组装单分子膜表面(OEG-SAM)之间水的结构、动态行为与摩擦的内在联系。结果表明,OEG-SAM水合层约为6?,可分为两层,每层中水的结构和动态行为与主体水存在显著差异。OEG-SAM表面间的摩擦系数与水合层厚度关系密切。当表面间距低于15?时,两表面的水合层直接接触,摩擦系数较高。当表面间距等于或大于15?时,两表面的水合层之间存在类似主体水层中的水,摩擦系数低。

660MW燃煤电厂商用SCR催化剂的失活与再生

以某660 MW燃煤电厂运行30000 h的商用SCR脱硝催化剂为实验对象,在新鲜催化剂为参照下,结合SEM、BET、NH_3-TPD、XRF和XPS等表征方法,考察了商用SCR脱硝催化剂失活原因和硫酸清洗再生效果。结果表明:运行30000 h的SCR脱硝催化剂失活的主要原因是碱金属(K和Na)、砷和硫酸盐在催化剂表面沉积,堵塞了催化剂的微孔,降低了催化剂比表面积,并且碱金属、砷等与催化剂表面酸性活性位点反应,降低了催化剂表面的酸性强度。运行30000 h的SCR脱硝催化剂经过稀硫酸再生后,350°C脱硝性能由42.62%提升到78.30%。酸洗再生能有效脱除催化剂表面的碱金属,对砷和硫酸盐也有一定脱除作用,并有利于SCR脱硝催化剂表面酸性强度增加,化学吸附氧含量比例提升,这些均能提高SCR脱硝催化剂脱硝活性。

一种海洋黑曲霉耐盐内切纤维素酶的分离纯化和酶学性质研究

采用实验室从海底淤泥中筛选得到的海洋黑曲霉固态发酵生产纤维素酶,纤维素酶粗酶液经过硫酸铵分级沉淀、超滤、离子交换层析和疏水层析分离纯化后,得到了电泳纯的内切纤维素酶,酶的比活力由37.72 U·mg^(-1)提高到557.27 U·mg^(-1)。SDS-PAGE显示该内切纤维素酶的分子量约为34 kDa。考察了该酶的酶学性质,结果表明该酶的最适温度为60℃,最适pH为4.5,具有较好的热稳定性和p H稳定性。金属离子对该内切纤维素酶的酶活影响较大,Cu^(2+)、Fe^(2+)对内切纤维素酶具有一定的激活作用,Mn^(2+)、Ni^(2+)、Zn^(2+)对酶活性具有强烈的抑制作用。当NaCl浓度为40 g·L^(-1)时具有最佳酶活,在20~60 g·L^(-1)的高NaCl浓度环境下的酶活均高于不含NaCl环境下的酶活,在200 g·L^(-1) NaCl高盐浓度下,该酶尚能保持初始酶活的89%,是典型的耐盐型酶。对该酶的酶促进反应动力学进行研究发现其在pH4.5、60℃条件下米氏常数Km为11.7 mg·mL^(-1),Vmax为943.4 U·mg^(-1)。

[N1111][Lys]水溶液吸收二氧化碳的机理与动力学

针对电厂烟气排放量大、二氧化碳分压相对较低、传统有机胺吸收剂缺陷明显等现状,利用离子液体蒸气压低、物化性质稳定且结构可控等特性,成功合成四甲基铵赖氨酸([N1111][Lys])离子液体并将其水溶液用于吸收CO2,探究其吸收性能、反应机理及动力学。研究结果表明,多氨基功能化离子液体水溶液在吸收中的表现优于单氨基离子液体,[N1111][Lys]的阴离子上不同位置的氨基不会同时与CO2反应,且不会同时参与后期的水解反应。利用分子模拟技术对反应机理进行了进一步分析发现,N的电负性会影响氨基的CO2结合能力。此外,[N1111][Lys]离子液体水溶液与CO2的反应符合快速拟一级反应的假设,对应的表观活化能为23.04kJ·mol^-1。

钙基吸附剂中纳米CaO与CO2反应动力学模型的改进

纳米Ca O基吸附剂的吸附容量经历最初碳化和再生反应循环过程衰减后趋于稳定,研究了经过多次循环预处理后稳定的钙基吸附剂中纳米Ca O与CO2反应动力学。钙基CO2吸附剂预处理条件为碳化反应温度为600℃,再生反应温度为800℃循环42次。采用热重分析仪,在吸附温度550-630℃,CO2分压0.01-0.02 MPa条件下,测定预处理后得到的吸附剂中纳米Ca O与CO2的反应速率。通过优化气-固离子反应吸附模型的参数,拟合实验数据得到改进的反应动力学方程,求得反应活化能为77.7 kJ·mol^-1,约为新鲜吸附剂第一次吸附反应活化能的2.5倍。方程平均相对误差仅为6.4%。得到的改进动力学方程更真实反映吸附剂在稳定循环使用条件下的纳米Ca O与CO2反应动力学特性。