微藻培养的光生物反应器

微藻能有效利用光能、ＣＯ2 和无机盐类合成蛋白质、脂肪、碳水化合物以及多种高附加值生物活性物质 ,可以培养微藻来生产健康食品、食品添加剂、动物饲料、生物肥料及其他天然产品。另外 ,近年来分子遗传学和基因工程研究证实 ,大肠杆菌的载体和启动因子往往可以适用于蓝藻 ,尤其是单细胞蓝藻的转基因 ,这使得蓝藻基因工程得到了较快的发展 ,利用藻类为宿主的基因产物的生产也日益受到关注 ,因此微藻的培养受到广泛重视。微藻的生长方式决定光照在反应器中的重要性。除了一些能完全自养的微藻培养可以在无光照条件下进行[1](此时反应器可以…     

用于微藻培养的气升式光生物反应器

基于微藻光自养培养特性 ,构建了具有较大面积体积比的 15 L内外光源相结合的气升式光生物反应器 ,考察了两种不同形态藻细胞培养体系中 ,光强随细胞浓度及光程距离衰减的规律 ,得到了描述光衰减的数学关系式 ,即在鱼腥藻 712 0培养体系中为 I=I0 exp[- (0 .0 131+0 .987OD750 )·L],在聚球藻 70 0 2培养体系中为 I=I0 exp[- (- 0 .0 2 39+0 .0 777OD750 )·L],并据此对培养过程中光强沿反应器径向的动态分布情况进行了估算。在该反应器中进行了鱼腥藻 712 0和聚球藻 70 0 2两种蓝藻的光自养培养 ,藻细胞培养终密度分别达到 1.5 3g/ L和 3.4g/ L ,体积产率分别为 0 .31g L-1d-1和 0 .5 7g L-1d-1,说明该反应器适合于微藻的高密度培养     

微藻光生物反应器应用研究

选择三种海洋微型藻,叉鞭金藻、扁藻和塔玛亚历山大藻,在自行研制的光生物反应器中进行人工培育繁殖,采用不同光照强度和搅拌速度,测试光生物反应器应用于海洋微藻人工培育的效果。研究结果表明:这三种海洋微型藻在研制的生物反应器中细胞均能快速分裂增长,细胞增殖的浓度比在自然条件培养的同种藻的细胞增殖浓度要高1-2倍。并验证该光生物反应器的光照强度和搅拌强度可以根据微藻实际生长需要而调整到最佳状态,扁藻、叉鞭金藻、塔玛亚历山大藻分别在光照强度10000Lx±300Lx、5000Lx±300Lx、3000Lx±300Lx时生长最好。高转速和连续搅拌不利于塔玛亚历山大藻细胞增殖,增殖慢、藻浓度不高。     

海洋微藻培养及光生物反应器的研究进展

概述微藻的特点及国内外应用现状,重点讨论培养微藻的条件及不同类型光生物反应器的特点。     

管道式微藻光生物反应器设计

设计了一种实验室200 L规模的管道式微藻光生物反应器,包括不锈钢底座及支架、光反应管、溶氧解析槽、循环系统、进气系统、光照系统及清洗装置。光反应管采用有机玻璃材质,管径10 cm。反应器的有效容积为200 L,采用日光灯灯组为光源系统,以低速离心泵配合变频器控制循环流速,以鼓入空气或二氧化碳微泡形式补充碳源,采用自制的微藻附壁清洗器,能方便、快速清洗光反应管内壁。实验证实,利用此装置培养微藻明显优于传统小规模的三角瓶微藻培养。     

光生物反应器对工业锅炉烟道尾气中二氧化碳的利用

比较了工业化光生物反应器培养微藻的3种主要CO2利用方式,阐述了工业锅炉烟道尾气所含多种重金属元素会在藻液中形成重金属离子,微藻在吸收CO2的同时也吸附重金属离子的机理.指出当重金属离子在藻液中积累到一定浓度时会造成光生物反应器的微藻生长系统崩溃,不能直接采用工业锅炉烟道尾气作为工业化封闭式光生物反应器培养微藻系统的碳源供给方式.     

光生物反应器中微藻生长影响因子研究进展

回顾了光生物反应器中微藻生长影响因子研究的总体情况,通过对其影响因子的系统分析得出,光照对微藻生长起着主要限制作用;二氧化碳、温度、营养盐及水动力特性对微藻生长影响较显著,各因子均存在一定的范围的适宜值能促进微藻生长;溶解氧和pH等因子也对微藻生长有一定影响,但其作用程度相对上述因子较低。目前研究所存在的问题有:1相关影响因子对微藻生长影响的内在机理和定量描述尚不完全;2各影响因子间均存在着一定的内在联系与相互作用,目前所展开的综合研究较少;3缺乏对光生物反应器制作材料的优化筛选及其与微藻生长影响的关系。     

光生物反应器中微藻生长影响因子研究进展

回顾了光生物反应器中微藻生长影响因子研究的总体情况,通过对其影响因子的系统分析得出,光照对微藻生长起着主要限制作用;二氧化碳、温度、营养盐及水动力特性对微藻生长影响较显著,各因子均存在一定的范围的适宜值能促进微藻生长;溶解氧和pH等因子也对微藻生长有一定影响,但其作用程度相对上述因子较低。目前研究所存在的问题有:1相关影响因子对微藻生长影响的内在机理和定量描述尚不完全;2各影响因子间均存在着一定的内在联系与相互作用,目前所展开的综合研究较少;3缺乏对光生物反应器制作材料的优化筛选及其与微藻生长影响的关系。     

微藻培养光生物反应器内传递现象的研究进展

微藻规模化培养过程中光生物反应器内传递现象是影响微藻的生长及产量的重要因素。本文重点综述了光生物反应器内传递现象（光传递、传热、传质和传动量传递）及其数学模型研究进展,分析了光生物反应器结构和尺寸对光传递和传质的影响,总结影响各传递现象的重要参数,如光吸收系数、体积传质系数等,为高效光生物反应器的设计、优化及放大提供了参考依据。     

紫球藻的光生物反应器培养

利用光生物反应器就碳源及其供给形式、光强和反应器的操作条件等影响紫球藻生长的因素进行了研究.结果表明:反应器良好的液体循环速度有助于培养液中每个细胞对光能的吸收利用,使紫球藻细胞可以获得较大的生长速度;利用CO2为碳源可以获得比利用NaHCO3更大的生长速度,有效地提高了紫球藻的生物量产量.在本实验条件下,细胞的生长速度和生物量产率分别达到了0.952 d-1和42.31 g/(m2.d).     

序批式光生物反应器中光合细菌跨膜传输及产氢特性

以沼泽红假单胞菌CQK-01为实验菌种,研究了序批式光生物制氢反应器不同初始底物浓度和初始pH值对光合细菌葡萄糖跨膜传输速率、细胞膜渗透性及产氢性能的影响,计算了光合细菌细胞膜对葡萄糖的渗透系数。结果表明光合细菌细胞膜对底物渗透性及传输速率的影响随菌体生长环境及时间而异;在初始底物浓度较低时,葡萄糖最大跨膜传输速率随初始底物浓度的增大而增大,并在75mmol.L-1时取得最大值,而不同初始底物浓度下光合细胞膜对葡萄糖的最大渗透系数都约为250cm3.(gDW)-1.h-1;但高底物浓度下葡萄糖跨膜传输速率减小,最大渗透系数在150mmol.L-1时仅为116cm3.(gDW)-1.h-1;当培养基初始pH值为7.0时,光合细菌细胞膜对葡萄糖的渗透性最佳,葡萄糖跨膜传输速率最大为9.74mmol.(gDW)-1.h-1;实验工况下光合细菌平均产氢速率最大为0.26mmol.L-1.h-1,产氢得率最高为0.63molH2.(molglucose)-1。     

Estimation of optimal performances in concentric-tube thermal diffusion columns of various devices

The separation theories of thermal diffusion in various concentric-tube columns, such as open, wired and rotated wired devices, were extended for whole range of concentration and the performances have been compared with different flow-rate range operations. The advantage of the insertion of a wire spiral, having a diameter equal to the annular space, between the two concentric tubes is to reduce the strength of convective flows, resulting in decreased the remixing effect. On the other hand, rotating the tubes in a wired column can either produce the cascading effect, or suppress the strength of natural convection, resulting in enhanced separation efficiency. Under lower follow-rate operation, the wired column with both tubes rotated in opposite directions is recommend to be employed, while under higher flow-rate operation, the wired column with one tube (either hot or cold tube) rotated is preferred to be used. For highest flow-rate operation, all improved columns are not recommended to be employed any more, and in this case the stationary column without a wire spiral is instead to be used.     

Enrichment of heavy water in rotated wired concentric-tube thermal diffusion columns

The enrichment performances of heavy water in various concentric-tube thermal diffusion columns, such as open, wired and rotated wired devices, have been compared with different flow-rate range operations. It was found that the operation with a wire spiral inserted in the annular spacing and with tubes rotated in opposite directions will reduce the remixing effect and enhance the cascading effect, respectively, resulting in improved the separation.     

光生物反应器加热系统的设计与应用

针对微藻在生长过程中对温度要求较高,需要保持在适宜的温度范围内,设计了以Siemens S7-200 PLC组成微藻光生物反应器的控制系统。该光生物反应器加热系统利用温度传感器采集藻液中温度信号,将信号输入到PLC中。PLC对温度信号进行运算,输出信号控制加热棒工作,实现了藻液冬季温度的自动恒温控制。经过试验表明,该加热系统在藻液温度设定值为30℃时,温度超调不超过1.5℃,超调量小于7.5%,静差小于±0.5℃,具有控制精度高、稳定性好的优点。光生物反应器采用该加热系统后,藻液的光密度由0.29增长到1.28,污水中的COD的去除率达到79.3%,TN的去除率达到65.07%,TP的去除率达到83.03%,因此该光生物反应器加热系统可以用于微藻的培养,并且微藻在光生物反应器内对污水的处理效果较好,具有良好的应用前景。     

一种新型自吸式喷嘴喷射性能初步研究

建立实验装置,研究一种带凸形圆环结构的新型自吸式气液二相喷嘴的吸气溶氧性能。以吸上真空度和溶解氧为目标,考察喷射口直径、凸形圆环缩颈直径与喷射口直径比、锥形喷射口与凸形圆环缩颈上端间距离等参数对喷嘴喷射性能的影响,并与普通喷嘴对比。结果表明:上述3个参数均能影响溶氧能力,而喷射口直径、凸形圆环缩颈直径与喷射口直径比则主要影响吸上真空度;相同液体流量下,新型喷嘴吸上真空度和溶氧能力均好于普通喷嘴;较优的结构参数是喷射口直径D、凸形圆环缩颈直径与喷射口直径比为1.2、锥形喷射口与凸形圆环缩颈上端间距离则为4D。     

Preliminary experiment of surface hardening of polymers by glow discharge polymerization

Polymers including polyethylene, polycarbonate, and polytetrafluoroethylene were modified by glow discharge polymerization to enhance surface hardness. The surface hardness of the polymer substrates could be improved by glow discharge polymerizations of silicon-containing compounds. The mixture of tetramethylsilane (TMS) and oxygen was more effective than tetramethoxysilane to improve the surface hardness. The surface hardness improved by the glow discharge polymerization strongly depended on the nature of the polymer substrates to be modified. The adhesion between polymer films prepared from the TMS/O₂ mixture by glow discharge polymerization and the polymer substrates was good.     

Heat integration and operational optimization of an austenitization furnace using concentric-tube radiant recuperators

This paper presents a model-based study of the impact of implementing radiant (radiation-dominated) concentric-tube recuperators on fuel use in an indirectly-fired industrial heat treating (austenitization/quench hardening) furnace. The recuperators recover some of the waste heat from the burner exhaust to preheat the inlet air to the burners, thus reducing the amount of fuel required for combustion. The novelty of this work consists of developing a physics-based model of a recuperator, which captures local gas-to-surface convective heat transfer and long-range surface-to-surface radiation interactions, and using the model to analyze and optimize the energy use of the furnace. An iterative algorithm is proposed to solve the poorly-conditioned energy balance equations. The steady-state system operation is optimized using surrogate models. Extensive simulation studies demonstrate that heat integration reduces fuel consumption significantly without affecting product quality. © 2018 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 65: e16414 2019     

天然高分子絮凝剂仙人掌絮凝性能的初步研究

研究了天然高分子絮凝剂仙人掌的絮凝性能,标准水样用高岭土配制。分别处理较高浊度(100~200NTU)和低浊度(20~50NTU)的标准水样,结果表明,仙人掌絮凝剂对浊度的去除率比较高,最终的出水浊度可以达到5NTU。仙人掌絮凝剂的最佳用量与AlCl3·6H2O相比仅仅高一点。可以推测,仙人掌组分中的非极性成分在絮凝过程中起了重要的作用。     

石灰、粉煤灰、土、碎砖混合料的铺面性能试验

确定了用于铺面工程中的混合料石灰、粉煤灰、土、碎砖之间的最佳比例关系,并对其最佳含水质量分数、无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、干缩系数、温缩系数等铺面性能指标进行了测定.测定结果表明:按一定比例关系组成的石灰、粉煤灰、土、碎砖混合料可用作地下水位较低或少雨地区部分铺面工程中的基层和底基层.施工期间,应在接近最佳含水质量分数时对石灰、粉煤灰、土、碎砖混合料进行压实,并应控制施工温度和压实厚度.