Gordonia sp.催化脱除二苯并噻吩硫元素的研究

发布时间：2017-04-14 04:21

  本文关键词：Gordonia sp.催化脱除二苯并噻吩硫元素的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着人们环保意识的加强,各国对燃料油硫含量控制标准越来越严格。但HDS技术反应条件严苛、成本高,同时对C_X-DBT催化效率低,不能满足深度脱硫的要求。生物脱硫技术能在温和条件下,高效专一的脱除有机硫,是一种环境友好型脱硫技术。本文从Gordonia sp.JDZX13筛选、鉴定及脱硫途径的分析开始,通过单因素及正交实验的优化确定了Gordonia sp.JDZX13在单水相体系的最佳生长条件,解析了关键限制性因素对Gordonia sp.JDZX13生长及脱硫的作用效应,研究了油水两相体系最佳培养模式及脱硫条件,并考察了Gordonia sp.JDZX13对不同模拟油的脱硫情况。主要研究内容如下:(1)Gordonia sp.JDZX13的筛选、鉴定及脱硫途径分析。从克拉玛依油田采样,筛选到11株代谢DBT的脱硫菌。通过比较各菌株对二苯并噻吩(DBT)的降解能力,确定JDZX13菌株脱硫能力最佳。对该菌株进行形态学、生理生化及16S rDNA分析,确定其为戈登氏菌属,命名为Gordonia sp.JDZX13。用GC-MS对代谢产物定性分析确定该菌株具有“4S”代谢途径。将Gordonia sp.JDZX13的脱硫基因进行提取与比对,确定该菌株含有脱硫基因dszA、dszB和dszC,因此进一步证实其代谢C_X-DBT的途径。(2)单水相体系下Gordonia sp.JDZX13生长关键因子的优选。通过单因素及正交实验对生长关键因子(碳源、氮源、微量元素、MgCl2、温度及pH)的优选,最终获得最佳发酵条件为:蔗糖15.0 g×L~(-1)、NH4Cl 2.0 g×L~(-1)、MgCl2 0.1 g×L~(-1)、微量元素1.0 m L×L~(-1)、pH 7.0、温度35℃。在优化后的条件下,菌体浓度在81 h达到4.44 g×L~(-1),是优化前的3.7倍;DBT脱除率在48 h达到98%,相比优化前,时间缩短12 h。(3)关键限制因素对Gordonia sp.JDZX13生长及脱硫的效应研究。研究表明:DBT在适当浓度范围能促进菌体生长、提升脱硫酶系活力及上调脱硫基因转录。在高浓度时(≥3 mmol×L~(-1)),对菌体生长及脱硫酶活力有轻微抑制作用;菌体活性及脱硫酶系受2-HBP剧烈影响,浓度高于0.3 mmol×L~(-1)时,菌体及脱硫酶系活力均丧失。低浓度时(≤0.025mmol×L~(-1)),脱硫基因dszA、dszB和dszC转录上调,分别达到原始水平的2.6、2.73和2.66倍。高于0.05 mmo×L~(-1)时,脱硫基因转录受到抑制;SO42-对菌体生长有促进作用,但抑制脱硫酶的活性。在低浓度时(≤0.05 mmol×L~(-1)),脱硫基因dszA、dszB和dszC转录水平上调,分别达到原始水平的3.61、2.00和2.62倍,但高于0.1 mmol×L~(-1)时,脱硫基因dszA、dszB和dszC转录水平受抑制,仅为原始水平的0.33、0.14和0.53倍。(4)油水两相体系脱硫性能研究。通过比较油水两相体系中五种培养模式的脱硫效果,确定模式II脱硫效率最高。基于单因素及响应面优化技术获得油水两相体系的最佳脱硫条件:油水体积比1:5、转速200 r×min~(-1)、β-CD 4.44 g×L~(-1)、烟酰胺1.57 mmol×L~(-1)、核黄素20.7μmmol×L~(-1)。在培养模式II及优化条件下,分别考察了Gordonia sp.JDZX13对国II、国III、国IV、国V标准模拟油的脱硫情况,结果显示该菌株对国Ⅳ,国Ⅴ标准模拟油的处理效果较好,最终能达到无硫水平。
【关键词】：Gordonia sp.JDZX13 C_X-DBT 生物脱硫 “4S”途径 油水两相体系
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE624.55
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 硫氧化物的危害8
• 1.2 石油中硫化物的组成8-9
• 1.3 传统脱硫技术9-10
• 1.3.1 加氢脱硫技术9
• 1.3.2 萃取脱硫技术9-10
• 1.3.3 吸附脱硫技术10
• 1.3.4 氧化脱硫技术10
• 1.4 生物脱硫技术10-15
• 1.4.1 生物脱硫机理10-12
• 1.4.2 脱硫菌株及其特性12-13
• 1.4.3 脱硫工艺研究现状13-14
• 1.4.4 细胞脱硫动力学研究14
• 1.4.5 目前存在的问题与挑战14-15
• 1.5 论文的立题意义及研究内容15-16
• 1.5.1 论文的立题意义15
• 1.5.2 论文的主要研究内容15-16
• 第二章 材料与方法16-25
• 2.1 实验材料16-17
• 2.1.1 筛菌样品16
• 2.1.2 培养基16
• 2.1.3 主要仪器与试剂16-17
• 2.2 实验方法17-21
• 2.2.1 C_X-DBT脱硫菌株筛选方案构建17
• 2.2.2 C_X-DBT脱硫菌株鉴定17-18
• 2.2.3 Gordonia sp. JDZX13的脱硫途径分析18
• 2.2.4 基于单因素及正交试验优化策略强化菌株单水相体系脱硫18-19
• 2.2.5 关键因素对菌体生长、酶系活性及脱硫基因转录的效应19-20
• 2.2.6 油水两相体系脱硫20-21
• 2.3 检测方法21-25
• 2.3.1 Gordonia sp. JDZX13生物量的检测21-22
• 2.3.2 透射电子显微镜22
• 2.3.3 样品主要离子检测22
• 2.3.4 HPLC对代谢产物的定量分析22-23
• 2.3.5 GC-FID对代谢产物的定量分析23
• 2.3.6 GC-MS对代谢产物的定性分析23-24
• 2.3.7 数据分析24-25
• 第三章 结果与讨论25-50
• 3.1 Gordonia sp. JDZX13的筛选、鉴定及C_X-DBT脱硫途径分析25-32
• 3.1.1 脱除C_X-DBT菌种的筛选25-26
• 3.1.2 脱C_X-DBT菌种JDZX13的生理生化及分子鉴定26-28
• 3.1.3 Gordonia sp. JDZX13的C_X-DBT脱硫途径分析28-32
• 3.2 单水相体系中Gordonia sp. JDZX13脱硫条件优化32-36
• 3.2.1 脱硫关键因子的筛选32-34
• 3.2.2 关键脱硫因子的优化34-36
• 3.3 关键限制性因素对Gordonia sp. JDZX13生长及脱硫的效应研究36-42
• 3.3.1 DBT浓度对菌体生长、脱硫酶系活力及脱硫基因转录的作用效应36-38
• 3.3.2 2-HBP浓度对菌体生长、脱硫酶系活力及脱硫基因转录的作用效应38-40
• 3.3.3 SO_4~(2-)浓度对菌体生长、脱硫酶系活力及脱硫基因转录的作用效应40-42
• 3.4 油水两相体系Gordonia sp. JDZX13的脱硫特性研究42-50
• 3.4.1 Gordonia sp. JDZX13脱硫模式的研究42
• 3.4.2 基于响应面优化策略强化Gordonia sp. JDZX13菌株脱硫42-49
• 3.4.3 Gordonia sp. JDZX13处理不同标准模拟油的研究49-50
• 主要结论与展望50-52
• 主要结论50
• 展望50-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-57
• 附录I: 作者在攻读硕士学位期间发表的主要科研成果57-58
• 附录II: 论文涉及的样品检测数据、基因序列及图片58-61

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 顾然;;钢包脱硫用固体渣料成分的确定及提高脱硫率的措施[J];河北冶金;1990年05期

2 张晋斌;电站脱硫技术综述[J];华北电力技术;2000年07期

3 陈明智;利用粉煤灰脱硫技术综述[J];粉煤灰;2002年05期

4 邝素萍,马文石,李伟善;脱硫技术现状及前景展望[J];广东化工;2002年01期

5 李登新,高晋生,孟繁玲;电化学脱硫的热力学分析[J];煤炭学报;2002年03期

6 黄谦德;;炉内增钙脱硫若干问题的探讨[J];广州环境科学;2002年01期

7 王君成;;镁脱硫工艺的应用研究[J];马钢职工大学学报;2002年03期

8 钟毅,金峰,张鹏宇,曾汉才;模糊综合评价在脱硫技术优选中的应用[J];电力环境保护;2003年02期

9 毛健全,顾尚义,张启厚,周茂基;对脱硫石灰岩质量要求初探[J];贵州地质;2003年04期

10 张林仙,刘远鹏;脱硫技术的发展概况[J];黄石高等专科学校学报;2004年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 王亮;李春虎;侯影飞;魏晓斌;于英民;冯丽娟;;柴油氧化萃取脱硫工艺[A];中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集（上）[C];2009年

2 刘凤娟;苍大强;李春增;娄军芳;;温度对烧结脱硫影响的实验研究[A];第七届全国工业炉学术年会论文集[C];2006年

3 张炳海;冯怒;陈金凤;;脱硫系统运行优化及典型异常处理[A];第六届电力工业节能减排学术研讨会论文集[C];2011年

4 李斌;李聿军;向华;张江萍;邹节忠;刘江斌;;转炉内加锰铁脱硫工艺的研究和实践[A];2007年度泛珠三角十一省（区）炼钢连铸年会论文专辑[C];2007年

5 强晓峰;;镁法脱硫在燃油电厂的应用[A];中国计量协会冶金分会2010年会论文集[C];2010年

6 胡辉;王文超;王珊珊;杨旗;陆僖;杨家宽;;铅膏脱硫及其滤液中硫酸钠回收利用的影响因素实验研究[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集（第二卷）[C];2009年

7 李强麟;;再议脱硫熟石膏质量的控制[A];2009第四届全国石膏生产与应用技术交流大会暨展览会论文集[C];2009年

8 董克平;;攀钢西昌钢钒脱硫工艺优化与实践[A];第十八届（2014年）全国炼钢学术会议论文集——S03：铁水预处理[C];2014年

9 顾金芳;茅睿;林伟;;脱硫系统优化运行研究[A];第十届中国科协年会论文集（二）[C];2008年

10 李秀忠;徐炳文;马庆国;;脱硫系统运行可靠性的提高[A];全国火电300MW级机组能效对标及竞赛第四十二届年会论文集[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 本报记者　 柳尧杰;电厂脱硫 非脱不可[N];莱芜日报;2006年

2 梁约军;氧气顶吹转炉炼钢脱硫的理论与实践[N];世界金属导报;2007年

3 记者 朱章安　通讯员 李绍衡;首个烧结脱硫项目衡钢投运[N];湖南日报;2009年

4 王少腾;气动脱硫系统运行效率高[N];中国化工报;2010年

5 解小如;与环境友好 让世界更美[N];中国化工报;2007年

6 李江涛　通讯员　 韦建飞;脱硫率达95%以上[N];洛阳日报;2007年

7 惠程华;全省最大脱硫减排项目近日开工建设[N];甘肃日报;2008年

8 本报记者 李英姿;衡钢“脱硫”环保技术好![N];衡阳日报;2009年

9 费庆胜 余志杰;福建三钢烧结二期脱硫降本攻关效果显著[N];中国冶金报;2009年

10 钟勇浜　黄慧锦;蒸馏装置减顶气脱硫率达99.99%[N];中国石化报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李艳平;循环流化床脱硫反应器流动特性的实验研究与数值模拟[D];天津大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘强;基于PKS的脱硫控制系统的设计与应用[D];西安建筑科技大学;2015年

2 丁圣亮;火电厂脱硫废水蒸发工艺及对烟气除尘脱硫的影响研究[D];西安建筑科技大学;2015年

3 亢旭;微波脱硫对炼焦煤煤质影响的研究[D];中国矿业大学;2015年

4 薛飞;功能化离子液体在油品脱硫中的应用研究[D];新疆大学;2015年

5 谢春雪;等离子体脱硫相关问题分析及脱硫实验研究[D];武汉纺织大学;2015年

6 易娟;电厂烟气活性焦脱硫规律研究[D];华北电力大学;2015年

7 梁国智;300MW机组脱硫系统能效分析及其优化研究[D];华南理工大学;2015年

8 白彦飞;燃煤烟气氨法同时脱碳脱硫研究[D];华北电力大学;2015年

9 徐雪松;高炉瓦斯灰用于气体中硫化氢脱除的研究[D];辽宁科技大学;2015年

10 田东阳;S-Zorb脱硫技术的工业应用[D];西安石油大学;2016年

  本文关键词：Gordonia sp.催化脱除二苯并噻吩硫元素的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：305221