造纸废水培养富油微藻的研究

论文摘要

微藻制备生物柴油已越来越受到各国的重视,而成本过高是制约其发展的主要问题之一。本文研究了利用造纸废水培养富油微藻的可行性,以期为降低微藻柴油成本寻找一条新的途径。论文进行了微藻的筛选、紫外诱变和条件优化,对造纸废水进行了成分分析、水解及初步脱毒处理,最后考察了微藻对水解液的利用情况。选取了6株微藻进行初筛。结果显示藻的含油量在17%～26%之间,其中栅藻的含油量最高,为25.77%。C16和C18为几株藻的主要脂肪酸组分。除小新月菱形藻外,其他藻异养能力均较强。六碳糖和二糖（麦芽糖）是较好的碳源,藻对五碳糖的利用情况较差。葡萄糖的加入可大大提高微藻的生长速率,兼养组小球-1,小球藻-2和栅藻收获时生长量分别是自养时的4.4,7.5,6.3倍。综合考虑生长量和含油量两个因素,筛选出栅藻进行下一步研究。通过紫外诱变,筛选出一株栅藻编号为栅-1,其生长速率较未优化前增长了39%,含油量达到了28%,颜色深绿,生长旺盛。并通过2*（6-2）部分析因设计实验筛选得出氮源和温度为影响栅藻油脂产率的显著因素。通过L9 （33）的正交实验,确定出适于栅藻产油的最佳条件为氮源浓度为6.0mM,温度25℃,光照强度为4000lux,葡萄糖浓度10g/L,pH值5,在此条件下油脂产率可达到75.46 mg·L-1d-1。对马尾松硫酸盐黑液进行了成分分析,结果表明:黑液中还原糖为1.92 g/L,半纤维素含量为35.69 g/L。在培养基中添加不同比例的黑液,随着培养基中黑液浓度的增大,黑液对栅藻的影响增大。在显微镜下观察发现在100%黑液中,栅藻形态发生了变化。说明黑液中存在着对微藻生长不利的物质。对黑液进行水解。考察了不同水解方法下还原糖获得量。结果显示同酸水解相比,酶水解效率较高。脱木素后再酶水解,水解液中还原糖可达到9.18g/L。脱木素的最佳条件为pH值3.0,温度75℃,硫酸浓度6%,此时上清液中的半纤维素含量最高,达到47.61g/L。对水解液做液相色谱分析,发现水解液中主要成分为葡萄糖3.63 g/L,其次为纤维二糖1.81 g/L,并有少量阿拉伯糖和木糖,含量分别为0.02g/L和0.8g/L。同时检测出水解液中含有较多甲酸和乙酸,浓度分别为3.10 g/L,2.90 g/L。利用石灰过中和,减压真空浓缩和活性炭进行脱色脱毒处理,水解液变为浅黄色,透光率增大,还原糖损失率为5.64%。利用脱毒处理后的黑液水解液培养栅藻-1,其生长量较未处理的黑液葡萄糖培养基大幅度提高,达到了1.23g/L,测定含油量为24.52%,油脂产率达到23.20 mg·L-1d-1,栅藻-1的形态恢复正常。将纤维素从黑液中提取出,水解培养微藻,结果表明在半纤维素水解液培养基中的栅藻-1,其生长量与处理后的黑液水解液培养基相比有所提高,通过调整培养基配方,半纤维素水解液中栅藻干重达到2.70 g/L,比葡萄糖培养基提高了20%,含油量为25.70%,油脂产率可达到53.37 mg·L-1d-1。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 国内外研究现状及评述
• 1.2 研究的主要内容
• 1.3 研究技术路线
• 1.4 论文创新点
• 第二章 微藻筛选
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验药品
• 2.2.3 实验仪器
• 2.2.4 培养方法
• 2.2.5 测定方法
• 2.2.6 异养能力考察
• 2.2.7 不同培养方式下生长产油能力
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 微藻粗脂含量及脂肪酸成分组成
• 2.3.2 异养能力考察
• 2.3.3 不同培养方式下的产油能力
• 2.4 小结
• 第三章 微藻紫外诱变及产油条件优化
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验药品
• 3.2.3 实验仪器
• 3.2.4 紫外诱变
• 3.2.5 部分析因实验设计筛选实验
• 3.2.6 正交实验
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 紫外诱变
• 3.3.2 部分析因实验设计结果
• 3.3.3 正交实验结果
• 3.4 小结
• 第四章 造纸黑液成分分析及对栅藻的影响研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 实验药品及仪器
• 4.2.3 成分分析
• 4.2.4 造纸黑液对栅藻生长的影响
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 废水成分分析
• 4.3.2 造纸黑液对栅藻生长的影响
• 4.4 小结
• 第五章 黑液水解液培养富油微藻
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验原料
• 5.2.2 实验药品
• 5.2.3 实验仪器
• 5.2.4 直接水解
• 5.2.5 脱木素后水解
• 5.2.6 水解中抑制物对微藻生长的影响
• 5.2.7 水解液脱色脱毒
• 5.2.8 利用黑液水解液培养栅藻
• 5.2.9 半纤维素酶水解
• 5.2.10 半纤维素酶水解液培养栅藻
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 不同水解方法下的还原糖含量
• 5.3.2 水解液成分分析
• 5.3.3 抑制物对栅藻生长的影响
• 5.3.4 水解液脱色脱毒
• 5.3.5 脱毒酶水解液培养栅藻的研究
• 5.3.6 半纤维素水解液培养栅藻的研究
• 5.4 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 讨论
• 6.3 展望
• 参考文献
• 附录
• 在读期间学术研究
• 致谢