纳米固体碱催化酯交换反应动力学

尿素为沉淀剂制备纳米Mg-Al水滑石,对其高温煅烧物进行X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜表征,以其煅烧物为催化剂催化制备生物柴油,并系统研究酯交换反应动力学。研究结果表明:纳米Mg-Al水滑石500℃煅烧6 h,水滑石特征衍射峰d(003)部分消失,柱撑阴离子碳酸根离子对称性降低,晶粒团聚成层状结构。纳米固体碱催化酯交换反应的表观反应级数为1.5,表观活化能Ea=25.92 kJ/mol,在最优条件下,生物柴油转化率高达95.4%。     

超临界甲醇酯交换法制备生物柴油研究进展

超临界甲醇法制备生物柴油是动、植物油脂与超临界甲醇发生酯交换反应生成脂肪酸甲酯的工艺。与传统的酸、碱催化法以及酶催化法等技术相比,超临界酯交换反应具有不需要催化剂、反应速度快、产物分离简单等突出特点。缺点在于反应温度和压力条件不够温和,对设备要求较高,操作费用可观。如何从系统工程的角度发挥其优点、克服缺点,则是未来该项技术能否实现工业化应用的关键。回顾了该技术的研究进展,重点对过程的影响因素进行了分析讨论。     

脂肪酶催化制备生物柴油的研究进展

生物柴油作为一种可再生的清洁能源,以其良好的环境效应受到越来越多的关注。酶法生产生物柴油具有化学催化法不可比拟的优越性,是工业化生产的发展方向。本文综述了利用固定化脂肪酶、游离酶、全细胞生物催化剂制备生物柴油的研究与应用进展,并探讨了我国生物柴油产业化发展的困境和对策。     

脂肪酶催化合成生物柴油的研究

生物柴油是用动植物油脂或长链脂肪酸与甲醇等低碳醇合成的脂肪酸甲酯,是一种替代能源。这里探讨了生物法制备生物柴油的过程,采用脂肪酶酯化和酯交换两条工艺路线进行催化合成。深入研究制备过程中,不同脂肪酶、酶的用量和纯度、有机溶剂、低碳醇的抑制作用、吸水剂的作用、反应时间和进程、底物的特异性和底物摩尔比等参数对酯化过程的影响。试验结果表明,采用最佳酯化反应参数和分批加入甲醇并用硅胶作脱水剂的工艺过程,酯化率可以达到92％,经分离纯化后的产品GC分析的纯度可达98％以上,固定化酶的使用半衰期可达到360h。同时对酯交换制备生物柴油过程中,甲醇的用量和甲醇的加入方式对脂肪酶催化过程的影响作了初步研究,优化后的酯交换率可达到83％。     

微生物途径发展生物柴油产业

生物柴油实际上就是生物油脂与甲醇或乙醇在酸、碱催化剂的作用下进行脂交换反应而制造的脂肪酸甲酯或乙酯;也可以在常温下由微生物脂酶催化进行酯化反应,其产品是一种可再生燃料,能替代石油柴油。这些生物柴油主要来自植物油或其它生物油脂,也有用废弃食用油为原料通过甲醇的酯交换反应来制造生物柴油的。研发这些生物柴油也可以说是节能的一项重要措施。在我国,对石油的需求量越来越大,石油进口量也随之猛增,显示出我国的能源形势日益严峻。面对这种情况,发展可再生能源或替代能源是个必然趋势,生物柴油便是其中之一。目前我国生物柴油的…     

反胶束体系中脂肪酶催化合成生物柴油

本文采用了实验室自制的Candida sp.99-125脂肪酶, 研究了其在丁二酸二酯磺酸钠(AOT)反胶束体系中, 催化大豆色拉油合成生物柴油的新方法。考察了溶剂极性、AOT浓度、W0(水与表面活性剂质量比)、缓冲溶液pH值、温度等因素对脂肪酶催化合成生物柴油的影响。研究结果表明: AOT/异辛烷反胶束体系为Candida sp.99-125脂肪酶催化提供了较为合适的微环境, 在W0为11, 表面活性剂浓度为50 mmol/L, 温度为40℃, 缓冲液pH值为7的AOT/异辛烷反胶束体系中, 醇油摩尔比为3∶1, 摇床转速为180 r/min, 采用12h3次流加1 mol当量的甲醇, 单批最高酯转化率可以达到90%。     

复合脂肪酶协同催化制备生物柴油的研究

【目的】探讨复合酶协同催化体系在含水量较高的体系中催化油脂制备生物柴油的工艺条件。【方法】通过基因工程手段在毕赤酵母中分别高效分泌表达南极假丝酵母脂肪酶(CALB)和米根霉脂肪酶(ROL),构建CALB和ROL复合酶协同催化体系制备生物柴油,利用单因素实验优化工艺条件,以甲酯化得率作为复合酶协同催化体系效能的评价标准。【结果】优化工艺条件为:CALB?ROL最佳复合酶配比为7?3,每克大豆油中加入16 U的复合脂肪酶,甲醇与大豆油摩尔比为4?1,并按0 h时2?1醇油摩尔比,12 h和24 h时以1?1醇油摩尔比分批加入甲醇,含水量为30%-60%之间,40°C反应29-34 h,甲酯得率达到93%。【结论】该复合酶协同催化体系对环境友好,与常规酶法制备生物柴油工艺相比对酶的使用量和催化时间减少幅度都在50%以上,本复合酶协同催化体系能有效降低生物柴油制备成本,具有较好的工业化应用前景。     

脂肪酶催化合成生物柴油的研究进展

环保型燃料生物柴油有望解决能源短缺的问题,脂肪酶催化动植物油脂合成生物柴油的方法具有反应条件温和、产物易分离和不污染环境等优点。综述了酶催化法在提高脂肪酸酯产率和减少生产成本等方面的研究进展。     

固定化脂肪酶催化制备生物柴油条件优化

本文探讨了以固定化脂肪酶为催化剂催化制备生物柴油中醇油比、水含量、游离脂肪酸酸值和催化剂使用寿命对菜子油酯交换反应的影响,并与以NaOH、固体碱纳米水滑石为催化剂生物柴油的制备条件相比较.研究表明:固定化脂肪酶为催化剂所需最佳醇油比最低,仅为4:1,游离脂肪酸含量对酯交换反应影响甚微,且有较强的抗水性,固定化脂肪酶催化剂可可重复使用6次;NaOH为催化剂酯交换反应抗水性最强,随游离脂肪酸的增加,酯交换转化率显著降低;纳米水滑石为催化剂可重复使用5次,酯交换产物易分离,所得产品完全符合德国生物柴油标准.     

氮杂环卡宾二氧化碳加合物催化转酯反应制备生物柴油

为了开发一种无金属有机催化剂用于生物柴油的制备,合成了一系列咪唑(啉)类氮杂环卡宾的二氧化碳加合物(N-heterocyclic carbenes CO2adducts,NHC-CO2),通过加热使其释放游离卡宾,并催化转酯反应制备生物柴油。为了比较催化活性,不同结构的NHC—CO2被用于大豆油的转酯反应中。结果发现:当使用咪唑类催化剂时,产物中甲酯含量大于90%,而当使用咪唑啉型催化剂,甲酯含量不足20%,这说明咪唑类催化剂更适合本研究中的转酯反应。催化剂最佳用量为大豆油的2%(摩尔百分比),最佳醇油比为12∶1。本研究中催化剂前体释放游离卡宾进入反应介质,反应迅速,产品分离简单,是制备生物柴油的有效绿色方法。     

海滨锦葵油制备生物柴油工艺条件优化

以海滨锦葵油为原料制备生物柴油。通过单因素试验及正交试验研究了反应温度、催化剂用量、醇油摩尔比、反应时间、搅拌强度等因素对酯交换率的影响。结果表明,在试验范围内各影响因素对酯交换率作用的大小依次为：搅拌强度＞催化剂用量＞醇油摩尔比＞反应时间＞反应温度。海滨锦葵油制备生物柴油的最佳工艺参数为：搅拌强度为1800r.min-1,催化剂KOH用量为海滨锦葵油质量的1%,醇油摩尔比6/1,反应时间60min,反应温度65℃,在该工艺条件下,酯交换反应三次,酯交换率达到97.8%。     

固定化脂肪酶催化毛棉籽油制备生物柴油

研究了固定化脂肪酶Lipozyme TL IM和Novozym435催化毛棉籽油和乙酸甲酯制备生物柴油的过程。通过向反应体系中添加甲醇,可减少乙酸的抑制,明显提高生物柴油得率,确定最佳反应条件为:正己烷作溶剂,乙酸甲酯与油摩尔比9:1,添加油重3%的甲醇、油重10%的LipozymeTLIM和5%的Novozym435复合使用,温度55°C,反应8h,生物柴油得率达到91.83%。最后探索了酶催化毛棉籽油合成生物柴油的动力学,得到动力学方程。     

碱性离子液体1-甲基-3-丁基咪唑氢氧化物催化地沟油制备生物柴油的研究

本研究合成了碱性离子液体1-甲基-3-丁基咪唑氢氧化物,通过红外光谱和核磁共振检测与文献报道一致,以此离子液体为制备生物柴油的催化剂,发现具有很高的催化活性.在生物柴油的合成过程中,考察了离子液体的用量、醇与油物质的量比、反应温度和反应时间对酯交换反应的影响.结果显示,以地沟油制备生物柴油的最佳工艺条件为:醇油摩尔比8:1、反应温度70 ℃、反应时间110 min、催化剂用量为原料油质量的3.0 %.在此条件下, 脂肪酸甲酯转化率为95.7 %.由地沟油制备的生物柴油,其低温流动性能好,闪点高,除碘值较高外,其他主要性能符合0# 柴油标准,并且可以和0# 柴油进行调和使用.     

荧光假单胞菌脂肪酶固定化及催化制备生物柴油的工艺研究

研究了不同因素对制备固定化荧光假单胞菌脂肪酶的影响及固定化酶的酶学性质,并初步探讨了利用该固定化酶制备生物柴油的工艺。以海藻酸钠明胶为复合载体,采用包埋法制备固定化荧光假单胞菌脂肪酶,考察了载酶量、颗粒直径等因子对固定化效果的影响,并用制备的固定化酶进行了酶促酯交换合成生物柴油的工艺研究,考察了反应条件如酶量、反应温度、甲醇流加方式、醇油比等因素对甲酯得率的影响。试验结果表明,制备固定化荧光假单胞菌脂肪酶的最优条件为:每克载体给酶量为300 IU,选用6号注射器针头(内径为0.5 mm);通过酯交换,催化大豆油合成生物柴油的最佳反应工艺参数为:固定化酶25%,醇油比4:1,含水量6%,反应温度40℃;此条件下反应35 h后,甲酯的最高得率可达82%。     

脂肪酶催化合成生物柴油的瓶颈问题及其对策研究进展

生物柴油,一种新型的清洁能源燃料,具有可再生、可生物降解、环境友好等优良的品性,可部分或全部替代石化柴油。碱催化法、脂肪酶催化法及超临界法是合成生物柴油的主要工艺,其中脂肪酶催化法是一种节能型、环保型工艺,在节能和环保方面,有着碱催化法无可比拟的优越性,具有良好的工业应用前景。但目前在实现产业化的进程中仍存在如酶成本高、稳定性较差、甲醇对酶的失活效应及反应时间长等瓶颈问题。通过固定化技术和全细胞催化剂的采用、甲醇流加方式的改进、溶剂工程的改善及酰基受体和耐醇酶的开发等技术手段,结合固定床生物反应器,较好地解决了这些瓶颈问题,从而推进了酶催化法合成生物柴油的工业化进程。本文主要对酶法合成生物柴油工艺存在的主要问题及相应对策研究进展进行概括介绍,并对其工业化发展前景进行讨论。     

微藻减排CO2制备生物柴油的研究进展

碳减排与可再生能源的开发利用是研究可持续发展的热点,而微藻在此方面具有巨大优势.利用微藻减排CO2合成生物柴油生产原料油脂,对于解决能源短缺和全球变暖具有重大战略意义.将碳减排与微藻生物柴油的制备方法相结合,对微藻转化CO2合成生物油脂的机制,微藻油脂积累的影响因素以及国内外在工业上的研究概况等方面进行综合归纳和评述,并对微藻生物油脂的发展前景进行了展望.     

叔丁醇体系中复合酶催化餐饮废油制备生物柴油工艺优化

以叔丁醇为反应体系,研究固定化Novozym 435 和Lipozyme TLIM 脂肪酶协同催化餐饮废油合成生物柴油.采用5 因素5 水平响应面法优化工艺参数,最佳工艺条件为:复合酶用量4%( wt.)、复合酶配比1:1(w/w),油/醇摩尔比1:5,反应温度50℃,叔丁醇用量50%(油体积比v/v).在此条件下反应10 h,生物柴油转化率为83.65 %.复合酶操作稳定性较高,重复使用10 个批次,生物柴油转化率仍保持在80% 以上.     

超声波辅助下脂肪酶催化高酸值废油脂制备生物柴油

探讨了超声波辅助条件下脂肪酶催化高酸值废油脂转化为生物柴油的反应。来源于Aspergillus oryzae和Candida antarctica的固定化脂肪酶,在超声波辅助下,对高酸值废油脂转化为生物柴油具有高的催化活性。以来自于C.antarctica的固定化脂肪酶Novozym435为催化剂,以酸价为157mg KOH/g的高酸值废油脂为原料在超声波辅助下与丙醇反应,在脂肪酶用量为油质量的8%、初始醇油摩尔比为3∶1、反应温度控制在40~45℃、超声波频率和功率分别采用28kHz和100W的条件下,反应50min转化率达到94.86%。在此条件下,不同碳原子数(C1~C5)的直链和支链醇均有较高的转化率,在短链醇的选择上具有宽广的适应性。超声波还减少了反应产物和反应体系中其他黏性杂质在固定化脂肪酶表面的吸附,回收的Novozym435相较单纯机械搅拌条件下回收的外观干净、分散良好无结块现象、易于洗涤和再次利用,具有良好的操作稳定性。     

生物酶/γ-Al2O3小球催化氧化柴油脱硫性能研究

通过吸附法将生物酶负载在γ-Al₂O₃小球载体上,并对生物酶/γ-Al₂O₃及载体进行扫描电镜(SEM)、比表面积分析(BET)、傅里叶红外光谱(FT-IR)及圆二色谱(CD)表征。结果表明:生物酶被吸附在载体上。将制备的生物酶/γ-Al₂O₃催化真实柴油氧化脱硫,考察了反应温度、反应流速和酶溶液浓度对真实柴油脱硫效果的影响,并对脱硫效果进行定性及定量分析;进一步对脱硫工艺条件进行响应面设计优化,找出最优反应条件。实验结果显示:反应温度49℃、反应流速1.0 mL/min、酶溶液浓度15.5%(酶载量为28.13 g),得出的最优脱硫率为93.16%;最后考察了该固定化酶的重复使用性能,该催化剂使用7次活性无明显降低,表明该固定化酶催化氧化柴油脱硫效果显著,具有潜在的工艺应用价值。     

石油生物催化脱硫菌Agrobacterium tumefaciens UP3的分离筛选

从胜利油田被原油污染的土壤中筛选到一株能有效降解模型化合物二苯并噻吩（DBT）的菌株。根据常规的形态分析、生理生化性状及16S rDNA序列分析,将其鉴定为根癌土壤杆菌（Agrobacterium tumefaciens UP3）。该菌不能以十二烷、十六烷、液体石蜡和萘作为唯一碳源和能源生长,具有工业应用的潜力。对该菌株DBT降解能力的初步研究表明,54h内可将500mg/L的DBT降解至150mg/L。对降解产物的分析表明,根癌土壤杆菌降解DBT的途径与Kodama路线及4_S路线不同。