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扩张床中生物质固体颗粒与吸附剂相互作用研究

2020-11-22阅读(380)

扩张床中生物质固体颗粒与吸附剂相互作用研究

论文摘要

扩张床吸附（expanded bed adsorption）是一种新型的生物分离技术,它集固液分离、浓缩和初步纯化于一个单元操作之中,能直接从含有细胞和细胞碎片的发酵液或匀浆液中提取目标产物。但是料液中的生物质固体颗粒往往与吸附剂会发生一定程度相互作用,使得吸附剂发生聚集,破坏了扩张床的稳定分级结构,影响了分离效果,严重时会导致床层的崩溃。因此了解生物质颗粒杂质对扩张床吸附的影响,分析其原因,并提出相应评价手段对正确和有效使用扩张床吸附技术将是十分必要的。 全文分四个部分来讨论。第一部分综述了扩张床层析技术的历史沿革、基本原理和操作方法,重点介绍了生物质颗粒与吸附剂的相互作用和表征生物质表面电荷的实用参数—zeta电位,提出了本文的研究思路:建立简便可行的生物质响应脉冲法测定生物质穿透指数（BTI）,量化表征生物质颗粒与扩张床吸附剂的相互作用;建立zeta电位参数与BTI的关联,以此评估生物质颗粒/扩张床吸附剂相互作用。 第二部分建立了生物脉冲响应法,考察了生物脉冲溶液中固体颗粒浓度、脉冲量和床层的膨胀率等三个因素对生物脉冲响应法测定的影响,确定了合适的测定条件:1)生物质脉冲溶液中生物质浓度对应的OD600值在0.5～0.6之间;2)生物质脉冲量为床层沉降体积的80%;3)扩张床膨胀率为2.5左右。 第三部分考察了不同生物质颗粒类型（面包酵母、大肠杆菌、毕赤酵母和枯草芽孢杆菌的细胞及其碎片）与不同扩张床离子交换吸附介质（STREAMLINE DEAE,STREAMLINE Q XL、FASTLINE SP以及自制纤维素/不锈钢粉复合染料亲和介质）在不同离子强度和pH条件下的吸附情况,测定了BTI,并以BTI来量化比较微生物质/吸附剂间相互作用。当BTI>0.9时可认为生物质颗粒与介质没有或极少吸附,不影响目标物的扩张床吸附分离。 第四部分在不同离子强度和pH值的缓冲液中,测定了不同生物质细胞及细胞碎片和扩张床吸附剂的zeta电位,建立了zeta电位和生物质/吸附剂静电相互作用的关系,建立了生物质zeta电位（ζb）、吸附剂zeta电位（ζa）以及生物质颗粒浙江大学硕士学位论文大小（d）与BTI的关联,大量实验数据表明:（一屯a屯bd）参数和B丁!呈良好的线性关系,C屯瘾bd)值小于130 mvZ目m时,对应的BTI达到0.9以上。该规律可用于简化扩张床吸附过程设计。关键词:扩张床吸附,生物质与吸附剂相互作用,生物脉冲响应法,生物质穿透指数,zeta电位万

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 绪言
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 引言
  • 1.2 扩张床吸附原理
  • 1.3 扩张床的操作
  • 1.4 生物质固体颗粒对扩张床稳定性的影响
  • 1.5 zeta电位
  • 1.5.1 zeta电位的产生
  • 1.5.2 影响zeta电位的因素
  • 1.5.2.1 pH
  • 1.5.2.2 离子强度
  • 1.6 研究思路
  • 参考文献
  • 第二章 生物质脉冲响应法的建立
  • 2.1 引言
  • 2.2 实验材料和方法
  • 2.2.1 实验材料
  • 2.2.2 实验设备
  • 2.2.3 细胞破碎方法
  • 2.2.4 生物脉冲响应法
  • 2.3 生物质脉冲浓度对生物质脉冲响应法测定精度的影响
  • 2.4 脉冲量对生物质脉冲响应法测定精度的影响
  • 2.5 膨胀率对生物质脉冲响应法测定精度的影响
  • 2.6 本章小结
  • 符号说明
  • 参考文献
  • 第三章 扩张床中生物质固体颗粒，吸附剂间相互作用
  • 3.1 引言
  • 3.2 实验材料和方法
  • 3.2.1 实验材料和溶液配制
  • 3.2.2 菌种培养条件
  • 3.2.3 细胞破碎方法
  • 3.2.4 分析方法
  • 3.2.5 生物质脉冲响应法
  • 3.3 生物质固体颗粒与STREAMLINE DEAE的相互作用
  • 3.3.1 面包酵母及其碎片
  • 3.3.1.1 离子强度的影响
  • 3.3.1.2 pH值的影响
  • 3.3.2 大肠杆菌及其碎片
  • 3.3.2.1 离子强度的影响
  • 3.3.2.2 pH值的影响
  • 3.3.3 大肠杆菌（转质粒）及其碎片
  • 3.3.3.1 离子强度的影响
  • 3.3.3.2 pH值的影响
  • 3.3.4 枯草芽孢杆菌及其碎片
  • 3.3.4.1 离子强度的影响
  • 3.3.4.2 pH值的影响
  • 3.3.5 毕赤酵母及其碎片
  • 3.3.5.1 离子强度的影响
  • 3.3.5.2 pH值的影响
  • 3.3.6 结果结论
  • 3.4 生物质固体颗粒与STREAMLINE QXL的相互作用
  • 3.4.1 面包酵母及其碎片
  • 3.4.1.1 离子强度的影响
  • 3.4.1.2 pH值的影响
  • 3.4.2 大肠杆菌及其碎片
  • 3.4.2.1 离子强度的影响
  • 3.4.2.2 pH值的影响
  • 3.4.3 结果讨论
  • 3.5 生物质固体颗粒与FASTLINE SP的相互作用
  • 3.6 生物质固体颗粒与纤维素/不锈钢粉复合染料亲和介质问相互作用
  • 3.7 不同扩张床介质比较
  • 3.8 本章小结
  • 符号说明
  • 参考文献
  • 第四章 生物质/吸附剂间相互作用的zeta电位分析
  • 4.1 引言
  • 4.2 实验材料和方法
  • 4.3 生物质的zeta电位
  • 4.3.1 生物质浓度对zeta电位测定的影响
  • 4.3.2 pH值对生物质zeta电位的影响
  • 4.3.3 离子浓度对生物质zeta电位的影响
  • 4.4 扩张床吸附剂zeta电位
  • 4.4.1 pH值对zeta电位影响
  • 4.4.2 离子浓度对zeta电位影响
  • 4.5 生物质/吸附剂相互作用的zeta电位分析
  • 4.5.1 BTI与生物质zeta电位的关系
  • 4.5.2 扩张床吸附剂zeta电位的影响
  • 4.5.3 生物质固体颗粒大小的影响
  • 4.6 本章小结
  • 符号说明
  • 参考文献
  • 第五章 全文总结
  • 致谢
  • 论文发表情况

    • 相关论文文献

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