膜技术在绿色生物制造中的应用

生物制造是我国战略性新兴产业发展的重点领域,但生物制造过程中普遍存在着产物抑制、产物浓度低且成分复杂、废水排放量大等问题。膜分离技术应用于生物制造过程,可有效解决生物制造过程中所面临的上述问题。重点介绍了笔者研究团队将膜技术应用于绿色生物制造领域所取得的研究进展,包括高性能渗透汽化优先透醇分离膜的研制与规模化制备技术,高效旋转膜生物反应器的研制,分别实现了乙醇/丁醇发酵-渗透汽化分离耦合和乳酸发酵-旋转膜分离耦合,有效降低了产物抑制,大幅提高了发酵效率;开发了周期性换向-脉冲冲刷膜污染控制技术,成功应用于酱油等调味品的传统发酵行业,显著提高了产品品质,大幅降低了能耗和水耗。以上成果充分显示膜分离技术在绿色生物制造中有着广阔的应用前景。     

我国生物丁醇分离提取技术研究进展

本文概述了目前国内外生物丁醇生产体系中的分离提取技术,包括液液萃取、气提、吸附、精馏和渗透汽化技术等的应用研究现状,详细阐述了上述几种方法在分离提取生物丁醇方面的优势与不足,对各类方法的分离特性和效果进行了比较,并展望了生物丁醇分离提取技术的发展前景。     

分子筛膜在生物燃料乙醇生产中的应用

近年来,全球都在寻求建立新的低碳、高效、环保的能源供应体系,生物质燃料得到了普遍重视。其中,生物乙醇得到了多国政府的大力推广。2017年,国家发展改革委、国家能源局、财政部等十五部门联合印发了《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》。在今后的若干年内,生物燃料乙醇将得到迅猛发展。分子筛膜作为一种高效节能的新型分离技术有望在生物乙醇的生产中发挥重要作用。首先对疏水型和亲水型分子筛膜材料在乙醇富集和乙醇脱水中的研究现状进行综述,然后对发酵法制备生物乙醇过程中分子筛膜的可行性工艺、经济性评估以及工业应用现状进行分析和论述,最后做了总结和展望。     

原位分离耦合技术制备生物丁醇的研究进展

笔者对吸附法、液液萃取法、气提法、渗透汽化法等提取技术原位分离耦合丁醇进行了综述,并对其分离特性与效果进行了比较。针对目前原位分离耦合发酵制备生物丁醇的应用现状和面临的挑战,并结合本课题组已取得的成果,对原位分离耦合发酵制备生物丁醇的前景进行了展望。     

膜生物反应器的工艺应用现状综述

膜生物反应器(MBR)是一种膜分离单元与生物处理单元相结合的新型污水处理技术,在污水处理与回用、垃圾渗滤液处理方面有良好的应用前景.本文阐述了膜生物处理法(MBR)的处理机理;综述MBR的工艺应用现状及其工业应用;最后就MBR工艺的发展做展望。     

航空生物燃料制备技术及其应用研究进展

随着各国对温室气体排放要求的日益严格,以及化石能源的日益枯竭,近些年来航空生物燃料得到了快速发展.文中综述了航空生物燃料的发展背景、制备工艺、实际应用现状及存在的问题,重点介绍了合成气经费托合成、生物质油经催化加氢和催化裂解制备航空生物燃料的工艺路线,以及航空生物燃料的试飞和商业运营状况,论述了航空生物燃料存在的问题,并对发展航空生物燃料提出了建议.     

纳滤技术在生物分离中的应用

纳滤技术近年来已成为生物分离领域中的研究热点之一。本文分别就纳滤技术在食品、医药等方面的应用及其膜污染控制进行较为详细的介绍,综述了近年来纳滤生物分离技术的研究与应用进展。     

生物脱硫的研究新进展*

化石燃料的脱硫形势日益严峻。生物技术为脱有机硫提供了一条经济有效的可行之路。阐述了近几年生物脱硫在许多方面的重大进展 ,主要包括 :新菌种的分离 ,生物脱硫机制的研究 ,应用直接进化技术提高酶的催化效率 ,新型反应器的设计及有价值的化学副产品的生产等。     

纤维素乙醇发酵液中复杂组分对乙醇渗透汽化传质过程的影响

考察了木质纤维素乙醇发酵液中各组分对乙醇透过聚二甲基硅氧烷(PDMS)-silicalite-1渗透汽化膜传质性能的影响。结果表明:酵母细胞、玉米秸秆残渣和发酵用无机盐可增加乙醇通过膜的通量和选择性;而葡萄糖和甘油的存在会对乙醇的透膜传质产生负面影响;木质纤维素水解后的产物如糠醛和羟基丙酮,表现出对膜分离乙醇轻微的抑制作用。本文建立了渗透汽化优先透醇与纤维素乙醇发酵集成过程,批次发酵20 h后乙醇产率从最初的12.95下降到10.22 g/(L·h),60 h后乙醇产率下降为0,葡萄糖消耗速率与乙醇消耗产率呈同样趋势;连续发酵过程中,乙醇产率较稳定地维持在13.30 g/(L·h)。实验证明,集成过程可及时地将产物乙醇分离出去,能够有效地消除产物抑制,提高乙醇生产速率和葡萄糖转化率。     

生物脱硫的研究新进展

化石燃料的脱硫形势日益严峻。生物技术为脱有机硫提供了一条经济有效的可行之路。阐述了近几年生物脱硫在许多方面的重大进展,主要包括：新菌种的分离,生物脱硫机制的研究,应用直接进化技术提高酶的催化效率,新型反应器的设计及有价值的化学副产品的生产等。     

膜分离技术在寡糖制备与分离中的应用*

寡糖是多糖经过降解后得到的小分子活性物质,具有抗氧化、抗肿瘤、抗病毒和免疫调节等多种生物活性,是功能食品开发领域研究的热点。目前,寡糖的分离和制备主要采用离子交换色谱、凝胶渗透色谱以及两者联用的方法,分离时间长、制备成本高,难以实现寡糖的规模化分离和制备。膜分离技术(membrane separation technology,MST)是一种利用膜的选择性渗透作用,实现两组分或者多组分分离的技术,具有操作简单、分离效果好、高效节能等优点,特别是能够直接放大应用于规模化的分离工程,因此在寡糖等小分子的分离和制备等方面具有巨大的应用潜力。系统总结了膜分离技术在寡糖分离与制备领域的最新进展,综述了用于分离和制备寡糖的膜分离技术分类、分离工艺及其应用现状,并对目前膜分离技术用于大规模分离和制备寡糖过程中面临的挑战进行了讨论。     

燃料乙醇发酵技术研究进展

在分析木质纤维素类生物质制备燃料乙醇原理基础上,重点对燃料乙醇转化过程的发酵工艺进行了论述。目前乙醇发酵工艺主要包括直接发酵、分步糖化发酵、同步糖化发酵、同步糖化共发酵和联合生物加工技术等,对这几种技术的研究现状进行了分析并对其发展趋势进行了展望,通过基因工程构建高效发酵菌种的联合生物加工技术将是未来高效发酵工艺的发展趋势,旨在为有效提高发酵菌株的底物代谢能力,获得高的乙醇产量提供重要参考。     

专题

对商用的聚酰亚胺材料进行适当的化学改性,可实现膜的渗透汽化分离性能的长期稳定性,使其更加适合工业生产过程中恶劣的高温高浓度的进料条件。其中最常见的化学改性就是化学交联。通过化学交联,聚合物链的间距及聚合物链的流动性可以得到控制,从而进一步提高膜的化学和热稳定性,有效预防高分子链与水溶液接触时的溶胀现象,提高了膜的分离效率。     

膜技术在生物检测中的应用研究进展

膜具有保护、支撑、分散和分离的功能,通过表面修饰和接枝/负载选择性配基或催化剂等可赋予膜更多的功能,因此膜技术在生物检测中的应用越来越广泛,其发挥作用的方式和途径也极其多样化。对功能膜的理性设计可以满足生物检测过程中不同环节的需求,包括生物样品的前处理、制备、响应和传感等。文中简述了分离膜的功能化方法,并对目前膜技术在样品制备和检测过程中的应用以及多功能膜集成的研究进行综述。通过梳理面向生物检测的功能膜设计、制备和应用研究进展,以期更好地发挥膜材料结构和功能的优势,构建更加"适应"检测环境的高效、稳定检测平台。     

厌氧膜生物反应器及其应用研究实例

厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor,AnMBR)是一种耦合了厌氧发酵和膜工艺的新型废水生物处理技术。其优点包括出水水质优良、有机负荷高、污泥产率低以及生物甲烷回收等。归纳了厌氧发酵的原理,常见厌氧膜生物反应器的结构和种类,以及厌氧膜生物反应器的发展历程及其应用。详细介绍了笔者的最新研究成果:厌氧膜生物反应器在高浓度厨余垃圾处理中的应用,及其在城市污水处理中的研究进展。最后总结了该工艺的应用及发展现状,指出其在高浓度有机废水处理中拥有广阔的应用前景。     

木质纤维素预处理液膜分离脱毒技术研究进展

木质纤维素预处理会产生各种抑制物,严重影响后续的酶水解和微生物发酵。因此,对木质纤维素预处理液进行脱毒处理成为木质纤维素高效经济生物转化的前提条件之一。重点介绍了膜分离技术应用于木质纤维素预处理液的脱毒过程所取得的研究进展。这些膜分离技术包括膜萃取、膜吸附、纳滤、反渗透、电渗析、电去离子、膜电容脱盐、渗透汽化和膜蒸馏等。膜分离技术在木质纤维素预处理液脱毒领域具有十分广阔的应用前景。     

生物大分子分离技术:过去、现状和未来

生物大分子包括多肽、酶、蛋白质、核酸(DNA和RNA)以及多糖等。生物大分子分离技术是生命科学研究中的关键技术之一。当前,各学科之间的交叉渗透为生物大分子分离技术的发展提供了更多的契机。对以沉淀、透析、超滤和溶剂萃取为代表的传统分离技术,以及色谱,电泳等现代分离技术的发展概况、原理、特点及应用进行了综述。并结合生命科学的发展现状,展望了生物大分子分离技术的发展前景。     

最新专利文摘

CN101982530A 一种生物乙醇柴油混合燃料及其制备方法本发明属于柴油替代燃料技术领域,涉及一种生物乙醇柴油混合燃料及其制备方法。该生物乙醇柴油混合燃料各组分及其体积百分数如下:95%的含水乙醇占10%~20%;柴油占40%~45%;生物柴油占35%~     

酶和生物技术在生物燃料生产中的应用

从生物酒精、生物柴油和其他可作为生物燃料的生物化学品3个方面讨论生物燃料生产的现状、酶制剂的应用和发展及未来生物技术的努力方向。在生物乙醇技术中,涵盖了第一代应用淀粉质和第二代采用纤维素类原料的生产,对生产量和发展潜力均相对较小的生物柴油也简单提及。     

膜技术在生物技术中应用

合成膜和其相关过程是一种新颖分离技术,由于它可以在维持原生物体系环境下实现分离,以及膜反应器可以使生物转化和产品分离结合起来等特点,近年已被广泛应用生物技术的产品分离和开发高效反应器中,展现了广阔的应用前景。