凝胶改性基底微藻细胞黏附特性及热力学分析

为强化微藻生物膜成膜过程中藻细胞与基底黏附,同时解决藻细胞残留造成的基底重复利用性差的问题,用聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)温缩型凝胶修饰基底。傅里叶红外光谱分析改性表面化学特性;结合微藻培养温度给出适宜藻细胞黏附的基底浸润特性;通过构建热力学模型,明晰温度对藻细胞与温缩型凝胶改性基底界面作用自由能的影响规律,结果表明,随温度从15℃升高到30℃,藻细胞与改性基底的界面作用自由能变从-39 mJ·m-2变化到-67 mJ·m-2,即黏附能力随温度升高而增强。黏附实验表明,随温度从15℃升高到30℃,温缩型凝胶改性基底的藻细胞黏附密度提高了50%,这与热力学模型预测结果吻合,说明该模型对分析温缩型凝胶改性基底藻细胞黏附有重要指导意义。     

微型流化床-快速过程红外热分析仪对CaCO_3热分解的动力学研究

本文使用程序升温热重分析仪和自主开发的微型流化床(MFB)一快速过程红外(IR)热分析仪进行CaCO_3热分解动力学的实验研究。通过MFB-IR系统实验获得的碳酸钙分解活化能为107.7 kJ/mol,处于文献报道的范围之内;反应动力学模型符合形核与成长(n=2/3)模型。当转化率小于30%时,通过MFB-IR系统获得的CaCO_3分解活化能与热重较一致,但在转化率大于30%情况下,MFB-IR中获得的分解活化能随转化率的变化比热重分析所得活化能变化明显。同时,其活化能数值小于通过热重分析仪实验获得的数值。     

壁载纤维素酶微反应器内传递及转化特性

壁载纤维素酶微反应器能够实现纤维素类生物质水解制备葡萄糖,为后续微生物能源转化提供原料。本文对壁载纤维素酶微反应器内羧甲基纤维素模型化合物的酶解糖化进行了实验与模拟研究,获得了内表面结构对微反应器物质传递及酶解反应的影响规律。模拟结果表明,相较于等边三角形、半圆形等内表面结构,设置高矩形结构对微反应器内葡萄糖生产的促进显著。此外,具有高矩形结构的微反应器单位压降下的出口葡萄糖浓度最高,有利于实际应用。相较于增加表面结构尺寸,减小结构间距具有更好的强化效果。在最适表面结构参数下,对于不同黏度的酶解反应,出口平均葡萄糖浓度的提升率均高于7.0%。     

稻杆的热溶剂提质及多级分离

采用1-甲基萘(1-MN)为溶剂,在不同温度下(250、300、350 ℃)对稻秆进行热溶剂提质及多级分离,获得3种主要固体产物:低分子量萃取物(soluble)、高分子量萃取物(deposit)和萃取残渣(residue),以及少量气体产物和液体产物。对各组分的元素组成、化学结构、物理化学特性等进行了详细分析,并采用ICP-MS测定了其碱金属和碱土金属(AAEM)含量。结果发现,低分子量萃取物收率随着温度的升高而增大,350 ℃时碳基收率达到33.48%。3种固体产物的碳含量和氧含量随着温度的升高而分别升高和降低,350 ℃时soluble、deposit的碳含量分别高达82.36%、80.59%,氧含量分别低至9.50%、12.03%,稻杆原样中高达86.99%的氧以H₂O或CO₂的形式释放。soluble几乎无灰,deposit的灰含量也低于1.50%。3种固体产物的高位发热量显著高于稻杆原样。FT-IR结果表明,稻杆热溶剂处理过程中除发生了脱水反应、脱羧基反应外,还有明显的芳香化反应。soluble和deposit的Na、Mg和K含量极低,而且随温度的升高其含量逐渐降低。总之,热溶剂提质及多级分离法实现了温和条件下的生物质脱水脱氧提质,并获得低灰低氧含量、高碳含量和发热量的多种产物,此方法有较好的应用前景。     

低阶煤与生物质在热溶剂提质萃取过程中的相互作用（英文）

作者前期工作中提出了一种针对生物质废弃物或低阶煤的热溶提质萃取方法,该方法可以在350℃下实现生物质或低阶煤的提质及多级分离,获得高附加值的萃取物。与生物质的热溶提质萃取比较,低阶煤的萃取物收率较低。本研究提出对生物质和低阶煤混合物进行热溶提质萃取,通过两者的物理化学相互作用,来提高其萃取收率。研究结果表明,对两者混合物热溶剂提质分离得到萃取物的产率及元素组成与理论计算结果略有不同,理论计算结果是假设生物质与煤之间无交互作用而得到的。煤中的矿物质对生物质热分解起催化作用,导致收率有所增加。煤、生物质及其混合物通过热溶剂提质分离得到的萃取物的元素组成、分子量分布、化学结构、热分解和热塑性非常相似。总体而言,低阶煤与生物质在热溶剂提质萃取过程的交互作用较小。但是,本研究证明了热溶提质萃取方法不仅适用于煤或生物质,也适用于它们的混合物。这意味着热溶剂提质萃取法可以在不改变任何工艺条件参数的情况下,以煤、生物质及其混合物作为原料。     

酸洗脱灰及离子交换对低阶煤热溶剂提质分离的影响

采用酸洗脱灰、酸洗和Na/Co离子交换对两种低阶煤(MM和LY)进行预处理,然后以1-甲基萘为溶剂对预处理煤进行热溶剂提质萃取,把煤分成提质煤(UC)、高分子量萃取物(deposit)和低分子量萃取物(soluble)3种主要固体组分,以及少量水和气体产物。结果表明,通过脱灰和离子交换均提高了两种萃取物的收率及碳含量,并明显促进了煤中含氧官能团的脱除。脱灰后MM煤的高分子量萃取物收率从3.5%增加到9.5%,Na离子交换LY的低分子量萃取物的碳含量高达85.3%、氧含量低于6.4%。离子交换对两种萃取物的物理化学性质有明显的影响,Na+的影响尤为显著。酸洗脱灰和离子交换对低阶煤热溶剂提质萃取有明显促进作用。