电渗析技术清洁分离纯化肌氨酸

肌氨酸作为一种高附加值的精细化工产品具有广泛的应用前景。目前肌氨酸的生产过程中存在肌氨酸产品与无机盐的分离过程。传统的分离方法为分步结晶法,存在能耗高、消耗的化学试剂多、污染大等缺点。为实现肌氨酸的清洁生产,本文采用自制电渗析装置对肌氨酸进行分离纯化,考察了操作电流以及溶液起始pH对整个分离效果的影响。结果表明,当操作电流为2 A,起始pH为6.5时,电渗析过程中无机盐的去除率大于99%,其产品得率为71.5%,电渗析工艺生产肌氨酸的能耗为26.4 kW·h·t^-1,总成本仅为311元·t^-1,大大优于传统的生产工艺。由此可见,电渗析工艺可实现肌氨酸产品的节能、环保生产。     

产朊假丝酵母发酵油茶果壳水解液生产木糖醇

目的:本文以油茶果壳为原料,利用产朊假丝酵母发酵油茶果壳木糖水解液制备木糖醇,得到产朊假丝酵母发酵油茶果壳木糖水解液制备木糖醇的最佳工艺条件,为油茶果壳综合开发提供理论依据及数据参考。方法:采用稀硫酸水解油茶果壳半纤维素,利用Ca(OH)2和活性炭对水解液进行脱色脱毒,再利用产朊假丝酵母发酵水解液制备木糖醇,在单因素实验的基础上,通过响应面法设计实验优化油茶果壳木糖水解液制备木糖醇的工艺条件。结果:最佳优化结果为:初始p H值5.68,发酵温度28℃,装液量53.88 mL,接种量为10%,木糖醇得率优化值为(16.56±0.25)%。结论:方差分析结果表明,所选模型具有显著性(p0.05),相关系数R2=0.9523,验证试验木糖醇得率为(16.56±0.25)%,与预测值16.81%的误差仅为1.48%,证明所得模型可信,优化工艺参数切实可行。     

固定化酵母细胞发酵玉米芯酶解液生产木糖醇

用木聚糖酶对玉米芯的自水解液进行酶解以获得可发酵的木糖溶液。该法与直接用酶对玉米芯水解相比,水解速度快,木糖得率较高。所得酶解液发酵木糖醇的性能虽不如纯木糖,但明显优于玉米芯酸水解液。海藻酸钙/壳聚糖(ACA)微胶囊的最佳成膜时间和液化时间分别是18 min和20 min,微胶囊使用的环境pH范围是3～6。用微胶囊固定化细胞发酵玉米芯酶解液,重复培养了8批,平均木糖醇得率为61.4%。     

玉米秸秆半纤维素制备木糖醇的研究

首先采用无污染的碱性过氧化氢法研究了半纤维素的分离与提取,然后对提取的半纤维素分别进行化学水解和酶水解比较,最后研究了水解液发酵制备木糖醇。结果表明,半纤维素分离提取的优化参数为:2%过氧化氢,2%氢氧化钠,加热时间4 h,反应温度75℃。使用CF3COOH水解半纤维素所得木糖含量为67%~73%,水解率为76%~84%,稀盐酸预处理半纤维素再化学水解所得木糖含量高达88%,水解率上升至大约90%。半纤维素的酶水解实验表明,木聚糖酶的水解专一性高于半纤维素酶,木聚糖酶水解率为38%~60%。在水解液发酵实验中,酶水解液的木糖醇转化率高于化学水解液。另外,通过浓缩半纤维素水解液,提高发酵液的木糖初始浓度,有利于菌株生长,可以提高木糖醇转化率。研究对于玉米秸秆半纤维素制备化学品具有一定的指导意义。     

Glucobacter oxydans全细胞直接催化秸秆稀酸预处理水解液产木糖酸

以长期驯化选育得到的耐抑制物氧化葡萄糖酸杆菌Glucobacter oxydans NL71为催化菌株,对全细胞直接催化木质纤维(麦秆)稀酸预处理水解液产木糖酸的工艺进行研究。结果表明:未脱毒水解液对催化反应生产木糖酸具有抑制作用,且随浓度提高,抑制作用增强。提高细胞浓度和提高供氧能力可以有效抵抗麦杆稀水解液的抑制效应。在摇瓶体系中以2 g/L细胞接种量直接催化未经脱毒的麦秆稀酸水解浓缩液,当初始木糖质量浓度超过100 g/L时,细胞的催化性能受到严重抑制,木糖酸得率均低于50%;当细胞接种量提升至8 g/L时,木糖酸得率可以达到85.7%;在机械搅拌式通氧加压反应体系中,采用密封加氧技术对100 g/L木糖浓度的麦秸稀酸水解浓缩液全细胞催化24 h的细胞接种量8 g/L,木糖酸终质量浓度达到103.1 g/L,木糖酸得率可达到93.1%,产生速率为摇瓶体系的1.6倍。     

本期导读

<正>竹笋壳富含半纤维素,是生产木糖和木糖醇很好的原料。我国竹子品种多、分布广,资源丰富,开发利用这种再生速度较快的资源有利于缓解当前我国森林资源质量与产量日趋衰退的不利局面。利用微生物直接发酵半纤维素水解液生产木糖醇,工艺条件温和、能耗低、环境污染小、产品质量安全可靠。《竹笋壳半纤维素水解液的制备》一文对竹笋壳原料进行预处理,并且对水解条件进行优化,在单因素试验基础上     

麦草酸水解及水解液木糖发酵的研究

采用甲酸/盐酸水解体系水解麦草,发现 65℃ 水解 0.5 h 可实现麦草中半纤维素的充分水解。选用热带假丝酵母发酵麦草甲酸水解液制取木糖醇。分别研究了在不同浓度甲酸及甲酸根条件下D-木糖的发酵效果,发现在 2 g/L 的甲酸及 5 g/L 的甲酸根条件下,D-木糖实现发酵并得到最大产率的木糖醇,高浓度的甲酸及甲酸根都会抑制D-木糖的发酵。采用D311型阴离子交换树脂脱除甲酸根,实现了麦草水解液的发酵,木糖醇最高得率为 16.88%(木糖醇/木糖)。     

玉米秸秆稀酸水解与水解液发酵的实验研究

研究了玉米秸秆的稀酸水解性能,考察了底物浓度、反应温度、反应时间、硫酸浓度和秸秆粒径对水解得率和木糖得率的影响.在硫酸浓度为1.0%、水解温度126℃、水解时间1 h、底物浓度为50～80g/L情况下,玉米秸秆的水解得率为21.7%～24.6%,木糖得率为68.0%-77.1%.所得水解液主要成分为木糖和葡萄糖,经处理后可直接用于微生物的发酵培养.     

ORP调控对马克斯克鲁维酵母发酵纤维素水解液的影响

采用通气的方式进行氧化还原电位（oxidation-reduction potential,ORP）调控,研究在添加抑制物条件下Kluyveromyces marxianus 1727-5利用葡萄糖、木糖以及两者混合体系的发酵性能,在此基础上考察了ORP调控策略对玉米秸秆水解液发酵的影响。研究结果表明：在调控ORP策略下,多种混合抑制物对酵母生长代谢造成的损害得以有效改善,细胞活性高,木糖、葡萄糖代谢速率加快。葡萄糖与木糖共发酵时,ORP调控至-150 mV时,葡萄糖发酵时间缩短近30%,木糖醇浓度由3 g·L^-1增加到10 g·L^-1。ORP调控策略也同样能有效缓解玉米秸秆水解液中较高浓度的多种抑制物对酵母细胞的胁迫,ORP为-100 mV时,相比于对照组,在保持终点乙醇不变的情况下,葡萄糖的发酵时间缩短了22%;木糖消耗由4.88 g·L^-1增至10.27 g·L^-1,木糖醇得率也由0.20 g·g^-1提高至0.48 g·g^-1。     

竹笋壳半纤维素水解液的制备

对用来发酵生产木糖醇的竹笋壳半纤维素水解液的制备进行了研究。在水解单因素试验基础上确定因素的合适水平,通过正交试验优化确定了水解条件:硫酸质量浓度0.01 g/m L、温度120℃、时间1 h、液料比(m L/g)8∶1。在该条件下水解木糖得率为69.31%,使半纤维素利用率得以提高。     

双极膜电渗析法连续制备聚合硫酸铁

研究了双极膜电渗析法连续制备聚合硫酸铁（PFS）的工艺。主要考察了电流密度、原料补充液中硫酸亚铁和硫酸的摩尔比以及原料补充液流速对产品PFS各性能指标（盐基度、全铁含量、pH、密度等）和过程能耗的影响。研究结果表明：电流密度从10mA/cm²增加到20mA/cm²时,盐基度从8.59%显著增加到11.32%,去浊率从84.31%逐渐增加到95.34%,但当电流密度大于20mA/cm² 时,盐基度和去浊率稍有下降,过程能耗最高可达4.26kW·h/kg H₂SO₄,酸液罐酸浓度最高可达0.45mol/L;原料补充液中硫酸亚铁和硫酸的摩尔比从2.01增加到4.08时,盐基度从8.69%增加到11.38%,去浊率从94.96%逐渐增加到95.88%,能耗在3.05~3.15kW·h/kg H₂SO₄ 范围内变化,酸液罐酸浓度约为0.38mol/L;原料补充液流速从1mL/min增加到3mL/min时,盐基度从11.52%下降到6.75%,去浊率从95.92%逐渐降低到75.61%,同时,能耗从3.09kW·h/kg H₂SO₄下降到2.77kW·h/kg H₂SO₄。     

石油与煤路线制乙二醇过程的技术经济分析

传统石油制乙二醇（OtEG）路线严重依赖于石油资源且生产成本高，而我国拥有丰富的煤炭资源，使得煤制乙二醇（CtEG）技术日益受到重视。基于全流程模拟结果，对OtEG和CtEG路线进行了详细的技术经济分析。结果表明，CtEG路线单位产品的能耗比OtEG高2.62 t-ce标准煤；但CtEG具有较好的成本优势，约可节省成本802 CNY?t^-1，但其总投资约为OtEG的2.58倍。适当扩大生产规模可明显提高OtEG和CtEG工艺的经济效益，尤其是降低CtEG的总投资。通过分析原料价格波动对两条路线竞争力的影响发现，当油价低于40 USD?bbl^-1(美元/桶)，且煤价高于500 CNY?t^-1时，CtEG与OtEG的生产成本比将高于1.0；当油价高于60 USD?bbl^-1，即使煤价高达850 CNY?t^-1，生产成本比也将低于1.0。此外，CtEG的CO₂排放量和水耗分别比OtEG高约5 t?t^-1和20 t?t^-1。因此，在大力发展CtEG产业的同时，亟需解决其高能耗、高排放等问题。     

Electromembrane processes for waste stream treatment: electrodialysis applied to the demineralization of phenylalanine solutions

The recovery of DL-phenylalanine with the simultaneous removal of salts was obtained at laboratory scale by conventional electrodialysis using CDS and ADP commercial ion-exchange membranes (Solvay). The demineralization ratio (95%) and the amino acid recovery (85%) did not depend on the applied current density. A batch-mode was carried out at 60 mA.cm⁻² without any irreversible sorption effect of the amino acid within the ion-exchange membranes.     

环丁砜萃取精馏过程模拟分析及工艺参数优化

以环丁砜-烃类相平衡数据和NRTL-RK热力学方法为基础，对环丁砜萃取精馏过程进行了全流程模拟和工艺操作参数优化。综合考虑各个操作变量及其关联，提出了基于局部耦合参数迭代优化的整体协同优化的策略。通过文献数据回归和Aspen Plus物性估算系统相结合，补充修正了缺失的模型参数，并以此模拟分析了各关键操作参数对环丁砜萃取精馏过程能耗和分离效果的影响。结果表明：当萃取精馏塔操作压力为0.17 MPa，溶剂回收塔操作压力为0.05 MPa时，贫溶剂最佳温度为100℃，原料饱和气相进料的最佳进料位置为第50块塔板；溶剂回收塔最佳回流比为0.33；最佳进料位置为第6块塔板，汽提水量为2853 kg·h^-1。优化后，装置最小热公用工程由1.158 GJ·t^-1下降至0.802 GJ·t^-1，节能效果显著。     

Separation and concentration of lactic acid by electro-electrodialysis

Reactive extraction combined with a modified two-phase electro-electrodialysis (MTPEED) process shows a strong potential in the recovery and concentration of lactic acid without generating a salt waste. In this paper, an electro-electrodialysis (EED) process was designed with mixed lactic acid and sodium lactate aqueous solution as catholyte to simulate this MTPEED process. The immediate factors affecting the current efficiency, cell voltage and energy consumption were investigated. The optimization of operating conditions was also discussed. The lowest cell voltage was reached when the sodium lactate concentration was about 1.7 mol L⁻¹. The current efficiency was kept near 100% before lactic acid in the catholyte was exhausted. When the current density was 160.7 A m⁻², a representative specific energy consumption of the MTPEED process was 1.404 kWh/kg lactic acid, far lower than 2.961 kWh/kg lactic acid of a comparable EED process with sodium lactate aqueous solution as catholyte. The cell voltage of the MTPEED process was also affected by the phase ratio of the organic phase to the water phase. The lower phase ratio is preferred.     

二氧化碳在双极膜电渗析系统中溶解吸收过程的研究

在二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS）技术中,海水固碳技术绿色环保、安全可靠,具有很好的发展前景。其中,双极膜电渗析法海水固碳技术的关键之处在于二氧化碳在系统中的溶解吸收。考察了结晶器中添加晶种、通气体系成分、模拟烟道气流量、双极膜电渗析装置的电流密度对海水固碳过程中二氧化碳溶解吸收效果的影响,结果表明：系统外加晶种、模拟烟道气作为通气体系时更有利于二氧化碳在双极膜电渗析系统中的溶解吸收,促进碳酸钙生成。在上述基础上,随着模拟烟道气流量的增加,二氧化碳的比吸收速率降低,二氧化碳在溶液中大部分转化成碳酸氢根,碳酸根和碳酸钙的生成速率则会降低;随着电渗析装置电流密度的提高,碳酸氢根、碳酸根和碳酸钙的生成速率均会随之提高。该研究为酸性气体在双极膜电渗析系统中溶解吸收和矿化利用提供了指导。     

Pilot investigation on the treatment of fertilizer manufacturing process effluent using lime and electrodialysis reversal

The treatment of a fertilizer company's effluent was evaluated using lime and electrodialysis reversal (EDR) for phosphate removal, water and chemical recovery, and effluent volume reduction. Phosphate could be reduced from 3 800 to less than 50 mg/1 at pH 8.5 with lime; however, phosphate removal from the lime treated effluent using EDR was poor (75% removal). The EDR product water complied with the requirements for cooling tower make-up except for TDS and phosphates. However, the required specifications should be met using 10 stage EDR.

In addition, plant nutrients (NH₄⁺ NO₃⁻) may be recovered from the brine, which comprised 20% of the initial effluent volume. Membrane scaling was virtually absent. A full scale EDR plant should run well with electrical adjustments and/or frequent acid cleaning. Electrical energy consumption for EDR treatment was found to be 4.5 kWh/m³ feed (pumping costs excluded). The capital cost for a 30 m³/h EDR plant and clariflocculator (PO₄ removal) was estimated at US $750 000.     

煤热解制油和油页岩制油技术评述与比较分析

近年来，以煤热解为龙头制燃料油和油页岩制燃料油作为战略储备能源生产路线得到了快速的发展。评述和比较了典型煤热解制油与油页岩制油技术。对比分析表明：生产每吨燃料油，需消耗11.4 t低阶煤或24.5 t油页岩。煤热解制油水耗是油页岩制油的1.4倍。经济方面，煤热解制油和油页岩制油投资分别为6510和5716元/吨燃料油；生产成本分别为3887和4217元/吨燃料油；通过计算不同原料价格下相对于国际原油价格的盈亏平衡点，得出煤热解制油和油页岩制油的盈亏平衡点分别在59~68 USD·bbl^-1和71~76 USD·bbl^-1之间变化。煤热解制油和油页岩制油路线各有优劣，仍需完善相关技术和延伸产业链，可从干馏炉、系统集成、综合利用、多联产等方面寻求突破。     

硫酸法烷基化工艺在荆门石化的工业应用

中国石化石油化工科学研究院开发的SINOALKY硫酸法烷基化技术在中国石化荆门石化分公司进行了工业应用。200 kt·a^-1烷基化工业装置在未满负荷条件下,烷基化油辛烷值(RON)达到96.6~97.0,酸耗为95 kg·t^-1。该装置具有反应工艺流程简单、操作简单、设备易维护、酸耗低、产品质量稳定的特点。