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红球菌H-412油水两相体系脱硫动力学研究

作　者: 石立娜
导　师: 韩振为
学　校: 天津大学
专　业: 生物化工
关键词: 生物脱硫红球菌二苯并噻吩动力学模型产物抑制
分类号: TE624.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着能源危机和环境问题的日益加剧，国际社会对燃油中硫含量的要求也越来越严格。传统催化加氢技术操作条件苛刻，成本高而且难以除去高沸点的杂环有机硫化物，生物脱硫技术则可有效脱除这些杂环含硫化合物，具有条件温和、操作成本低、选择性高等优点，是不断发展中的新型深度脱硫技术，在替代和补充传统脱硫工艺方面有着良好的前景。本文以实验室筛选的能够通过“4S”途径进行脱硫代谢的红球菌H-412作为生物催化剂，二苯并噻吩（DBT）为含硫模型化合物，考察了红球菌H-412脱除正十六烷中有机硫的脱硫性能。在油相体积分数20%的条件下，相同浓度的生长细胞比休止细胞的脱硫效率高。对红球菌H-412生长细胞在油相体积分率分别为0%，5%，10%，20%的条件下进行了脱硫实验，细胞生长量随油相体积增加而减少，而DBT的消耗量及二羟基联苯（2-HBP）的生成量却随油相体积的增加而增大，无油相存在条件下的细胞生长量最大，但产物生成量最低。选择文献已有动力学模型对红球菌H-412脱硫实验结果进行了拟合，发现已有模型用于油水两相体系微生物脱硫过程有一定的局限性。本文结合油水两相体系的特点，建立了红球菌H-412在油水两相体系中的脱硫动力学模型，模型建立过程中不仅考虑了产物对于细胞生长的抑制作用，而且考虑了对底物消耗和产物生成的抑制作用。所建模型既适用于油水两相体系，也适用于单一水相体系。结果表明，所建动力学模型能够较好地描述红球菌H-412在油水两相体系中的菌体生长、底物消耗及产物生成的过程。根据所建新模型，本研究中的脱硫实验结果得到了合理的解释。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章文献综述  7-25
  1.1 石油中的硫元素  7-9
    1.1.1 石油中的硫元素  7
    1.1.2 石油脱硫的必要性  7-9
  1.2 石油脱硫技术  9-12
    1.2.1 传统脱硫方法  9
    1.2.2 深度脱硫技术  9-11
    1.2.3 生物脱硫  11-12
  1.3 微生物脱硫技术的研究进展  12-16
    1.3.1 专一性脱硫微生物  12-13
    1.3.2 微生物脱硫的机理研究  13-15
    1.3.3 微生物脱硫工艺和反应器的研究  15-16
  1.4 微生物脱硫动力学的研究进展  16-23
    1.4.1 微生物发酵动力学研究  16-20
    1.4.2 生物脱硫过程的动力学研究进展  20-23
  1.5 本论文研究内容  23-25
第二章红球菌 H-412 脱硫实验  25-38
  2.1 实验材料与方法  25-31
    2.1.1 实验试剂及仪器  25-26
    2.1.2 实验培养基  26-27
    2.1.3 实验菌体制备  27
    2.1.4 菌体浓度检测方法  27-28
    2.1.5 DBT 和 2-HBP 浓度检测  28-30
    2.1.6 红球菌 H-412 在油水两相体系中的脱硫实验  30-31
  2.2 结果与讨论  31-36
    2.2.1 生长细胞与休止细胞脱硫对比  31-32
    2.2.2 不同 DBT 初始浓度的影响  32-33
    2.2.3 不同初始菌体浓度的影响  33
    2.2.4 不同油相体积比例的影响  33-34
    2.2.5 不同油相体积分率下菌体生长，底物消耗及产物生成曲线  34-36
  2.3 本章小结  36-38
第三章红球菌 H-412 脱硫反应动力学模型  38-47
  3.1 红球菌 H-412 动力学模型选择  38-40
    3.1.1 菌体生长动力学模型  38-39
    3.1.2 产物生成动力学模型  39
    3.1.3 底物消耗动力学模型  39-40
  3.2 模型参数的确定  40
  3.3 结果与讨论  40-46
  3.4 本章小结  46-47
第四章红球菌 H-412 油水两相体系脱硫动力学模型  47-59
  4.1 模型建立  47-51
    4.1.1 细胞生长动力学模型  47
    4.1.2 产物生成动力学模型  47-48
    4.1.3 底物消耗动力学模型  48
    4.1.4 油水两相体系动力学模型的建立  48-51
  4.2 模型参数的确定  51
  4.3 结果与讨论  51-58
    4.3.1 模型计算结果  51-56
    4.3.2 模型参数  56-57
    4.3.3 红球菌 H-412 脱硫反应动力学中的产物抑制作用  57-58
  4.4 本章小结  58-59
第五章结论  59-60
参考文献  60-67
发表论文和参加科研情况说明  67-68
致谢  68

红球菌H-412油水两相体系脱硫动力学研究

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