高油脂微藻筛选及炼制生物柴油效果分析与评价

摘要

随着化石燃料的日益枯竭，现代社会依靠化石燃料的现状遭到了严重的挑战。探寻可再生能源已迫在眉睫。生物柴油被认为是最有望代替化石燃料的可再生能源。由于传统的植物油和动物脂肪的短缺，不能满足生物柴油生产的原料供给。微藻以其高生长速率、高油脂产率和生长空间广阔等优势被认为是最具潜力的生物柴油原料。
　　 本研究旨在筛选出油脂含量高，生物量增长迅速的微藻，作为炼制生物柴油的原料，在此基础上探究微藻高密度养殖方式和异养培养的生长机理，并对微藻的采收技术进行研究，最后以从所选微藻中提取的油脂进行酯交换化反应制取生物柴油，分析其是否符合理想石油代替品的要求，为微藻生物柴油的规模化和产业化提供相关依据。取得的主要结果包括：⑴从斜生栅藻、小球藻、盐藻、盐生杜氏藻、蛋白核小球藻和螺旋藻6株微藻中，经筛选发现小球藻油脂含量最高，生长速度最快，其较适宜的生长温度为30℃，光照强度为6000lux，pH为9.00-10.00。⑵葡萄糖能显著促进小球藻生长，其适宜葡萄糖浓度为556mg/L(0.2g/L碳)，小球藻可利用葡萄糖进行化能异养、光激活异养、光异养及兼养生长，其生长速率大小为:兼养＞光异养＞光激活异养＞化能异养＞光合自养。兼养培养的最大生物量和比生长速率分别是自养培养的8.6和3.4倍，其比生长速率接近于光合自养和光异养培养下的比生长速率之和。葡萄糖主要作为小球藻兼养和光异养培养的碳源，而能量主要源自光。小球藻存在氧化呼吸链代谢途径，其细胞中有琥珀酸脱氢酶和细胞色素氧化酶。⑶正交实验结果表明:聚合氯化铝(PAC)和壳聚糖(CTS)复合使用采收小球藻效果较好，且投加量少。CTS对PAC有助凝作用，两者复合使用可降低絮凝清液中残留Al3+的含量。减少了PAC对微藻的毒性和Al3+对环境的危害作用。两者最优组合为:PAC添加量160mg/L、CTS添加量20mg/L、pH值为5、转速150r/min、藻液浓度OD690=0.450、沉降时间20min。在此条件下絮凝小球藻液，微藻细胞去除率为99.83％，藻液浓缩倍数为14.26。⑷小球藻生物柴油气相-质谱(GC-MS)分析可知:其主要成分为C16和C18，其中饱和脂肪酸甲酯占25.80％，不饱和脂肪酸甲酯占47.09％。小球藻生物柴油的分子结构与Kevin提出的理想化石柴油代替品的分子结构相似，可作为一种理想的可再生能源。

目录

声明

论文说明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 生物柴油概述

1．2．1 生物柴油的优势

1．2．2 生物柴油的国内外研究进展

1．2．3 生物柴油发展的限制因素

1．3 微藻生物柴油概述

1．3．1 微藻生物柴油的优势

1．3．2 产油微藻藻种选育研究进展

1．3．3 微藻培养的研究进展

1．3．4 絮凝沉降法采收微藻技术研究进展

1．4 微藻生物柴油有待进一步研究的问题

1．5 研究目的与内容

1．5．1 研究目的

1．5．2 研究内容

1．5．3 实验设计流程

第二章 能源微藻藻种筛选

2．1 材料与方法

2．1．1 藻种

2．1．2 培养基与试剂

2．1．3 实验仪器

2．1．4 培养条件

2．1．5 实验设计

2．1．6 分析方法

2．1．7 试验装置

2．2 实验结果与讨论

2．2．1 微藻最大吸收波长扫描

2．2．2 生长曲线及比生长速率测定

2．2．3 微藻粗油脂含量测定

2．2．4 小球藻培养条件优化

2．3 总结

第三章 小球藻高密度培养及其非自养生长机理研究

3．1 材料与方法

3．1．1 藻种

3．1．2 培养基与试剂

3．1．3 培养条件

3．1．4 试验设计

3．1．5 样品测定

3．2 结果与讨论

3．2．1 小球藻碳源及适宜碳源浓度选择

3．2．2 小球藻营养方式比较

3．2．3 不同营养方式下小球藻体系pH变化

3．2．4 兼养与光异养碳源试验

3．2．5 呼吸链抑制剂对小球藻生长的影响

3．3 结论

第四章 絮凝法采收小球藻技术研究

4．1 材料与方法

4．1．1 藻种

4．1．2 培养基与试剂

4．1．3 培养条件

4．1．4 试验设计

4．1．5 分析方法

4．2 结果与讨论

4．2．1 PAC和CTS对小球藻的采收效果及其影响因素

4．2．2 CTS和PAC复合使用絮凝效果研究

4．2．3 絮凝后清夜再利用实验

4．3 总结

第五章 小球藻生物柴油制备及其组分分析

5．1 材料与方法

5．1．1 试验材料与试剂

5．1．2 实验设计

5．1．3 分析方法

5．2 结果与讨论

5．3 总结

第六章 结论与创新点

参考文献

致谢

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