淀粉水解动力学参数研究

论文摘要

采用可溶性淀粉配制的废水研究了厌氧污泥水解酸化淀粉的动力学过程。具体分析了淀粉水解过程包含的吸附、胞外酶水解和水解产物降解三个阶段。本论文的创新点为运用数学统计软件SPSS和MATLAB对三个阶段的实验结果进行分析,使用多种数学拟合方法建立水解酸化过程中的动力学模型,通过数学模型解释和表征水解反应机理。分析结果表明:（1）对水解酸化反应全过程中的吸附数据可以采用线性参数拟合法和非线性回归分析拟合指数方程,得到指数方程C=750.153e -0.0072t （R2=0.8880）和C = 832.2206e -0.00937t （R2=0.9018）,使用非线性回归分析方法精度较高。对吸附平衡过程中的动力学方程拟合采用Lagergren的吸附速率方程,Lagergren的一级吸附速率方程和二级吸附速率方程都可以拟合淀粉吸附平衡过程,而二级吸附速率方程的相关系数（R2=0.9849）略好于一级吸附速率方程的相关系数（R2=0.9583）。（2）淀粉的水解过程是多因素共同作用的动态过程,该过程反应速率受吸附速率、基质浓度、传质速率等条件的影响,在现有实验条件下建立两步一级串联反应动力学方程存在较大误差,离指导生产设计和应用存在一定差距。对水解过程的实验数据进行四阶多项式拟合得到方程:y =-0.0002x4 +0.01x3 - 0.1924x2 + 1.5282x + 0.5088,能够较好表达淀粉的水解反应过程。（3）淀粉水解产物降解反应为1级反应。反应速率常数为0.000569min-1,反应动力学方程式St=826.628e-0.000569t。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 序言
• 1.2 水解反应综述
• 1.3 结论
• 第二章 研究的目的、内容和基本思路
• 2.1 研究的目的
• 2.1.1 问题的提出
• 2.1.2 课题来源
• 2.1.3 课题研究的目的及意义
• 2.2 研究的主要内容
• 2.3 本研究的基本思路
• 2.3.1 生物吸附阶段的研究
• 2.3.2 淀粉水解阶段的研究
• 2.3.3 降解阶段的研究
• 第三章 实验工艺设计及材料
• 3.1 水解污泥的培养
• 3.2 实验试剂
• 3.3 仪器
• 3.4 实验方法
• 3.5 实验设计
• 第四章 实验结果及分析
• 4.1 实验结果
• 4.1.1 水解污泥的形态观察
• 4.1.2 实验数据的获取和处理
• 4.2 吸附阶段机理的探讨
• 4.2.1 吸附阶段的确定
• 4.2.2 吸附阶段的吸附动力学研究
• 4.3 水解阶段机理的探讨
• 4.3.1 水解阶段的确定
• 4.3.2 水解阶段动力学研究
• 4.4 降解阶段机理的探讨
• 4.4.1 降解阶段的确定
• 4.4.2 降解阶段淀粉水解产物的降解动力学方程
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢