生物破乳剂的开发及破乳效能的研究

论文摘要

原油在开采,生产和精炼等过程中会形成大量的原油乳状液,如果处理不慎会对石油工业以及生态环境造成负面影响。生物破乳剂作为生物制剂的一种,具有破乳效率高、成本低、适应性高、环境友好、可重复使用等优点,将最终取代化学破乳剂成为油田乳状液油水分离的新方法。本课题研究、开发了一种新型高效生物破乳菌。从微生物破乳菌的分离、筛选入手,对该生物破乳菌生长及破乳效能的影响因素,破乳途径与破乳有效成分,以及该生物破乳剂现场应用效果等几个方面开展研究。本研究建立了一套高效、便捷的菌种筛选方法。经过分离、筛选得到2株高效破乳菌,针对O/W型模型乳状液平均破乳率在85.0%以上。经过传统细菌鉴定法和分子遗传学鉴定法进行鉴定,确定这2株菌均为bacillus mojavensis。通过连续传代稳定性测试,证明该菌具有较强的传代稳定性。综合考虑培养条件对破乳菌破乳效能与生长状况两者的影响,本试验将破乳菌的最佳培养条件确定如下:pH培养条件为6.5~9,培养温度为30℃±2℃,摇床转数为140rpm±20rpm,培养时间为18h~20h,碳源为葡萄糖(10g/l)与液体石蜡的混合碳源,其中液体石蜡投加量为2%~4%(v/v),氮源为NH4NO3(4.0g/l)与酵母膏的混合氮源,其中酵母膏投加量为1.0g/l。在对破乳时条件的研究中,发现该生物破乳菌的破乳率随时间的变化近似为一级反应;全培养液与模型乳状液的体积比为1:5时,为最适破乳剂投加量;该生物破乳剂可以在pH值5~9的环境下进行破乳。该生物破乳剂的破乳能力主要来源于细胞代谢产物中的表面活性物质,与菌体形状无关。细菌菌体只对破乳过程起辅助作用。破乳能力不受冻融,超声破碎的影响;高压灭菌会使破乳活性丧失;用蛋白酶和尿素处理后破乳效能下降,证明破乳有效成分主要为代谢产物中的蛋白质类物质。本研究对破乳有效成分进行粗提,并通过破乳试验证实蛋白质类粗提物具有破乳活性,而多糖类粗提物不具有破乳活性。本课题在现场试验中,从适应性和破乳效能两方面对该生物破乳剂与化学破乳剂进行比较,发现该生物破乳剂对于油田乳状液具有更强的适应性和脱水效果,由此证明该生物破乳剂具有开发利用的前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 乳状液
• 1.1.2 油田乳状液的形成与危害
• 1.1.3 原油乳状液的破乳方法
• 1.1.4 油田乳状液的脱水工艺
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 高效生物破乳菌种的分离研究现状
• 1.2.2 生物破乳剂产生菌的性能研究现状
• 1.3 课题的研究目的、意义与课题来源
• 1.3.1 课题的研究目的与意义
• 1.3.2 课题的来源
• 1.4 课题的研究内容
• 第2章 试验材料、仪器设备与分析方法
• 2.1 高效微生物破乳菌的筛选与培养方法
• 2.1.1 生物表面活性剂产生菌的筛选方法
• 2.1.2 培养基
• 2.1.3 培养方法
• 2.1.4 生物量测定
• 2.1.5 生长曲线的测定
• 2.1.6 连续传代稳定性试验方法
• 2.2 高效微生物破乳菌的鉴定
• 2.2.1 菌种的形态分析
• 2.2.2 生理生化鉴定
• 2.2.3 16S rDNA鉴定
• 2.3 破乳试验方法
• 2.3.1 O/W型模型乳状液的配置
• 2.3.2 破乳试验和排油率的测定
• 2.3.3 原油采出液及含油废水含油量的测定
• 2.4 生物破乳剂有效成分的确定
• 2.4.1 葡萄糖含量的测定
• 2.4.2 蛋白质含量的测定
• 2.4.3 多糖的粗提
• 2.4.4 蛋白质的粗提
• 2.4.5 紫外光谱分析
• 2.5 仪器设备
• 第3章 高效微生物破乳菌的分离、筛选与鉴定
• 3.1 高效微生物破乳菌的分离与纯化
• 3.1.1 菌源的选择
• 3.1.2 破乳菌的分离与纯化
• 3.2 O/W型高效生物破乳菌的筛选
• 3.2.1 筛选方法
• 3.2.2 筛选结果
• 3.3 高效微生物破乳菌鉴定
• 3.3.1 菌落形态观察
• 3.3.2 革兰氏染色及生理生化鉴定
• 3.3.3 16S rDNA的测定
• 3.3.4 破乳菌的微观形态
• 3.4 本章小结
• 第4章 影响破乳菌生长及破乳效能的因素
• 4.1 破乳菌生长曲线及最佳培养时间的测定
• 4.1.1 破乳菌生长曲线的测定与分析
• 4.1.2 培养时间对破乳效能的影响
• 4.1.3 破乳菌的连续传代稳定性
• 4.2 pH值对破乳菌生长及破乳效能的影响
• 4.2.1 对破乳菌生长的影响
• 4.2.2 对破乳效能的影响
• 4.3 温度对破乳菌生长及破乳效能的影响
• 4.3.1 对破乳菌生长的影响
• 4.3.2 对破乳效能的影响
• 4.4 摇床转数对破乳菌生长及破乳效能的影响
• 4.4.1 对破乳菌生长的影响
• 4.4.2 对破乳效能的影响
• 4.5 破乳菌发酵条件的优化
• 4.5.1 正交试验的设计
• 4.5.2 优化结果与分析
• 4.6 碳源对破乳菌生长及破乳效能的影响
• 4.6.1 对破乳菌生长的影响
• 4.6.2 对破乳效能的影响
• 4.6.3 培养基中液体石蜡含量的确定
• 4.6.4 培养基中葡萄糖的利用情况
• 4.7 氮源对破乳菌生长及破乳效能的影响
• 4.7.1 对破乳菌生长的影响
• 4.7.2 对破乳效能的影响
• 4.7.3 培养基中酵母膏含量的确定
• 4.8 破乳条件对破乳效能的影响
• 4.8.1 全培养液的投加量
• 4.8.2 pH值
• 4.8.3 接触时间
• 4.9 本章小结
• 第5章 生物破乳剂有效成分分析及提纯
• 5.1 生物破乳剂破乳有效成分的分析
• 5.1.1 有效成分在全培养液中的分布
• 5.1.2 有效成分分析
• 5.2 生物破乳剂有效成分的粗提
• 5.2.1 粗提产量及破乳效能
• 5.2.2 有效成分鉴定与分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 生物破乳剂对现场原油乳状液的破乳效果
• 6.1 适应性试验
• 6.2 现场试验
• 6.2.1 生物破乳剂与化学破乳剂破乳性能比较
• 6.2.2 全发酵液投加量对原油采出液脱水的影响
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢