树脂分离富马酸的条件优化及同步发酵分离
发布时间：2023-10-26 19:44
作为一种四碳不饱和羧酸,富马酸被广泛用于食品,化工,医药等领域。为促进富马酸的工业化生产,本研究设计了一款高效的固定床离子交换柱,并应用于富马酸的同步发酵分离过程中。1.选择对富马酸吸附能力为83.41 mg.g-1(pH=5)的D201树脂为吸附树脂。探究了 pH,温度的影响:树脂对富马酸的吸附能力为HFA-＞FA2-＞H2FA;吸附过程属于吸热反应。最佳的解吸条件是NaCl为解吸剂,解吸浓度1 mol·L-1,解吸体积10 mL,解吸时间20 min,解吸率达到89.6%。重复实验证明了树脂具有较高的重复利用率。2.通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)证明了 D201树脂吸附富马酸是树脂的季胺基与富马酸盐的羧基通过离子键相结合的化学吸附;然后测定了吸附等温线及动力学,发现吸附属于Langmuir等温模型;在低pH值时(pH=3,4)吸附符合伪一阶方程;在高pH值时(pH=5,6)吸附符合伪二阶方程;颗粒扩散是起始阶段(0～15 min)的主要限速步骤,随着反应的进行液膜扩散也成为限速步骤。热力学参数计算证明了吸附过程是自发的可逆的吸热过程,本质上也是一种等量离子交换的传质过程。因此...
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 富马酸的简介
1.1.1 富马酸的理化特性
1.1.2 富马酸的应用
1.2 富马酸的生产方法
1.2.1 化学法生产富马酸
1.2.2 酶催化法生产富马酸
1.2.3 根霉发酵法生产富马酸
1.2.4 基因工程法生产富马酸
1.2.5 富马酸的代谢途径
1.3 根霉发酵法生产富马酸的研究进展
1.3.1 根霉菌种的选育
1.3.2 发酵底物的选择
1.3.3 菌种形态的控制及固定化
1.3.4 发酵条件的优化
1.4 同步发酵分离
1.4.1 结晶法
1.4.2 有机萃取
1.4.3 固定床离子交换柱
1.5 分离提取
1.6 课题的意义与研究内容
第二章 树脂的静态吸附研究
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 实验材料
2.2.2 实验仪器
2.3 实验方法
2.3.1 树脂筛选及选择性探究
2.3.2 影响条件的探究
2.3.3 解吸条件的探究
2.3.4 树脂的重复利用
2.3.5 树脂结构及FTIR分析
2.3.6 不同条件下的吸附等温线
2.3.7 吸附动力学
2.4 相关参数的计算及检测方法
2.4.1 富马酸的检测
2.4.2 树脂相关参数的计算
2.5 实验结果
2.5.1 树脂筛选
2.5.2 吸附影响条件的探究
2.5.2.1 预处理方式
2.5.2.2 树脂添加量
2.5.2.3 中和剂的影响
2.5.2.4 pH的影响
2.5.2.5 温度的影响
2.5.3 解吸条件的确定及树脂重复利用
2.5.4 树脂结构及FTIR分析
2.5.5 不同pH及T条件下的吸附等温线及模型分析
2.5.6 热力学参数分析
2.5.7 吸附动力学及模型分析
2.6 小结
第三章 固定床柱的吸附解吸优化
3.1 引言
3.2 实验材料与仪器
3.2.1 菌种
3.2.2 培养基
3.2.3 试剂及实验仪器
3.3 实验方法
3.3.1 固定床柱吸附解吸条件优化
3.3.2 解吸剂优化
3.3.3 树脂柱重复利用
3.3.4 葡萄糖、苹果酸的影响及发酵液验证
3.3.5 测定方法及计算
3.4 实验结果及讨论
3.4.1 固定床柱吸附解吸条件优化
3.4.1.1 吸附优化
3.4.1.2 The Yoon-Nelson模型
3.4.1.3 解吸优化
3.4.1.4 树脂柱重复利用
3.4.2 解吸剂优化
3.4.2.1 解吸离子Cl-的影响
3.4.2.2 不同解吸剂的比较
3.4.2.3 离子形式对吸附的影响
3.4.2.4 树脂柱重复利用
3.4.3 葡萄糖、苹果酸的影响及发酵液验证
3.4.3.1 葡萄糖、苹果酸的影响
3.4.3.2 发酵液验证
3.5 小结
第四章 富马酸发酵分离耦合
4.1 引言
4.2 实验材料与仪器
4.3 实验方法
4.3.1 间歇发酵分离
4.3.2 连续发酵分离
4.3.2.1 发酵过程pH的优化
4.3.2.2 连续发酵分离起始点的优化
4.3.3 连续补料发酵
4.3.4 解吸液中富马酸的分离纯化
4.4 实验结果
4.4.1 间歇发酵分离
4.4.2 连续发酵分离
4.4.2.1 发酵过程pH的优化
4.4.2.2 连续发酵分离起始点的优化
4.4.3 连续补料发酵
4.4.4 解吸液中富马酸的分离纯化
4.5 小结
第五章 结论
第六章 存在的问题与展望
参考文献
附录
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书
本文编号：3856865
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【学位级别】：硕士
【文章目录】：
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摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 富马酸的简介
1.1.1 富马酸的理化特性
1.1.2 富马酸的应用
1.2 富马酸的生产方法
1.2.1 化学法生产富马酸
1.2.2 酶催化法生产富马酸
1.2.3 根霉发酵法生产富马酸
1.2.4 基因工程法生产富马酸
1.2.5 富马酸的代谢途径
1.3 根霉发酵法生产富马酸的研究进展
1.3.1 根霉菌种的选育
1.3.2 发酵底物的选择
1.3.3 菌种形态的控制及固定化
1.3.4 发酵条件的优化
1.4 同步发酵分离
1.4.1 结晶法
1.4.2 有机萃取
1.4.3 固定床离子交换柱
1.5 分离提取
1.6 课题的意义与研究内容
第二章 树脂的静态吸附研究
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 实验材料
2.2.2 实验仪器
2.3 实验方法
2.3.1 树脂筛选及选择性探究
2.3.2 影响条件的探究
2.3.3 解吸条件的探究
2.3.4 树脂的重复利用
2.3.5 树脂结构及FTIR分析
2.3.6 不同条件下的吸附等温线
2.3.7 吸附动力学
2.4 相关参数的计算及检测方法
2.4.1 富马酸的检测
2.4.2 树脂相关参数的计算
2.5 实验结果
2.5.1 树脂筛选
2.5.2 吸附影响条件的探究
2.5.2.1 预处理方式
2.5.2.2 树脂添加量
2.5.2.3 中和剂的影响
2.5.2.4 pH的影响
2.5.2.5 温度的影响
2.5.3 解吸条件的确定及树脂重复利用
2.5.4 树脂结构及FTIR分析
2.5.5 不同pH及T条件下的吸附等温线及模型分析
2.5.6 热力学参数分析
2.5.7 吸附动力学及模型分析
2.6 小结
第三章 固定床柱的吸附解吸优化
3.1 引言
3.2 实验材料与仪器
3.2.1 菌种
3.2.2 培养基
3.2.3 试剂及实验仪器
3.3 实验方法
3.3.1 固定床柱吸附解吸条件优化
3.3.2 解吸剂优化
3.3.3 树脂柱重复利用
3.3.4 葡萄糖、苹果酸的影响及发酵液验证
3.3.5 测定方法及计算
3.4 实验结果及讨论
3.4.1 固定床柱吸附解吸条件优化
3.4.1.1 吸附优化
3.4.1.2 The Yoon-Nelson模型
3.4.1.3 解吸优化
3.4.1.4 树脂柱重复利用
3.4.2 解吸剂优化
3.4.2.1 解吸离子Cl-的影响
3.4.2.2 不同解吸剂的比较
3.4.2.3 离子形式对吸附的影响
3.4.2.4 树脂柱重复利用
3.4.3 葡萄糖、苹果酸的影响及发酵液验证
3.4.3.1 葡萄糖、苹果酸的影响
3.4.3.2 发酵液验证
3.5 小结
第四章 富马酸发酵分离耦合
4.1 引言
4.2 实验材料与仪器
4.3 实验方法
4.3.1 间歇发酵分离
4.3.2 连续发酵分离
4.3.2.1 发酵过程pH的优化
4.3.2.2 连续发酵分离起始点的优化
4.3.3 连续补料发酵
4.3.4 解吸液中富马酸的分离纯化
4.4 实验结果
4.4.1 间歇发酵分离
4.4.2 连续发酵分离
4.4.2.1 发酵过程pH的优化
4.4.2.2 连续发酵分离起始点的优化
4.4.3 连续补料发酵
4.4.4 解吸液中富马酸的分离纯化
4.5 小结
第五章 结论
第六章 存在的问题与展望
参考文献
附录
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书
本文编号：3856865
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/3856865.html
