维生素B2废水培养富油微藻及其膜浓缩分离

摘要

随着经济的飞速发展,生物柴油作为石化燃料的替代能源引起各国的重视。在生产生物柴油的众多原料中,微藻因其具有生物量大、生长周期短、易培养以及含有较高脂类物质等优点,成为制备生物柴油的理想材料,具有广阔的开发利用前景。利用废水来培养富油微藻,处理废水同时降低了微藻的生产成本,成为解决生物柴油原料供应不足问题的可行方案之一。
　　维生素B2的生产所排放的污水包含了大量的营养物质,这些营养物质可以用于培养微藻。本课题研究了经过驯养的蛋白核小球藻在稀释的废水中移除化学需氧量(COD)、氮和磷,并通过控制培养条件,提高藻细胞中的含油率;采用膜技术对微藻进行了分离浓缩的研究,分别采用了不同的膜材料来过滤小球藻,并比较了超滤和微滤膜的分离效果。实验主要结论如下:
　　1、当废水稀释比,光照强度,培养温度以及二氧化碳浓度分别为0.05,5000Lux,28℃,5％时,COD去除效率达到89.2%,总氮和总磷的量分别减少64.52%和82.20%。经过二次培养后,废水中COD的含量降低到100mg/L以下,满足国家废水排放一级标准。另外,小球藻生物量可以达到1.25g/L,其油脂含量达到38.27%。因此,小球藻可以用于移除含盐废水的营养物质,并生成富含可用于制备生物柴油油脂的微藻细胞。
　　2、三种不同材料膜Polysulphone(PS,MWCO=100,000),Fluoro polymer(PVDF,MWCO=100,000)和Regenerated cellulose acetate(RCA,MWCO=10,000)的渗透通量随着跨膜压力的增加而增加,当错流速率增加,PVDF膜的水通量的改善最为明显,这可能是因为污染物在这种膜表面的吸附最弱。亲水性的RCA膜和PS膜与PVDF膜相比,最不容易受到污染。为了最大量的恢复初始水通量,使用了NaOH,NaOCl和Ultrasil10三种化学试剂清洗污染后的膜,结果显示,Ultrasil10比其他两种清洗剂的效果更好。
　　3、料液温度,跨膜压力(TMP),体积浓度(VCF)和错流速率对微滤膜(FS40PP,FS61PP和ETNA10PP)和超滤膜(MFP2,MFP5和MFP8)的过滤效果影响较大。渗透通量随着料液温度的增加而增加。增加跨膜压力,水通量也逐渐增加,直到一个稳定状态,更高的跨膜压力甚至导致水通量减少。错流速率越大,越可以有效的防止颗粒在膜表面堆积,因此水通量更高。尽管在过滤过程中,ETNA10PP膜的污染比其他几种膜要小得多,但是这种膜的最终水通量仍然不高。虽然微滤膜孔径较大,但是本研究并没有发现微滤膜的渗透通量比超滤膜高。

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第1章 文献综述

1.1微藻与废水处理

1.2 微藻处理废水方法

1.3藻类生产生物柴油的优势

1.4 微藻细胞中不饱和脂肪酸的合成途径

1.5影响微藻生长和油脂积累的因素

1.6 微藻在制取生物柴油方面的研究进展

1.7 微藻的采收

1.8 微藻膜浓缩法

1.9 本工作的意义和主要研究内容

第2章 分析方法

2.1 油脂的提取方法

2.2 油脂成分的测定方法

2.3 废水主要污染成分测定方法

第3章 维生素B2废水培养富油微藻

3.1 实验材料及仪器

3.2 实验原理

3.3 实验方法

3.4 实验结果与讨论

3.5 本章小结

第4章 小球藻超滤过程中膜材料的选择

4.1 实验材料及仪器

4.2膜污染阻力

4.3 实验方法

4.4 实验结果与讨论

4.5 本章小结

第5章 小球藻过滤过程中超滤膜和微滤膜的比较

5.1 实验材料及仪器

5.2 实验装置及流程

5.3 实验方法

5.4 实验结果与讨论

5.5 本章小结

第6章 结论与建议

6.1结论

6.2建议

参考文献

硕士期间发表的论文

致谢