青霉素菌丝体理化特性和化学法制备活性炭的研究

论文摘要

本论文从制药废发酵青霉素菌丝体的资源化出发,以制药厂青霉素废菌丝体为原料,研究了菌丝体的理化特性,采用化学法制备活性炭,提出了制药废菌丝体资源化的一种新的利用途径。前期研究了青霉素菌丝体的理化特性,实验采用重量法分析了废菌丝体样品的含水率、挥发分、灰分,用氧氮量热分析仪分析了废菌丝体样品的热值,用原子吸收、冷原子吸收等方法分析了其中的重金属组成及含量,并用容量法氟硅酸钾容量法、EDTA容量法、铜盐回滴法等分析了菌丝体灰分中SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO的含量及组成。分析结果表明华北制药厂菌丝体灰分小于10%,热值为21130 kJ/kg,无机物含量（SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO）均低于10%;采用元素分析仪（Vario EL CUBE）检测了C、H、O、N、S五种元素含量,青霉素菌丝碳含量高（一般在45%左右）,其中含有大量有机物;采用高效液相色谱荧光检测十五种多环芳香烃,低于国家危险固体废物鉴别标准中规定的多环芳香烃列入的物质含量（GB 5085.6-2007）。制药厂青霉素菌丝体可以满足用于生产工业应用活性炭的条件。采用化学活化法,以ZnCl2为活化剂、废菌丝体为原料制备粉末活性炭,研究活化工艺对制备的活性炭吸附性能、比表面积、产率的影响。通过对活化剂浓度、活化时间和活化温度等工艺条件的研究表明,工艺条件对活性炭吸附性能、比表面积影响程度依次为:活化温度>活化剂浓度>炭化时间>固液比。本研究通过热重分析以及正交实验得到最佳制备菌丝体活性炭的工艺条件即活化温度为500℃,炭化时间为2 h,ZnCl2浓度是20%,固液比为1:2,活化时间为0.5 h,制得活性炭的碘值范围在682700 mg·g-1之间,亚甲基蓝吸附量为14.6714.7 mg·g-1,比表面积为179 m2·g-1,活性炭的产率为15%25%之间,。实验表明,以微生物制药青霉素废菌丝体为主要原料制备活性炭,不仅解决了大量废菌丝体处理的难题,而且生产出性能较好的活性炭,体现循环经济提倡的生态经济模式,构建成一个“资源—产品—再生资源”的物质反复循环流动的过程,具有良好的环境效益和社会效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景、目的及意义
• 1.2 青霉素菌丝体的来源与数量
• 1.3 青霉素菌丝体处置与资源化利用现状
• 1.3.1 青霉素菌丝体处置现状
• 1.3.2 青霉素菌丝体资源化利用现状
• 1.4 研究内容及方法
• 1.4.1 论文研究对象和基本思路
• 1.4.2 主要研究内容
• 1.4.3 研究的创新点
• 第2章 活性碳概述
• 2.1 活性炭分类
• 2.1.1 按外部形状分类
• 2.1.2 按原料分类
• 2.1.3 按制备工艺分类
• 2.1.4 按用途分类
• 2.2 活性炭的基本特性
• 2.2.1 物理性质
• 2.2.2 化学组成
• 2.2.3 机械性
• 2.2.4 催化性
• 2.3 活性炭的制备工艺
• 2.3.1 化学活化法
• 2.3.2 物理活化法
• 2.3.3 物理化学活化法
• 2.4 本章小结
• 第3章 青霉素菌丝体的理化特性研究
• 3.1 实验材料、仪器及方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 试剂
• 3.1.3 仪器设备
• 3.2 菌丝体理化特性分析测定
• 3.2.1 含水率测定
• 3.2.2 挥发性固体含量的测定
• 3.2.3 灰分的测定
• 3.2.4 pH 值的测定
• 3.2.5 无机成分分析
• 3.2.6 重金属离子含量测定
• 3.2.7 多环芳烃分析
• 3.2.8 元素含量分析
• 3.2.9 热值分析
• 3.3 青霉素废菌丝体特性
• 3.4 本章小结
• 第4章 化学活化法制备菌丝体活性炭的研究
• 4.1 可行性分析
• 4.2 活化方法、原料、试剂、仪器设备
• 4.2.1 活化方法的选择
• 4.2.2 原料
• 4.2.3 试剂和仪器
• 4.3 化学活化法制备活性炭
• 4.3.1 制备工艺流程
• 4.3.2 密闭坩埚炭活化制备活性炭
• 4.4 产品性能分析方法
• 4.4.1 碘吸附值的测定
• 4.4.2 亚甲基兰吸附量测定
• 4.4.3 比表面积的测定
• 4.4.4 孔容积的测定
• 4.5 实验部分
• 4.5.1 试验方法设计
• 4.5.2 实验结果与讨论
• 4.6 菌丝体活性炭的表征
• 4.6.1 形貌分析
• 4.6.2 菌丝体活性炭样品照片
• 4.6.3 菌丝体活性炭脱色对照图片
• 4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文
• 致谢