由于石油的日益枯竭,越來越多的研究者認(rèn)為生物質(zhì)能源會代替化石能源。與其它產(chǎn)油作物相比,微藻在生產(chǎn)生物柴油方面具有更多的優(yōu)勢,但由于其成本較高,很難應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。目前上游培養(yǎng)中微藻單位產(chǎn)油率較低、二氧化碳供應(yīng)成本高以及下游階段油脂提取、生物柴油轉(zhuǎn)化和處理廢水廢渣帶來的成本都很高。針對這些問題,本文提出了碳酸鹽輔助生物柴油生產(chǎn)及固碳循環(huán)培養(yǎng)微藻的總體思路,并對其可行性進(jìn)行了探索和驗證。首先,在整個培養(yǎng)體系中,采用Na HCO_3代替?zhèn)鹘y(tǒng)二氧化碳的補(bǔ)碳方式進(jìn)行富油新綠藻的培養(yǎng),以降低培養(yǎng)成本。為了提高微藻的單位體積油脂產(chǎn)量,利用Plackett–Burman試驗篩選對該藻生長和油脂積累有顯著影響的因子為ZnSO_4·7H_2O、MgSO_4·7H_2O EDTA-2Na和NaNO_3,之后利用中心合成實驗對這些顯著因子進(jìn)行了優(yōu)化,確定了0.007mM ZnSO_4·7H_2O、0.74 mM MgSO_4·7H_2O、2.88 mg/L EDTA-2Na及3.98 mM Na NO_3為最優(yōu)條件。采用優(yōu)化條件培養(yǎng)富油新綠藻,獲得的干重最大值為1.73 g/L,總脂肪酸含量最高值為23.4%(DCW)。其次,油脂提取方面直接以濕藻為原料,用離子液體和碳酸鹽混合破壁,并利用乙醇/Na_2CO_3體系進(jìn)行雙水相萃取,得到上相為生物柴油。最終得出Na_2CO_3/H_2O(w/w)為1:3、DBU(1,8-二氮雜二環(huán)十一烯-7-烯)/H_2O(w/w)為1:7.5、反應(yīng)時間為100 min、反應(yīng)溫度為90℃及乙醇濃度在體系中為9%(w/w)時,脂肪酸的分配系數(shù)和脂質(zhì)回收率最高,分別達(dá)到96.7和97.9%。同時在乙醇/Na_2CO_3雙水相體系中,葉綠素、蛋白質(zhì)同樣具有較高的回收率。采用該法對富油新綠藻油進(jìn)行油脂提取獲得的生物柴油生產(chǎn)效率為20.3 mg/g DCW,是索式法的1.3倍,說明該工藝可以有效地對微藻進(jìn)行破壁及油脂的提取。最后,通過添加不同體積比例的萃取體系中的下相對富油新綠藻進(jìn)行培養(yǎng),最終發(fā)現(xiàn)該藻在添加體積比為4%的混合培養(yǎng)基中,干重可達(dá)到1.88 g/L,總脂肪酸單位體積產(chǎn)量最高,可達(dá)到0.35 g/L,該值高于同等條件下采用新鮮培養(yǎng)基培養(yǎng)出的微藻的單位體積油脂產(chǎn)量。同時向新鮮培養(yǎng)基中加入體積比為4%的萃取體系中的下相能實現(xiàn)產(chǎn)出廢水的完全循環(huán)利用。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK6
【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 微藻柴油綜述及選題依據(jù)
    1.1 生物柴油概述
    1.2 微藻培養(yǎng)過程影響因素
        1.2.1 碳源
        1.2.2 氮源
        1.2.3 金屬離子
        1.2.4 其它元素
    1.3 微藻破壁的方法
        1.3.1 機(jī)械法破壁
        1.3.2 非機(jī)械法破壁
    1.4 微藻油脂提取方法
        1.4.1 機(jī)械壓榨法
        1.4.2 微波輔助提取法
        1.4.3 雙水相萃取法
        1.4.4 超臨界萃取法
        1.4.5 離子液體萃取法
    1.5 循環(huán)培養(yǎng)
    1.6 微藻生產(chǎn)生物柴油成本問題
        1.6.1 供碳成本
        1.6.2 微藻產(chǎn)油效率
        1.6.3 破壁技術(shù)成本
        1.6.4 處理廢水廢渣的成本
    1.7 選題依據(jù)及研究內(nèi)容
2 耐碳酸氫鹽產(chǎn)油微藻的培養(yǎng)條件優(yōu)化
    2.1 材料與方法
        2.1.1 藻種來源
        2.1.2 實驗儀器
        2.1.3 實驗試劑
        2.1.4 藻種培養(yǎng)方法
        2.1.5 富油新綠藻營養(yǎng)因子PB實驗設(shè)計
        2.1.6 富油新綠藻顯著營養(yǎng)因子中心合成實驗設(shè)計
        2.1.7 富油新綠藻營養(yǎng)因子最優(yōu)條件的驗證實驗設(shè)計
        2.1.8 富油新綠藻室外連續(xù)培養(yǎng)實驗設(shè)計
        2.1.9 細(xì)胞干重測定方法
        2.1.10 微藻油脂甲脂化及氣相色譜分析法定量分析
    2.2 結(jié)果與討論
        2.2.1 富油新綠藻營養(yǎng)因子PB實驗
        2.2.2 富油新綠藻營養(yǎng)因子中心合成實驗
        2.2.3 富油新綠藻營養(yǎng)因子最優(yōu)條件的驗證實驗
        2.2.4 富油新綠藻室外連續(xù)培養(yǎng)實驗
    2.3 小結(jié)
3 富油新綠藻破壁及雙水相萃取實驗
    3.1 材料與方法
        3.1.1 藻種來源
        3.1.2 實驗儀器
        3.1.3 實驗試劑
        3.1.4 藻種培養(yǎng)方法
        3.1.5 富油新綠藻破壁率中心合成實驗設(shè)計
        3.1.6 富油新綠藻破壁率驗證實驗設(shè)計
2CO₃對雙水相萃取體系影響的實驗設(shè)計'>        3.1.7 乙醇和Na₂CO₃對雙水相萃取體系影響的實驗設(shè)計
        3.1.8 生物柴油生產(chǎn)能力的測定
        3.1.9 微藻破壁率的測定
        3.1.10 蛋白質(zhì)含量的測定
        3.1.11 總糖含量的測定
        3.1.12 葉綠素含量的測定
    3.2 結(jié)果與討論
        3.2.1 富油新綠藻破壁率中心合成實驗
        3.2.2 富油新綠藻破壁率驗證實驗
2CO₃對雙水相萃取能力的影響'>        3.2.3 乙醇和Na₂CO₃對雙水相萃取能力的影響
        3.2.4 不同破壁提油條件對生物柴油生產(chǎn)能力的影響
    3.3 小結(jié)
4 富油新綠藻循環(huán)培養(yǎng)實驗
    4.1 材料與方法
        4.1.1 藻種來源
        4.1.2 實驗試劑
        4.1.3 實驗儀器
        4.1.4 藻種培養(yǎng)方法
        4.1.5 富油新綠藻循環(huán)培養(yǎng)實驗設(shè)計
        4.1.6 DBU對富油新綠藻循環(huán)培養(yǎng)影響的實驗設(shè)計
        4.1.7 細(xì)胞碎片和大分子對富油新綠藻循環(huán)培養(yǎng)影響的實驗設(shè)計
        4.1.8 TIC的測定方法
        4.1.9 葉綠素的測定方法
        4.1.10 DBU的測定方法
    4.2 結(jié)果與討論
        4.2.1 雙水相萃取體系中下相TIC濃度的確定
        4.2.2 萃取體系中的下相對富油新綠藻循環(huán)培養(yǎng)的影響
        4.2.3 DBU對富油新綠藻循環(huán)培養(yǎng)的影響
        4.2.4 細(xì)胞碎片和大分子對富油新綠藻循環(huán)培養(yǎng)的影響
        4.2.5 培養(yǎng)-破壁-提油循環(huán)體系中的物料衡算
    4.3 小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2851306