題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項目名稱：
- 皮革加脂劑乳化度對其生物降解性的影響研究
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
- 本論文將加脂劑降解過程作為中性油和乳化成分的共基質(zhì)降解過程，以多底物細胞生長動力學(xué)模型為理論基礎(chǔ)，提出加脂劑的降解由其中性油與乳化成分結(jié)構(gòu)和其乳化度三個因素所決定，并對所推導(dǎo)出如下所示的加脂劑乳化度與其生物降解性的半理論模型進行實驗統(tǒng)計學(xué)驗證。
- 詳細介紹：
- 本論文以十二烷基硫酸鈉為乳化劑，蓖麻油為中性油，采用外乳化法制備不同乳化度的加值劑，并以COD值表征加脂劑的生物降解速率，以多底物微生物生長通用模型為基礎(chǔ)，與Monod模型聯(lián)立得出模型公式，將不同乳化度加脂劑的Monod降解模型參數(shù)實驗計算結(jié)果代入模型，進行統(tǒng)計學(xué)檢驗的方差分析，并驗證該模型的合理性。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 加脂劑主要由中性油和乳化成分組成，本項目旨在研究其中性油和乳化成分的組分比是否會對加脂劑的生物降解性產(chǎn)生影響，并了解影響的程度大小。 該項目通過制備不同組分比的加脂劑，并測定其不同濃度下的比降解速率，確定不同組分比下的降解動力學(xué)特征參數(shù)，研究其各組分比降解動力學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系，建立加脂劑各組分比與其生物降解性的劑量-效應(yīng)模型。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 前人研究已確立加脂劑乳化成分親水基團和中性油脂肪酸結(jié)構(gòu)對加脂劑生物降解性的影響，同時前人研究均以單基質(zhì)降解理論研究加脂劑降解的結(jié)構(gòu)-效應(yīng)關(guān)系，而本項目將加脂劑降解過程作為中性油和乳化成分的共基質(zhì)降解過程，以多底物細胞生長動力學(xué)模型為理論基礎(chǔ)，提出加脂劑的降解由其中性油、乳化成分和其組分比三個因素所決定，并對所推導(dǎo)出的加脂劑各組分比與其生物降解性的半理論模型進行實驗驗證，該模型國內(nèi)外均未見相關(guān)報道。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 皮革工業(yè)對環(huán)境的污染問題已成為制約皮革產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，環(huán)境友好型化學(xué)品是皮革化學(xué)品的重要發(fā)展方向。本項目成果可反映加脂劑的乳化度對其生物降解性的影響，對環(huán)境友好型皮革加脂劑的產(chǎn)品設(shè)計具有一定的指導(dǎo)意義，同時可為皮革廠對環(huán)境友好型的加脂劑選擇提供理論依據(jù)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本文將加脂劑降解過程作為中性油和乳化成分的共基質(zhì)降解過程，提出加脂劑的降解由其中性油與乳化成分結(jié)構(gòu)和其乳化度三個因素所決定。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)加脂劑溶液濃度大于1000mg/L(初始COD濃度＞2000mg/L)時，乳化度對加脂劑生物降解性具有較明顯的影響，同時在加脂劑生物降解過程中，兩種組分之間存在競爭性抑制作用和界面促進作用兩種影響方式，確定了乳化度對加脂劑生物降解影響的方式；同時研究結(jié)果還表明，對于十二烷基硫酸鈉外乳化蓖麻油加脂劑，當(dāng)乳化度在0.6左右時，加脂劑的生物降解性能最好，而當(dāng)加脂劑乳化度在0.48066時，乳化成分對中性油生物降解界面促進作用最大，即中性油對乳化成分生物降解的抑制作用最大；另外本文以多底物細胞生長動力學(xué)模型為理論基礎(chǔ)，研究不同乳化度加脂劑的生物降解性研究其生物降解性能變化特征，建立了與乳化度相關(guān)的如下所示的加脂劑降解半經(jīng)驗動力學(xué)模型。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
- [1] Zhaoyang Luo, Chunchun Xia, et al. The Biodegradabilities of Different Oil-Based Fatliquors [J]. Journal of the American Oil Chemists' Society, Published Online: 7/12/2010. [2] 李彥春,鄭力文,劉潔,陳玉峰,吳渝玉. 基于動力學(xué)模型的加脂劑生物降解性研究[J]. 中國皮革, 2011(9):9-13. [3] E Stumm Zollinger. Effects of Inhibition and Repression on the Utilization of Substrates by Heterogeneous Bacterial Communities [J]. Applied and Environmental Microbiology, 1966 14(4): 654-664. [4] Yoon H, Klinzing G, Blanch HW. Competition for mixed substrates by microbial populations [J]. Biotechnol Bioeng 1977(19):11930–1210. [5] M.Isabel del-Va1, Cfisfina Otero. Kinetic and spectroscopic behaviour of a lipase—microgel derivative in aqueous and micellar media[J]. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 2007(4): 137-147.
同類課題研究水平概述
- 王學(xué)川、任永強等人采用呼吸曲線等方法研究了初始濃度和pH值、溫度等因素對氧化-亞硫酸化菜籽油加脂劑生物降解的影響，確定了該加脂劑的最佳生物降解環(huán)境因子；馬佳、周玲等人則以BOD5和COD降解率為表征，研究了制革生產(chǎn)中六種常用加脂劑的生物降解性能，對不同中性油的硫酸化加脂劑進行了排序，得到了以天然油脂為中性油的加脂劑生物降解性優(yōu)于礦物油加脂劑的結(jié)論。范浩軍、羅朝陽等人研究了不同親水基團和脂肪酸結(jié)構(gòu)對皮革加脂劑生物降解性的影響，得出加脂劑雙鍵與羥基數(shù)量和其生物降解性正相關(guān)。而本課題組則基于降解動力學(xué)模型，研究了不同親水基團的牛蹄油生物降解性能，提出陰離子和非離子加脂劑在低基質(zhì)濃度（＜1000mg/L）下其結(jié)構(gòu)與微生物的親和性是影響其生物降解性能的主要因素。加脂劑的生物降解性能主要由其與活性污泥的親和性所決定。這些研究結(jié)果為環(huán)境友好型加脂劑的分子設(shè)計起到了一定的指導(dǎo)作用，但以往的研究均是以單一限制基質(zhì)降解理論為基礎(chǔ)，將加脂劑作為一種單一化合物，研究加脂劑降解的結(jié)構(gòu)-效應(yīng)(或劑量-效應(yīng))關(guān)系，然而加脂劑作為復(fù)合物，主要包括中性油和乳化成分兩種主要成分，而兩種組分的生物降解路徑并不是完全一致，因此加脂劑生物降解的本質(zhì)是復(fù)合污染物生物降解過程。雙限制性底物降解之間存在著競爭性抑制作用，同時由于加脂劑的自身特點，其乳化成分還存在增加脂肪酸酯結(jié)構(gòu)的中性油可生物利用性的可能性，同時乳化成分的分子結(jié)構(gòu)實際是一種表面活性劑，因此當(dāng)在水體基質(zhì)條件下加脂劑乳化成分的增加存在有效提高基質(zhì)底部氣質(zhì)傳遞效率的可能性。因此加脂劑乳化度的不同會對加脂劑生物降解性能產(chǎn)生影響。而關(guān)于皮革加脂劑乳化度對其生物降解性的影響目前在國內(nèi)外還未見報道。
