作為一種四碳不飽和羧酸,富馬酸被廣泛用于食品,化工,醫(yī)藥等領(lǐng)域。為促進富馬酸的工業(yè)化生產(chǎn),本研究設(shè)計了一款高效的固定床離子交換柱,并應(yīng)用于富馬酸的同步發(fā)酵分離過程中。1.選擇對富馬酸吸附能力為83.41 mg.g-1(pH=5)的D201樹脂為吸附樹脂。探究了 pH,溫度的影響:樹脂對富馬酸的吸附能力為HFA-＞FA2-＞H2FA;吸附過程屬于吸熱反應(yīng)。最佳的解吸條件是NaCl為解吸劑,解吸濃度1 mol·L-1,解吸體積10 mL,解吸時間20 min,解吸率達到89.6%。重復(fù)實驗證明了樹脂具有較高的重復(fù)利用率。2.通過傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)證明了 D201樹脂吸附富馬酸是樹脂的季胺基與富馬酸鹽的羧基通過離子鍵相結(jié)合的化學吸附;然后測定了吸附等溫線及動力學,發(fā)現(xiàn)吸附屬于Langmuir等溫模型;在低pH值時(pH=3,4)吸附符合偽一階方程;在高pH值時(pH=5,6)吸附符合偽二階方程;顆粒擴散是起始階段(0～15 min)的主要限速步驟,隨著反應(yīng)的進行液膜擴散也成為限速步驟。熱力學參數(shù)計算證明了吸附過程是自發(fā)的可逆的吸熱過程,本質(zhì)上也是一種等量離子交換的傳質(zhì)過程。因此...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
學位論文數(shù)據(jù)集
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 富馬酸的簡介
        1.1.1 富馬酸的理化特性
        1.1.2 富馬酸的應(yīng)用
    1.2 富馬酸的生產(chǎn)方法
        1.2.1 化學法生產(chǎn)富馬酸
        1.2.2 酶催化法生產(chǎn)富馬酸
        1.2.3 根霉發(fā)酵法生產(chǎn)富馬酸
        1.2.4 基因工程法生產(chǎn)富馬酸
        1.2.5 富馬酸的代謝途徑
    1.3 根霉發(fā)酵法生產(chǎn)富馬酸的研究進展
        1.3.1 根霉菌種的選育
        1.3.2 發(fā)酵底物的選擇
        1.3.3 菌種形態(tài)的控制及固定化
        1.3.4 發(fā)酵條件的優(yōu)化
    1.4 同步發(fā)酵分離
        1.4.1 結(jié)晶法
        1.4.2 有機萃取
        1.4.3 固定床離子交換柱
    1.5 分離提取
    1.6 課題的意義與研究內(nèi)容
第二章 樹脂的靜態(tài)吸附研究
    2.1 引言
    2.2 材料與方法
        2.2.1 實驗材料
        2.2.2 實驗儀器
    2.3 實驗方法
        2.3.1 樹脂篩選及選擇性探究
        2.3.2 影響條件的探究
        2.3.3 解吸條件的探究
        2.3.4 樹脂的重復(fù)利用
        2.3.5 樹脂結(jié)構(gòu)及FTIR分析
        2.3.6 不同條件下的吸附等溫線
        2.3.7 吸附動力學
    2.4 相關(guān)參數(shù)的計算及檢測方法
        2.4.1 富馬酸的檢測
        2.4.2 樹脂相關(guān)參數(shù)的計算
    2.5 實驗結(jié)果
        2.5.1 樹脂篩選
        2.5.2 吸附影響條件的探究
            2.5.2.1 預(yù)處理方式
            2.5.2.2 樹脂添加量
            2.5.2.3 中和劑的影響
            2.5.2.4 pH的影響
            2.5.2.5 溫度的影響
        2.5.3 解吸條件的確定及樹脂重復(fù)利用
        2.5.4 樹脂結(jié)構(gòu)及FTIR分析
        2.5.5 不同pH及T條件下的吸附等溫線及模型分析
        2.5.6 熱力學參數(shù)分析
        2.5.7 吸附動力學及模型分析
    2.6 小結(jié)
第三章 固定床柱的吸附解吸優(yōu)化
    3.1 引言
    3.2 實驗材料與儀器
        3.2.1 菌種
        3.2.2 培養(yǎng)基
        3.2.3 試劑及實驗儀器
    3.3 實驗方法
        3.3.1 固定床柱吸附解吸條件優(yōu)化
        3.3.2 解吸劑優(yōu)化
        3.3.3 樹脂柱重復(fù)利用
        3.3.4 葡萄糖、蘋果酸的影響及發(fā)酵液驗證
        3.3.5 測定方法及計算
    3.4 實驗結(jié)果及討論
        3.4.1 固定床柱吸附解吸條件優(yōu)化
            3.4.1.1 吸附優(yōu)化
            3.4.1.2 The Yoon-Nelson模型
            3.4.1.3 解吸優(yōu)化
            3.4.1.4 樹脂柱重復(fù)利用
        3.4.2 解吸劑優(yōu)化
            3.4.2.1 解吸離子Cl^-的影響
            3.4.2.2 不同解吸劑的比較
            3.4.2.3 離子形式對吸附的影響
            3.4.2.4 樹脂柱重復(fù)利用
        3.4.3 葡萄糖、蘋果酸的影響及發(fā)酵液驗證
            3.4.3.1 葡萄糖、蘋果酸的影響
            3.4.3.2 發(fā)酵液驗證
    3.5 小結(jié)
第四章 富馬酸發(fā)酵分離耦合
    4.1 引言
    4.2 實驗材料與儀器
    4.3 實驗方法
        4.3.1 間歇發(fā)酵分離
        4.3.2 連續(xù)發(fā)酵分離
            4.3.2.1 發(fā)酵過程pH的優(yōu)化
            4.3.2.2 連續(xù)發(fā)酵分離起始點的優(yōu)化
        4.3.3 連續(xù)補料發(fā)酵
        4.3.4 解吸液中富馬酸的分離純化
    4.4 實驗結(jié)果
        4.4.1 間歇發(fā)酵分離
        4.4.2 連續(xù)發(fā)酵分離
            4.4.2.1 發(fā)酵過程pH的優(yōu)化
            4.4.2.2 連續(xù)發(fā)酵分離起始點的優(yōu)化
        4.4.3 連續(xù)補料發(fā)酵
        4.4.4 解吸液中富馬酸的分離純化
    4.5 小結(jié)
第五章 結(jié)論
第六章 存在的問題與展望
參考文獻
附錄
致謝
研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文
作者及導師簡介
碩士研究生學位論文答辯委員會決議書



本文編號：3856865