膜生物反应器在废水处理中的应用及研究

膜生物反应器是将生物反应器与膜分离技术相结合的一种高效废水处理新技术。介绍了膜生物反应器的类型、特点以及其在处理生活污水、工业废水、垃圾渗透液、粪便污水和中水回用中的研究和应用现状,提出了膜生物反应器所存在的问题及其研究进展。     

生物催化剂酶在高分子改性中的应用

生物催化剂酶用于高分子合成及改性的研究正在成为国外学者的一个新的研究热点，酶催化反应的专一性，高效性，高选择性及反应条件的相对温和性，使酶催化反应在高分子改性领域更具吸引力，为高分子改性开辟了一条更为清洁，更高效的途径。本文综述了近年来酶催化反应在高分子改性方面的研究进展。     

酶的改造及其催化工程应用

酶作为生物催化剂在食品、饲料、化妆品以及医药等诸多领域逐渐发挥重要作用。但是,酶对外界环境如pH和温度等很敏感,而实际的反应条件和生物体的生理环境差异较大,因此酶在实际应用中不稳定、容易失活,催化效率下降。酶的这一特点大大限制了其工业化应用。目前,定向进化、糖基化以及化学修饰等方法被广泛用于酶分子的改造以提高其稳定性、催化效率以及扩大其底物范围。其中,定向进化通过模拟自然进化机制,在体外改造基因从而获得性能优化的酶突变体,已经成为了酶改造的重要技术。在酶的实际应用过程中,介质工程、固定化以及多酶催化体系构建等技术被广泛用于提高酶的催化效率。其中,多酶催化体系由于其底物通道效应可以显著提高级联酶反应的效率而备受关注。本文首先重点介绍了近年酶应用的现状,然后从酶定向进化、糖基化以及化学修饰的角度总结了酶改造的方法,最后从介质工程、酶固定化以及体外多酶催化体系等方面进一步总结了酶实际应用中的催化工程策略。     

微结构的纳米设计膜反应器中的催化

For thermodynamically and kinetically controlled catalytic reactions,the influence of a membrane is discussed. For reactions operating near to the thermodynamic equilibrium,the conversion can be increased if one/all of the products is/are selectively removed in an extractor type membrane reactor. Examples are esterifications,dehydrogenations,and water dissociation using water,hydrogen,and oxygen selective membranes,respectively. For kinetically controlled reactions,i.e. reactions with a very negative free enthalpy,mainly the selectivity can be increased via the control of the partial pressure of the educts by dosing effects using distributor/contactor membrane reactors. Examples are partial oxidations and hydrogenations. In detail,the application of an oxygen transporting perovskite hollow fiber membrane with a nano-designed grain boundary structure in the hydrogen production by thermal water splitting and in the partial oxidation of hydrocarbons as case studies for thermodynamically and kinetically controlled reactions is discussed.     

离子液体及其在生物催化中的应用

综述了在离子液体中酶及完整细胞的生物催化反应的研究状况, 初步总结了影响离子液体中酶催化反应的因素, 离子液体作为绿色反应介质在生物转化工业中将有广阔的应用前景.     

膜反应器在乙苯脱氢反应过程中的应用(英文)

以γ－Ａｌ２Ｏ３微孔陶瓷膜构成膜反应器（ＣＭＲ），使用ＧＳ－０５工业催化剂，在工业过程的操作条件下，研究了乙苯脱氢生产苯乙烯膜的反应规律。与工业上的固定康（ＰＦＲ）过程比较，有膜反应过程产率可提高５％－１０％。在本研究的条件下，股反应的优化实际上就是催化剂反应活性和膜渗透性的匹配。     

分子筛膜反应器的研究进展

分子筛膜具有规整的微孔结构(<1 nm), 耐高温高压、 抗有机溶剂, 在液相和气相小分子分离中受到广泛关注. 分子筛膜可以与催化反应耦合于一体构成膜反应器, 使反应过程与组分分离同时进行, 促进反应平衡移动, 达到反应强化的效果. 本文概述了近十年不同类型分子筛膜反应器在催化反应中的应用研究进展, 并对分子筛膜反应器未来的发展趋势进行了展望.     

多相酶膜反应器合成生物活性二肽

生物活性肽;多相酶膜反应器合成生物活性二肽     

甲烷直接氧化制甲醇：Ⅱ.催化膜反应器（CMR）

采用溶胶－凝胶（Ｓｏｌ－Ｇｅｌ）法制备了微孔结构均匀的“ＳｉＯ２／陶瓷”膜和“Ｍｏ－Ｃｏ－Ｏ／ＳｉＯ２／陶瓷”催化功能膜，并用ＸＲＤ、ＳＥＭ和孔径测定等技术进行了表征。在常压，５００～７００℃的条件下，在催化膜反应器（ＣＭＲ）中考察了甲烷氧化制甲醇的反应。在相似的反应条件下（转化率为１．０％），用ＣＭＲ（甲醇选择性１?．２％）可获得较固定床反应器（甲醇选择性４．５％）高得多的甲醇选择性。     

固定化酶微反应器的制备及应用

固定化酶微反应器是将生物分子固定技术与生化微反应相结合制备的一种固定化催化装置。这种微型化的反应系统由于兼具固定化酶的特异性催化、可重复利用及微分析的低消耗、易分离等优点,在生命科学如蛋白质组学、酶抑制剂的筛选、生物催化等领域具有非常重要的作用。固定化酶微反应器的性能与其制作方法关系密切。本文着重从酶与固定化载体结合方式的角度,对近年来固定化酶微反应器的各种制备方法和应用进行了较为详细的评述。重点讨论了各种方法的优缺点和最新的发展情况,并对其发展前景进行了展望。     

Modeling of Fischer-Tropsch Synthesis in a Slurry Reactor with Water Permeable Membrane

Fischer-Tropsch synthesis is an important chemical process for the production of liquid fuels and olefins. In recent years, the abundant availability of natural gas and the increasing demand of olefins, diesel, and waxes have led to a high interest to further develop this process. A mathematical model of a slurry membrane reactor used for syngas polymerization was developed to simulate and compare the maximum yields and operating conditions in the reactor with that in a conventional slurry reactor. The carbon polymerization was studied from a modeling point of view in a slurry reactor with a water permeable membrane and a conventional slurry reactor. Simulation results show that different parameters affect syngas conversion and carbon product distribution, such as the hydrogen to carbon monoxide ratio, and the membrane parameters such as membrane permeance.     

氧渗透膜反应器的烷烃氧化脱氢

研究了乙烷和丙烷在催化膜反应器中的氧化脱氢反应．所用的膜材料为La2Ni0.9V0.1O4＋δ和Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ．为了平衡氧气通量和额外的均匀气相反应,实验选择在中温段进行（550或者650℃）．实验结果表明膜的氧渗透通量和膜表面上主要激活烷烃的活性位在获得高的烷烃转化率过程中起决定性作用．乙烷和丙烷的氧化脱氢实验数据均符合Mars-van Krevelen机理,其中烷烃和膜表面的晶格氧反应产生相应的烯烃．同时证明了气相和膜表面的氧浓度是决定烯烃选择性的关键．     

复合纤维素膜固定化胰蛋白酶反应器及其应用于蛋白质酶解

合成了甲基丙烯酸缩水甘油酯-纤维素复合膜,并以此膜为基质共价键合固定化胰蛋白酶,以N-苯甲酰-L-精氨酰乙酯(BAEE)为底物,应用高效液相色谱系统测定了酶固定化膜柱的催化反应特性。研究结果表明:温度、pH值、离子强度、有机溶剂及蛋白变性剂等都对固定化酶的活力有一定的影响。在最适条件下,固定化胰蛋白酶的活力为17800U/g干膜,蛋白载量为3.6mg/g(≈0.15μmol/g)干膜,活性回收率达到52%.固定化酶表现出较高的使用和储藏稳定性,在40℃下,水解BAEE底物24h活力无显着变化。固定化酶膜柱在4℃冷藏保存100d仍保存90%以上的水解活力。固定化酶反应器被应用于蛋白质酶解的肽谱实验。     

可变孔径膜及其应用

可变孔径膜是一类全新的选择性分离膜,其对物质的分离机制不同于目前一般的膜分离过程。在分离过程中,随着外界条件(如 pH 值、形成配合物、外加电场等)的变化,一这种膜的孔径或透过通道能够发生可控性变化,从而有效地对透过组分进行选择性分离。本文介绍了膜孔径变化的原理、膜材质选择与结构设计,以及可变孔径膜的应用。     

Nanomolar Level Amperometric Determination of ATP Through Substrate Recycling in an Enzyme Reactor in a FIA System

Abstract

ATP, adenosine-5′-triphosphate, was determined by recycling in an enzyme reactor with co-immobilized pyruvate kinase and hexokinase in the presence of glucose, NAD⁺, and phosphoenolpyruvate, PEP. Recycling produces glucose-6-phosphate which is converted to an equivalent amount of NADH by glucose-6-phosphate dehydrogenase. The NADH is detected at a graphite flow-through electrode modified with an adsorbed 3,3′-bis(benzo[a]phenoxazin-7-ium, 5-amino-9-(diethylamino))1,4,N,N′-diamidobenzene, BPT. Oxidation of NADH takes place at 0 mM vs Ag/AgCl due to the adsorbed phenoxazine. The amplification factor is directly proportional to the residence time in the reactor and it is increased as the flow rate decreases; it becomes350 at a flow rate of 0.07 ml/min. The amplification factor can be increased further by a controlled stop-time recycling; it became 1200 at a stop-time of 12 min. A theoretical expression for the amplification factor was derived and it shows that the amplification depends o n the residence time and the pseudo-first order rate coefficients of the recycling enzyme systems. The response was linear over more than three decades, from 1 nM to 5 μM ATP. The detection limit, 1 nM ATP was set by cofactor impurities in the reagent rather than by system sensitivity or noise.     

Studies of the Methane Steam Reforming Reaction at High Pressure in a Ceramic Membrane Reactor

The effects of temperature and pressure on the steam reforming of methane 3H2+CO) were investigated in a membrane reactor (MR) with a hydrogen permeable membrane. The studies used a novel silica-based membrane prepared by using the chemical vapor deposition (CVD) technique with a permeance for H2 of 6.0×l0-8 mol·m-2·s-1·Pa-1 at 923 K. The results in a packed-bed reactor (PBR) were compared to those of the membrane reactor at various temperatures (773-923 K) and pressures (1-20 atm, 101.3-2026.5 kPa) using a commercial Ni/MgAl2O4 catalyst. The conversion of methane was improved significantly in the MR by the countercurrent removal of hydrogen at all temperatures and allowed product yields higher than the equilibrium to be obtained. Pressure had a positive effect on the hydrogen yield because of the increase in driving force for the permeance of hydrogen. The yield of hydrogen increased with pressure and reached a value of 73×10-6 mol·g-1·s-1 at 2026.5 kPa and 923 K which was higher by 108% than the value of 35×10-6 mol·g-1·s-1 obtained for the equilibrium yield. The results obtained with the silica-based membrane were similar to those obtained with various other membranes as reported in the literature.     

在透氧膜反应器中进行甲烷氧化偶联反应的研究

 混合导体透氧膜是一类同时具有电子和氧离子两类导电性的陶瓷膜．在高温下，氧会以氧离子的形式透过透氧膜，因此在膜表面存在丰富的氧物种（O－，O－2，O2－2和O2－），这些氧物种能够提高甲烷氧化偶联（OCM）反应的C2选择性．采用挤压的方法制备出致密的Ba0．5Sr0．5Co0．8Fe0．2O3－δ（BSCFO）透氧膜管，并考察了此透氧膜管对OCM反应的催化性能．发现BSCFO的C2生成速率比La0．6Sr0．4Co0．8Fe0．2O3－δ（LSCFO）和La－Ba－Co－Fe－O（LBCFO）要高得多，其原因主要是由于BSCFO中的氧空缺浓度比较高．高的氧空缺浓度不仅能够加速氧离子的传输，而且能够提高甲烷分子的活化速度，所以BSCFO具有比LSCFO和LBCFO更好的催化性能．C2生成速率随着反应温度及原料气中甲烷浓度的升高而升高，C2选择性取决于氧离子结合与OCM反应竞争的结果，高的氧离子结合速率会降低C2选择性．甲烷转化率随着富氧侧氧分压的升高而升高，但C2选择性则随着氧分压的升高而降低．这说\r\n明在OCM过程中气相反应起着重要的作用．     

共沉淀镍催化剂用于膜反应器中高碳烃类燃料水蒸气重整反应

 采用共沉淀法制备了NiO/La-Al2O3催化剂,利用低温N2物理吸附、程序升温还原、 H2-O2化学吸附和X射线衍射对催化剂进行了表征,并将该催化剂应用于Pd膜反应器中高碳烃类燃料水蒸气重整反应. 结果表明,催化剂中NiO与载体间存在较强的相互作用. 与常规固定床反应器相比,在膜反应器中,由于高渗透性能的Pd金属复合膜能选择分离氢气,结果氢气产率得到了明显的提高,甲烷的生成得到了有效抑制,并且在接近实用的反应条件下,依然能够得到高的氢气产率和回收率. 高碳烃类燃料水蒸气重整反应制氢的过程可以在一个膜反应器中,利用一种催化剂在反应温度低于823 K的温和条件下实现.