利用微生物油脂原位制备生物柴油和多元醇酯类润滑油

发布时间：2017-04-15 08:30

  本文关键词：利用微生物油脂原位制备生物柴油和多元醇酯类润滑油，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于微生物油脂含量高,生长迅速以及自然环保等优点,在过去几十年作为最具有发展前景的生物柴油原料,被广泛深入的研究。然而在产油微生物的放大培养、采收、干燥以及油脂提取和转化等方面仍存在一些技术和经济上的问题。这些问题成为制约微生物能源发展的主要障碍。本文的研究重点是关于微生物油脂的分析和转化。首先,本文采用三种提取方法(超声破碎提取法、索氏提取法和溶剂浸提法)对三种微生物(自养小球藻、异养小球藻和粘红酵母)生物质进行油脂提取,讨论提取方法对油脂含量和油脂组成的影响。提取得到的自养小球藻、异养小球藻和粘红酵母的最高油脂含量分别为23.25%、24.39%和29.02%。脂质分析显示藻类油脂中含量较多的脂肪酸为棕榈酸、亚油酸和α-亚麻酸；而棕榈酸和油酸则为酵母油脂中含量较多的脂肪酸。所有提取方法提取的藻类油脂中都具有较高的糖脂和磷脂；而酵母油脂中只有糖脂含量较高。然后为了减少油脂提取过程造成的能耗和提高微藻生物柴油的转化产量,本文提出了一种以75%乙醇和共溶剂为基础的原位(直接)酯交换过程。研究结果表明,小球藻(chlorella spp.)生物质原位酯交换过程需要添加共溶剂(正己烷的效果最佳)。在正己烷与75%乙醇体积比为1：2,混合溶剂用量为6.0 mL,反应温度为90℃,反应时间为2.0 h以及催化剂用量为0.6 mL的最佳反应条件下,微藻生物质原位酯交换能得到的转化产量高达90.02±0.55 wt.%。用Box-Behnken Design响应面法设计实验和分析主要反应参数对转化产量的影响,最终原位酯交换反应过程可以得到高达90.24±0.65 wt.%的转化产量。本文最后一部分工作是以油酸乙酯和棕榈酸乙酯组成的混合油脂为原料,以氨基锂为催化剂,催化与三羟甲基丙烷(TMP)进行酯交换反应。在此酯交换反应模型下优化反应条件以得到最大的三羟甲基丙烷脂肪酸三酯(TFATE)产量。在催化剂用量为1.0%,反应时间150 min,反应温度130℃,TMP与FAEE的摩尔比为1：4的最佳反应条件下,由混合脂肪酸乙酯(FAEE)制备生物润滑油,TFATE的含量可以达到84.13±2.31%。在同样的反应条件下,由粘红酵母(Rhodotorula glutinis)生物柴油制备生物润滑油,TFATE的含量可以达到78.13±5.50%。
【关键词】：微生物油脂 生物柴油 原位酯交换 三羟甲基丙烷脂肪酸三酯 生物润滑油
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE667;TE666
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-17
• 第一章 绪论17-29
• 1.1 前言17
• 1.2 产油微生物17-21
• 1.2.1 产油微生物简介17
• 1.2.2 产油微藻17-19
• 1.2.3 产油酵母19
• 1.2.4 微生物油脂组成19-20
• 1.2.5 微生物油脂提取20-21
• 1.3 利用微生物油脂制备生物柴油21-24
• 1.3.1 生物柴油简介21
• 1.3.2 传统的生物柴油生产工艺21-22
• 1.3.3 新型的生物柴油生产工艺22-24
• 1.4 多元醇酯类生物润滑油24-27
• 1.4.1 生物润滑油简介24-25
• 1.4.2 多元醇酯类生物润滑油研究进展25-27
• 1.5 本课题的选题依据及研究内容27-29
• 1.5.1 选题依据及创新点27
• 1.5.2 主要研究内容27-29
• 第二章 实验材料与方法29-35
• 2.1 实验中涉及的微生物原料29
• 2.1.1 产油微藻原料29
• 2.1.2 产油酵母原料29
• 2.2 实验中涉及的试剂和仪器29-31
• 2.2.1 主要试剂29-30
• 2.2.2 主要仪器30-31
• 2.3 实验中涉及的方法31-35
• 2.3.1 粘红酵母培养方法31-32
• 2.3.2 生物柴油分析方法32-33
• 2.3.3 生物润滑油分析方法33-35
• 第三章 微生物油脂的分析与检测35-45
• 3.1 引言35
• 3.2 实验方法35-37
• 3.2.1 微生物总脂含量的测定方法35
• 3.2.2 微生物总脂的提取方法35-36
• 3.2.3 固相萃取分离微生物油脂36-37
• 3.2.4 气相与质谱联用分析微生物油脂脂肪酸组成37
• 3.2.5 液相与质谱联用分析微藻油脂成分37
• 3.3 微生物油脂分析结果37-43
• 3.3.1 微生物总脂含量37-38
• 3.3.2 微生物油脂组成38-41
• 3.3.3 微生物油脂脂肪酸组成41-43
• 3.3.4 微藻油脂具体成分分析43
• 3.4 本章小结43-45
• 第四章 原位酯交换法制备微藻生物柴油45-65
• 4.1 引言45
• 4.2 实验方法45-46
• 4.2.1 最大脂肪酸乙酯产量确定方法45
• 4.2.2 原位酯交换方法45
• 4.2.3 FAEE转化产量45-46
• 4.2.4 响应面实验设计和统计分析46
• 4.3 单因素实验优化46-52
• 4.3.1 共溶剂对反应的影响46-48
• 4.3.2 正己烷与75%乙醇体积比对反应的影响48-49
• 4.3.3 混合溶剂用量对反应的影响49-50
• 4.3.4 温度对反应的影响50
• 4.3.5 时间对反应的影响50-51
• 4.3.6 催化剂用量对反应的影响51-52
• 4.4 响应面优化52-60
• 4.4.1 Plackett-Burman实验设计52-54
• 4.4.2 最陡爬坡实验54
• 4.4.3 Box-Behnken实验54-60
• 4.5 不同原料的原位酯交换60-61
• 4.6 提取-酯交换两步法61-63
• 4.7 本章小结63-65
• 第五章 多元醇酯类生物润滑油的制备65-75
• 5.1 引言65
• 5.2 实验方法65-66
• 5.2.1 制备微生物脂肪酸乙酯的方法65
• 5.2.2 制备生物润滑油的方法65-66
• 5.2.3 FAME转化率和TFATE质量分数66
• 5.3 结果与讨论66-73
• 5.3.1 不同反应条件下的酯交换66-67
• 5.3.2 催化剂种类对反应的影响67-68
• 5.3.3 催化剂用量的影响68-69
• 5.3.4 反应时间的影响69-70
• 5.3.5 反应温度的影响70-71
• 5.3.6 醇酯摩尔比的影响71-72
• 5.3.7 TMP与粘红酵母FAEE的酯交换反应72-73
• 5.4 本章小结73-75
• 第六章 结论与展望75-77
• 6.1 结论75-76
• 6.2 问题与展望76-77
• 参考文献77-83
• 致谢83-85
• 研究成果及发表的学术论文85-87
• 作者和导师简介87-88
• 附件88-89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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