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蛋白酶解脱氮小球藻与废弃植物油共催化热解研究

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蛋白酶解脱氮小球藻与废弃植物油共催化热解研究

作者：凌祺凡江苏大学

学位级别：硕士

随着全球能源消费量的迅速增长与传统化石能源的枯竭,可再生能源的开发与利用成为能源行业的发展新方向,其中生物质能以其资源种类多样、地域分布广泛、应用技术较成熟的特点成为可再生能源领域的研究亮点。微藻作为一种生长速率高、养... 详细信息

随着全球能源消费量的迅速增长与传统化石能源的枯竭,可再生能源的开发与利用成为能源行业的发展新方向,其中生物质能以其资源种类多样、地域分布广泛、应用技术较成熟的特点成为可再生能源领域的研究亮点。微藻作为一种生长速率高、养殖难度低且组分易调控的生物质资源被用于生产生物油产品及高值化学品。但微藻生物组分复杂且蛋白质含量较高导致微藻生物油氮元素含量较高且化学组分复杂,难以进行深层次应用,因此亟需开发高效可行的微藻脱氮提质方法。本文将生物酶解技术与微藻脱氮提质相结合,提出小球藻的蛋白酶解工艺以制备低氮小球藻,并将低氮小球藻与废弃植物油通过常规共热解技术获得生物油产品。为实现共热解生物油的高效提质,以榴莲废弃物为原料通过热化学转化与浸渍工艺制备榴莲废弃物生物炭基催化剂,用于低氮小球藻与废弃植物油的共催化热解,选取共催化热解生物油中高值化学品作为目标产物并提出最佳催化热解工况。首先,本文开展蛋白酶酶解小球藻的单因素试验,主要考察小球藻氮元素脱除量以及产率的变化并根据氮元素脱除量确定最佳工况。最佳酶解工况下小球藻氮元素脱除量与典型工况下小球藻通过低温水热工艺实现的氮元素脱除量接近,但酶解工艺所得的低氮小球藻的产率明显高于低温水热工艺获得的低氮小球藻产率。通过TG-DTG、Py-GCMS分析低氮小球藻的热分解特性,发现与小球藻相比低氮小球藻的最大失重速率较高且拥有较低的反应活化能;在热分解产物方面,低氮小球藻热解产物中含氮化合物相对含量较小球藻热解产物中含氮化合物相对含量显著下降了43.02%。其次,本文以低氮小球藻与废弃植物油为原料开展共热解试验以制备生物油产品并研究共热解中的协同效应。废弃植物油的添加显著提高了生物油产率,这与废弃植物油极高的挥发分含量与总失重量相对应。各质量混合比下共热解在生物油产率方面皆具有协同作用,当质量混合比为1:1时协同效应量化值达到12.38%的最高值。在生物油组分方面,混合物中废弃植物油含量较高时生物油中脂肪酸、酯类物质相对含量极高;当混合物中低氮小球藻含量较高时,生物油中醇类、酯类、酚类等含氧化合物及含氮化合物相对含量较高,且组分种类繁多。总体上低氮小球藻与废弃植物油共热解生物油品质较差。而后,以农林行业产生的榴莲废弃物原料通过两步活化工艺制得榴莲废弃物生物炭,并以湿法浸渍工艺负载CaO制得榴莲废弃物生物炭基催化剂CaO-DSAC。对榴莲废弃物生物炭的结构特性表征表明榴莲废弃物生物炭具有典型的层状结构,同时具有极高的比表面积以及较高的孔体积,此外还同时具有微孔、介孔与大孔三类孔径,孔道结构丰富,是优秀的催化剂载体。CaO-DSAC催化剂中CaO以较细的微粒状结构均匀负载于生物炭材料表面。虽然CaO的负载堵塞了部分孔道结构,降低了比表面积与孔体积,但生物炭结构形态无明显变化。为确定CaO-DSAC催化剂的催化特性,以废弃植物油、小球藻与低氮小球藻为原料开展催化热解实验,由于催化剂促进了热解挥发分的二次裂解,直接导致生物油产率的大幅下降与产气率的提升,但CaO-DSAC催化剂突出的芳构化特性与优异的脱氧性能使生物油中芳香烃含量显著提升,同时醇、羧酸、酯类等含氧化合物相对含量下降明显。最后,为实现低氮小球藻与废弃植物油共热解生物油的高效提质,应用CaO-DSAC催化剂开展低氮小球藻与废弃植物油的共催化热解研究,并分别以C8-C12范围内的汽油类链、环烃类物质以及甲苯、乙苯等其中含量较高的高价值芳香烃为目标产物以研究最佳催化共热解条件。在不同质量混合比中,质量混合比为1:1时生物油中汽油类链、环烃类物质以及高价值芳香烃相对含量皆达到最高值,分别为21.53%与27.90%。当CaO实际负载量与催化剂用量增加时,由于催化活性位点数目的提升,芳香烃相对含量逐渐升高,同时生物油产率略有下降。单因素试验结论表明,质量混合比为1:1,CaO负载量与催化剂用量皆为10%时汽油类链、环烃类物质相对含量最高;而质量混合比为1:1,CaO负载量与催化剂用量皆为15%时高价值芳香烃相对含量最高。本文提出一种创新的蛋白酶解脱氮工艺,有效降低了小球藻原料氮含量,并使热解组分中含氮化合物相对含量下降。之后,以废弃植物油与低氮小球藻为原料通过共热解获得生物油产品,最终将制备的高性能榴莲废弃物生物炭基催化剂应用于废弃植物油与低氮小球藻的高效脱氧提质,并实现长链脂肪烃、环烃类物质与高价值芳香烃的定向生产。为小球藻的系统性高效脱氮脱氧提质提供新的解决思路,此外在多种废弃物的高效回收利用方面具有一定的应用价值。

关键词：酶解脱氮废弃植物油榴莲废弃物共催化热解小球藻

废弃植物油对斜交胎胶粉改性沥青性能影响研究

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山西交通科技 2023年第5期 8-11页

作者：畅润田山西交通科学研究院集团有限公司山西太原030006 山西省交通科技研发有限公司山西太原030032

将40目斜交胎胎粉用于沥青改性,通过搅拌30 min后用胶体磨高速剪切60 min达到胶粉在沥青中均匀分散效果,实验室测评了胶粉掺量在15%~27%范围内胶粉改性沥青的常规性能指标,结果显示,斜交胎胶粉可以显著提升基质沥青的低温延展性,但是所... 详细信息

将40目斜交胎胎粉用于沥青改性,通过搅拌30 min后用胶体磨高速剪切60 min达到胶粉在沥青中均匀分散效果,实验室测评了胶粉掺量在15%~27%范围内胶粉改性沥青的常规性能指标,结果显示,斜交胎胶粉可以显著提升基质沥青的低温延展性,但是所有改性沥青试样的针入度指标均低于技术要求,同时,当胶粉掺量高于23%,胶粉改性沥青的180℃黏度高于技术要求中1.5~4.0 Pa·s的范围。为缓解体系针入度偏低与综合性能有待提升的问题,参考现阶段胶粉改性沥青工程技术,将2%SBS与23%胶粉混合制备改性沥青,对比测评了掺量0%~6%的废弃植物油对复配改性沥青的性能影响效果,结果显示掺量4%~6%的废弃植物油可以实现复合改性沥青黏度适宜且各项性能指标满足技术要求。

关键词：斜交胎胶粉废弃植物油轻质组分

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废弃植物油重整制氢特性研究

科技与创新 2022年第6期 104-106页

作者：许炳辉华北水利水电大学河南郑州450000

全世界每年会产生大量的废弃植物油,现行的处理方式会带来严重的环境污染风险,同时主要的制氢手段能耗大、污染重。利用废弃植物油作为燃料,并将废油直接热解和加入CuO作为氧载体进行对比,发现加入CuO有利于氢气的产生,900℃下氢气产量... 详细信息

全世界每年会产生大量的废弃植物油,现行的处理方式会带来严重的环境污染风险,同时主要的制氢手段能耗大、污染重。利用废弃植物油作为燃料,并将废油直接热解和加入CuO作为氧载体进行对比,发现加入CuO有利于氢气的产生,900℃下氢气产量最高。

关键词：废弃植物油重整制氢环境污染 CuO

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废弃植物油亚临界水解制取混合脂肪酸及其动力学研究

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粮油食品科技 2015年第4期23卷 36-39页

作者：黄雪尹国强张步宁冯光炷仲恺农业工程学院化学化工学院广东广州510225

以废弃植物油为原料,用亚临界水解法制备混合脂肪酸,研究混合脂肪酸的制备条件及其反应动力学。结果表明,废弃植物油在亚临界水中的适宜反应条件为:反应温度280℃,反应时间30 min,油水体积比为1:3.5,转化率最高达98.1%。废弃植物油在亚... 详细信息

以废弃植物油为原料,用亚临界水解法制备混合脂肪酸,研究混合脂肪酸的制备条件及其反应动力学。结果表明,废弃植物油在亚临界水中的适宜反应条件为:反应温度280℃,反应时间30 min,油水体积比为1:3.5,转化率最高达98.1%。废弃植物油在亚临界水中的水解反应平均反应级数为n=1.123 89,活化能E_a=70.87 kJ/mol,频率因子A=1.770 6×10~5,动力学模型为-dc_A/dt=1.770 6×10~5e^(-70.87/RT)C_A^1.123.89。

关键词：废弃植物油亚临界混合脂肪酸水解反应反应动力学

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废弃植物油对破囊壶菌生产多不饱和脂肪酸的影响

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宁波大学学报（理工版） 2017年第2期30卷 6-10页

作者：盛哲良朱鸶徐继林何山严小军宁波大学应用海洋生物技术教育部重点实验室浙江宁波315211

为研究废弃植物油对破囊壶菌生产PUFA的影响,以混合葵花籽油和橄榄油高温烹煮后的废弃油为研究对象,比较了在常规培养基中添加植物油和废弃植物油前后破囊壶菌Thraustochytrium sp.S-3的繁殖变化和脂肪酸组成变化.结果表明,添加烹调前... 详细信息

为研究废弃植物油对破囊壶菌生产PUFA的影响,以混合葵花籽油和橄榄油高温烹煮后的废弃油为研究对象,比较了在常规培养基中添加植物油和废弃植物油前后破囊壶菌Thraustochytrium sp.S-3的繁殖变化和脂肪酸组成变化.结果表明,添加烹调前后的植物油均能对破囊壶菌生长产生明显的促进作用,单位体积培养基中的总脂量可增加1倍左右;同时,破囊壶菌的脂肪酸组成跟植物油本身的脂肪酸组成有着明显正相关,添加废弃植物油后,能明显增加破囊壶菌合成DHA等PUFA的能力,同时增加了破囊壶菌中十八碳不饱和脂肪酸的含量.研究结果对利用废弃植物油类作为碳源应用到破囊壶菌产业化生产PUFA提供了理论依据.

关键词：废弃植物油破囊壶菌多不饱和脂肪酸

严禁废弃混合植物油入境——茂名检验检疫局查处300吨日本进口废弃植物油

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中国检验检疫 2005年第10期 45-45页

作者：吴维娜番汝升李孝松

事件简介2005年5月至7月,广东省某贸易公司在茂名口岸报检两批从日本进口的'已使用过混合植物油'共300.76吨(1576铁桶),该货物分装于14个集装箱,从日本经香港进入茂名口岸.

关键词：废弃植物油检验检疫局日本茂名进口混合入境贸易公司广东省

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新型植物油钻井液润滑剂的研究与应用

钻井液与完井液 2015年第3期32卷 39-41,105页

作者：祁亚男吕振华严波郭保雨孙庆林胜利石油工程有限公司钻井工程技术公司

以废弃植物油脂为原料,通过将废弃植物油脂与相对分子量较小的醇类进行酯化或者酯交换反应,生成长链的脂肪酸酯,并经过表面活性剂和抗高温处理,制得一种新型植物油钻井液润滑剂.在常温下,6％膨润土浆中加入1％该润滑剂后,极压润滑系数... 详细信息

以废弃植物油脂为原料,通过将废弃植物油脂与相对分子量较小的醇类进行酯化或者酯交换反应,生成长链的脂肪酸酯,并经过表面活性剂和抗高温处理,制得一种新型植物油钻井液润滑剂.在常温下,6％膨润土浆中加入1％该润滑剂后,极压润滑系数可降低85％～88％,黏附系数可降低78％～86％;该润滑剂抗温达140℃,抗盐达10％,荧光级别为3级,EC50值在50 000 mg/L以上,与聚合物、聚磺钻井液的配伍性好.该润滑剂在胜利油田桩23、莱87区块进行了现场应用,降低了钻井摩阻,缩短了钻井周期.桩23区块使用该润滑剂后,原油用量减少了一半以上,甚至可完全不用原油,井深3 900 m的试验井平均建井周期从33.55 d缩短为29.11 d,缩短了10％以上;莱87区块井深为3 100m的井,平均建井周期缩短了22.1％,钻井液成本降低了9.8％.废弃植物油的利用,节约了能源,有利于环境保护.

关键词：废弃植物油钻井液润滑剂定向井水平井环境保护

钻井液用液体润滑剂改性植物油(BZ-RH-Ⅰ)

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石油科技论坛 2015年第B10期34卷 21-24页

作者：李广环黄达全苏君龙涛田增艳宋学文马红中国石油集团渤海钻探工程有限公司

以废弃植物油为原料,通过甲酰化、酯化等反应制得一种低凝固点、低荧光的润滑剂BZ-RH-I,并对其合成条件进行了优选和评价。评价结果表明,该润滑剂的荧光级别低于4级,凝固点低于-15℃,加量为钻井液体积0.5%时润滑系数降低率大于90%;在18... 详细信息

以废弃植物油为原料,通过甲酰化、酯化等反应制得一种低凝固点、低荧光的润滑剂BZ-RH-I,并对其合成条件进行了优选和评价。评价结果表明,该润滑剂的荧光级别低于4级,凝固点低于-15℃,加量为钻井液体积0.5%时润滑系数降低率大于90%;在180℃高温老化后,该润滑剂的润滑系数降低率仍然大于85%,具有抗盐、抗温、低荧光、环境友好等特点以及原料来源广泛、合成成本低等优势。经350余口井的现场应用表明,润滑剂能够有效地降低钻井液和钻具间的摩擦阻力,与各种钻井液添加剂配伍性好,减轻了钻机负荷,可满足深井、大位移井、水平井等钻井作业要求。

关键词：废弃植物油低荧光低凝固点钻井液润滑剂

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国外生物燃料的发展及现状

现代化工 2002年第11期22卷 55-61页

作者：丁丽芹何力郝平西安石油学院石油化学工程系西安710065 中油股份公司玉门炼油厂玉门735200

生物柴油具有排烟少、十六烷值高、且不会产生致癌物质等优点。从生产、性能等方面介绍了国外有关生物燃料的研究及发展现状 ,指出我国进行生物燃料研究的必要性。

关键词：国外生物燃料发展现状酯交换反应排烟量废弃植物油