磁性全細胞催化劑的制備及其催化餐飲廢油制備生物柴油的應用研究.pdf

1、生物柴油作為一種清潔的可再生能源，越來越受到國內外學者的關注。制備生物柴油最主要的障礙是原料油成本過高，而利用餐飲廢油作為原料制備生物柴油能夠極大地降低生產成本并減少環(huán)境污染。制備生物柴油的傳統(tǒng)方法主要有化學催化法和酶催化法，其中酶催化法以其反應條件溫和、低污染及副產物甘油易分離等優(yōu)點，越來越受到人們的關注，但高成本及復雜的脂肪酶制備工藝，成為利用酶法生產生物柴油的主要障礙。直接利用微生物細胞作為催化劑制備生物柴油，能夠避免脂肪酶復雜的

2、分離純化過程，從而達到降低成本的目的。本研究開發(fā)了一種適用于餐飲廢油原料、成本低廉且易于回收的全細胞催化劑，并研發(fā)了及與之相關的連續(xù)化生物柴油生產工藝。主要研究內容和獲得的結果如下：
　　1．從長期被油脂污染的土壤中篩選出了一株高產脂肪酶細菌CY-39。該菌具有很強的細胞催化活性，能直接作為全細胞催化劑催化餐飲廢油制備制備生物柴油，最高轉化率為71.4％。經過形態(tài)觀察和16S rDNA同源性序列比對，初步鑒定為門多薩假單胞菌（Ps

3、eudomonas mendocina），并進一步研究了其生長和酶學特性。
　　2．分別利用紫外、甲基磺酸乙酯及二者的復合誘變方法對菌株CY-39進行誘變育種，在野生菌株CY-39的基礎上獲得了一株高催化性能及高遺傳穩(wěn)定性的突變菌株UE-7，該突變菌株催化餐飲廢油時，反應完成后反應物中甲酯濃度達到了76.8%。
　　3．分別以聚苯乙烯和殼聚糖結合超順磁性納米顆粒Fe3O4以包覆法固定化誘變菌株UE-7細胞制備成兩種超順磁性全

4、細胞催化劑。對這兩種全細胞催化劑進行比較，超順磁性殼聚糖全細胞催化劑表現(xiàn)出較高的催化性能和穩(wěn)定性。利用X射線衍射、環(huán)境電鏡掃描和震動樣品磁強儀對催化劑進行表征研究。
　　4．對超順磁性全細胞催化劑的種子培養(yǎng)條件（碳源、氮源）、轉酯化條件(溫度、pH、醇油比、催化劑量、含水量)及其它影響因素（金屬離子、表面活性劑）進行了優(yōu)化。在最佳條件下，轉酯化得到反應物中最高甲酯含量為82.6%，并且催化劑具有很強的再生性，經過6個批次的反復轉酯

5、化和再生培養(yǎng)，能保持初始催化活性的92.4%。
　　5．針對磁性全細胞催化劑特性，設計出了適用于該催化劑的磁性流化床反應系統(tǒng)，并通過參數(shù)優(yōu)化，確定了反應器的最佳運行條件：反應物流速17.5ml/min；磁場強度110 Oe；醇油比4:1，分三步流加甲醇，每次流加量為1.33:1；反應時間47h。以廢油脂為原料進行連續(xù)轉酯化反應，甲酯濃度可達到83.4%，經過8批次（376h）的反應后，甲酯濃度仍能達到68.3%。最后研究了磁性催化