离散斜向肋管式反应器的肋排列角度优化设计

为了给离散斜向肋管式反应器的结构设计提供参考,本文以离散斜向肋管式反应器为对象,基于CFD方法研究肋排列角度对反应器性能的影响。采用离散颗粒模型模拟微藻在反应器中的运动路径,并引入三个评价指标:平均光暗循环频率、光暗循环强化效率和光梯度与速度场协同角来全面评价反应器性能。研究发现:排列角度增加,平均光暗循环频率增加,而光暗循环强化效率先增加后减小。α=37.5°为最优排列角度,此角度下小球藻藻液的光暗循环强化效率最高,三种光照条件下分别为2.37、0.90和0.48;暗区光梯度与速度场协同程度最好,平均|cosβ|为0.65,是光管的1.48倍;同时平均光暗循环频率分别较光管提高了8.0倍、3.7倍和2.5倍。     

微藻培养过程的光特性研究进展

微藻培养过程中光的吸收、衰减以及光暗循环等特性是影响微藻的生长速度及其产量的重要因素。本文分析了微藻的光吸收过程、光在微藻培养液中的衰减特性以及微藻培养过程中的光暗循环特性,重点综述了国内外各类光生物反应器中光特性的研究进展,并对其发展方向进行了展望,为微藻培养光生物反应器的设计提供参考依据。     

管式光生物反应器中螺旋混合器的径向高度对光暗循环频率和压降的影响

将光暗循环频率的无量纲增量与压降的无量纲增量之比定义为光暗循环强化效率,作为混合器的经济性评价指标。通过计算流体力学方法,比较了带有不同径向高度混合器(H=10mm,15mm和20mm)的反应器的光暗循环强化效率。结果表明,在入射光强为800μmol·m~(-2)·s~(-1)时,通过将H从20mm降低到15mm和10mm,强化效率从12.0%升高到了22.9%和22.3%;在光强为375μmol·m~(-2)·s~(-1)时,强化效率则从13.4%变为12.0%和21.7%。即在这两种光照条件下,径向高度较低的混合器具有更高的光暗循环强化效率。基于对结果的分析,提出可根据速度场和光照场的协同来设计混合器。     

光照对光生物反应器中微藻高密度光自养培养的影响

光生物反应器是实现微藻高密度培养的重要装置,其设计的关键技术之一是选择合适的光照方式。根据国内外近十年来的相关研究成果,重点介绍了入射光性质(光源、光强、光质和光暗循环)和光能分布对微藻生长的影响,评述了用于微藻高密度培养的光照技术,展望了进一步的研究方向,为高效光生物反应器的设计和优化提供参考。     

微藻培养系统内光现象的研究进展

分析了微藻培养系统内光传递过程的数学模型和光分布影响因素,重点综述了光暗循环对微藻生长影响的实验研究和CFD技术应用研究进展,展望了微藻培养系统内光现象的发展方向,以期为规模化、高效微藻培养光生物反应器的设计、优化和放大提供参考。     

钝顶螺旋藻在不同光照条件下的放氧特性

钝顶螺旋藻在持续照光和中等频率 (0.01~20 Hz) 的光/暗交替照光下的放氧特性对光生物反应器的设计和操作具有重要意义。构建了一套可实现光/暗交替的光生物反应器系统对此进行研究,结果显示：根据与放氧速率的关系,可以将光强分为4个区：光限制区 (0~335 μmol/(m2·s)),过渡区 (335~875 μmol/(m2·s)),光饱和区 (875~2 775 μmol/(m2·s)) 以及光抑制区 (2 775 μmol/(m2·s)以上)。提高光/暗频率能否提高微藻光合速率取决于所采用的光强和     

大规模微藻光生物反应器的研究进展

微藻同时具备CO2固定和有机废水生物净化的双重效果,且微藻生物质在食品、饲(饵)料、生物能源开发等领域受到广泛关注,然而高效的微藻光生物反应器是微藻大规模养殖的重要瓶颈问题之一。本文中,笔者综述了封闭式微藻光生物反应器的类型、基本结构及其优缺点,对开放式微藻光合反应器陆续被改善、研发和试用进行了介绍,同时对开发复合型微藻光合反应器以及采用封闭型微藻光合反应器制种和开放式光合反应器快速生产的微藻养殖模式进行了简述,以期为微藻的大规模培养提供一定参考依据。     

微藻规模化培养技术研究进展及产业化概况

正首先,对目前微藻规模化生产中应用最广的光自养培养模式,按照其所用培养装置的不同,分别介绍了开放式大池和封闭式光生物反应器培养系统产业化现状及其最新研究进展。其次,对微藻另外两种培养方式异养培养和混养(兼养)培养的产业化现状、各自存在的问题进行了总结和分析。最后,对近年来出现的具有较好产业化前景的微藻培养新技术进行了简介。     

光生物反应器脱除空气中CO2的模型研究

微藻光生物反应器具有脱除空气中CO_2能力。从光生物反应器构型、进气流速、混合传质,及微藻光合/呼吸速率等方面,探讨气升式光生物反应器脱除空气中CO_2效果,提出了时间离散化和集中参数法两种分析方法。运用集中参数法建立了气升式柱型光生物反应器脱除CO_2的数学模型,模拟了藻液中溶氧浓度(DO)、pH随时间的变化情况,及进气CO_2浓度影响,预测并验证了光照条件下出气CO_2、O_2浓度的变化趋势。模拟结果和实验数据基本吻合,所提出的模型对光生物反应器的优化设计、微藻的高密度培养,及CO_2去除能力预测具有参考意义。     

利用市政废水和火电厂烟道气大规模培养高油微藻

对高含油量微藻(Scenedesmus dimorphus)培养的生物反应器进行了比较,阐述了市政废水净化处理和火电厂烟道废气利用,研究了S.dimorphus微藻在2种不同的光生物反应器中的生长特性、其移除废水中N.P养分能力及其CO2消耗情况.研究结果表明:S.dimorphus微藻的生长受pH、通气速率、搅拌情况和光照条件等的影响.当通气速率(空气)为6 L/min, S.dimorphus的生长速率达到高峰.通入体积分数33.3% CO2和体积分数 66.7% 空气比通入正常空气或通入比其含有更多CO2的空气更有利于微藻的生长.获得最大微藻生长速率的pH上限是7.5.螺旋状生物反应器比锥型瓶生物反应器更有利于微藻的生长,这主要归功于前者有更高的光利用效率和搅拌效果的改善.S.dimorphus 微藻能利用市政废水中的养分从而移出其中的N.P养分.在6 d的培养中,培养液中的N换算成NO-3从8.3 mg/L下降到3.6 mg/L以下;而P换算成PO3-4则从0.24 mg/L下降到0.03 mg/L 以下.     

微藻养殖反应器分类及生物质产率计算方法

微藻养殖的本质是光能转化,而光线的接收和传递受反应器形状和排布方式的影响非常大.实验室中的微藻养殖反应器主要有两种,锥形瓶和柱型广口瓶,前者的光程比后者短得多.室外微藻养殖实例较少,开放池和光生物反应器的大小、形状和排布方式差异大,光程的计算和比较更复杂.为了便于比较和推算不同类型反应器的光合作用参数和生物质产率,本文分别讨论了圆柱形反应器(玻璃反应瓶、平行管式和立柱式反应器)和长方形反应器(开放池和板式反应器)的容积、表面积及占地面积生物质产率的计算方法,并给出了不同产率的换算关系.本文还介绍了光程(LP)、藻液受光率(S/V)和藻液占地率( V/L)等表征反应器光合效率的参数.     

光生物反应器脱除空气中CO2的模型研究

微藻光生物反应器具有脱除空气中CO₂能力。从光生物反应器构型、进气流速、混合传质,及微藻光合/呼吸速率等方面,探讨气升式光生物反应器脱除空气中CO₂效果,提出了时间离散化和集中参数法两种分析方法。运用集中参数法建立了气升式柱型光生物反应器脱除CO₂的数学模型,模拟了藻液中溶氧浓度（DO）、pH随时间的变化情况,及进气CO₂浓度影响,预测并验证了光照条件下出气CO₂、O2浓度的变化趋势。模拟结果和实验数据基本吻合,所提出的模型对光生物反应器的优化设计、微藻的高密度培养,及CO2去除能力预测具有参考意义。     

微藻固定CO2研究进展

空气中CO2浓度升高所导致的温室效应已成为重大的环境问题,受到人们普遍关注.概述了高效固定CO2微藻藻种的筛选和培养方法,分析了微藻固定CO2的无机碳利用形式和浓缩机制,讨论了高效光生物反应器设计和运行目标,简要介绍了微藻(酶)-膜生物反应器集成新技术.并认为今后的研究方向主要是在进一步探索微藻固定CO2有关机理的基础上,构建高效固定CO2的转基因微藻,开发高效膜生物反应集成系统.     

微藻固定燃烧烟气中CO2 的研究进展

空气中CO2浓度升高导致的气候变暖问题已经成为全球性的环境、科学、政治、经济问题。近年来,对可用于直接固定工业废气尤其是燃烧烟气中CO2的捕捉和封存 (CCS) 技术进行了广泛的研究。在这些技术中,微藻生物固定CO2是一种具有大规模应用前景和经济上可行的CCS技术。以下从藻种的筛选、烟气条件对微藻固定CO2的影响、高效光生物反应器的开发和微藻产物的利用等方面对微藻生物固定烟气中CO2的现状和发展以及作者所在实验室在这一领域的研究情况进行了分析和总结,最后对其技术前景进行了展望,以期对微藻固定燃烧烟气中CO     

利用微藻固定CO2实现碳减排的研究进展

CO2减排是目前社会经济发展所面临的重大环境问题之一,如何高效、绿色地进行减排已成为各国科研工作者关注与研究的热点。利用微藻技术进行减排符合碳循环规律,显示出很好的应用前景。本文结合笔者近年在利用微藻技术进行碳减排方面的研究工作,从固定CO2的微藻选育、微藻的培养、微藻减排在光生物反应器方面的开发以及CO2减排与污水深度处理及高价值生物质生产的耦合等4个方面对近些年来国内外在利用微藻技术实现CO2减排方面的研究情况进行了归纳与评述,并对前景进行了展望。     

产油嗜碱绿球藻MC-1的烟气适应性

为了降低微藻产油成本和减少温室气体的排放,利用煤炭烟气培养一株具有pH快速漂移和高碱适应特性的产油微藻Chlorococcum alkaliphilus MC-1.首先于15L光生物反应器中分三组(空白组、CO2组和烟气组)进行小体积培养实验,然后在24 m2开放式跑道池中进行放大培养,研究了微藻MC-1对烟气培养的适应性.结果表明,在光生物反应器培养实验中,烟气组的最高生物量浓度、生长速率、藻体总脂含量和CO2固定速率分别为:(1.02±0.07) g/L、(0.12±0.02) g/(L·d)、(37.84±0.58)％和(0.20±0.02) g/(L·d),比CO2组分别提高了36％、33.33％、15.34％和33.33％.在开放式跑道池培养实验中,烟气与纯CO2的培养效果相似,烟气培养下的最高生物量浓度、生长速率、藻体总脂含量和CO2固定速率分别为:147.40 g/m2、14.73 g/(m2·d)、35.72％和24.01 g/(m2·d);烟气培养产出的藻粉中有毒重金属Pb、As、Cd和Cr的含量均低于国家限量标准.实验同时测定了烟气培养下藻液对烟气中CO2、NO和SO2的吸收效果,结果显示,在光生物反应器和开放式跑道池培养中此三种气体的平均吸收率均高于以往研究结果.上述结果说明,该藻能适应烟气培养条件,耦合微藻MC-1产油与烟气减排的室外放大培养是可行的.     

微藻固定CO2研究进展

空气中CO₂ 浓度升高所导致的温室效应已成为重大的环境问题 ,受到人们普遍关注。概述了高效固定CO₂ 微藻藻种的筛选和培养方法 ,分析了微藻固定CO₂ 的无机碳利用形式和浓缩机制 ,讨论了高效光生物反应器设计和运行目标 ,简要介绍了微藻 (酶 ) 膜生物反应器集成新技术。并认为今后的研究方向主要是在进一步探索微藻固定CO₂ 有关机理的基础上 ,构建高效固定CO₂ 的转基因微藻 ,开发高效膜生物反应集成系统。     

军医大学学员坚毅性评价的内隐效应及脑电特征研究

目的:探寻军医大学学员内隐层面对自我和他人坚毅性评价的特点及脑电特征,为全面、客观的评估个体的坚毅性提供理论依据和客观指标。方法:使用E-Prime2.0参照经典内隐联想范式编制内隐联想-坚毅测验,对100名军医大学学员施测坚毅量表(Grit O),选取高、低坚毅水平被试(各20名)进行内隐联想-坚毅测验,并记录脑电,分析两组被试的内隐效应及主要脑电成分。结果:计算内隐效应D值,t检验显示高坚毅组(0.55±0.36)显著低于低坚毅组(0.87±0.49),t=-2.257,P0.05,Cohen'd=0.74。两组被试均诱发明显的N400和LPP,高坚毅组中N400在任务状态下主效应显著,F(1,17)=8.528,P0.05,η2=0.334,且在电极位置上主效应显著,F(10,170)=8.207,P0.001,η2=0.326。LPP在任务状态下主效应显著,F(1,17)=5.471,P0.05,η2=0.243,且在电极位置上主效应显著,F(10,170)=18.479,P0.001,η2=0.521;低坚毅组中N400在任务状态下主效应显著,F(1,17)=10.051,P0.05,η2=0.372,且在电极位置上主效应显著,F(10,170)=8.223,P0.001,η2=0.326,LPP在任务状态下主效应不显著。结论:1.军医大学学员坚毅性评价的内隐效应显著,即均倾向于认为自我的坚毅性高,他人的坚毅性低,通过问卷法评估坚毅性时应考虑坚毅评价的内隐效应。2.高、低坚毅性军医大学学员坚毅性内隐评价时的主要脑电成分N400、LPP存在差异,N400可作为坚毅性内隐评价符合程度的判断指标。3.内隐效应及N400可以作为对军医大学学员坚毅性评价时的客观指标。     

马槟榔甜味蛋白的圆二色谱和激光拉曼光谱

测定了自马槟榔(Capparis masaikai Levl.)种子分离的二种甜味蛋白MaⅠ和MaⅡ的远紫外区域圆二色谱,并按Yang和Chen的方法用最小二乘法计算了它们的构象单元含量,结果表明α螺旋含量最多:对MaⅠf_H=0.43、f_β=0.24、f_R=0.33;对MaⅡ,f_H=0.37、f_β=0.33、f_R=0.30;其相关系数均为0.9876;计算所得理论曲线与实验曲钱其本吻合。二种甜蛋白的激光拉曼光谱测定结果也表明其主要构象单元为α螺旋,此外,均无SH谱带:MaⅠ的Tyr残基暴露于分子表面;与MaⅡ相比,MaⅠ有明显的545cm~(-1)和1101cm~(-1)谱带,这可能从构象上说明MaⅠ与MaⅡ对热和变性剂处理表现不同的原因。     

叶片结构对跑道池式光生物反应器功耗及混合性能影响的数值模拟

跑道池式光生物反应器中的叶轮叶片形状对于藻液的混合效果和反应器的功耗有很大的影响,利用计算流体力学方法对某后折型叶片的结构参数进行了优化,首先通过流动模拟的结果和已有的实验数据的对比,验证了模拟方法及模型的可靠性,随后运用响应面分析方法综合分析了两个叶片结构参数(叶片弯折比L_1/L_2和叶片弯折角α)对该反应器单位功耗光梯度方向上混合性能的影响。结果表明,当L_1/L_2等于1,且α等于90°时,反应器单位功耗混合性能参数η呈最大值,即在此叶片结构参数下,当叶轮输入功率一定时,该反应器内部藻液光梯度方向上的混合性能最好,对比未改变叶片结构参数情况下的跑道池式光生物反应器,其η值增大到2.64倍。