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基本信息

項(xiàng)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(xì)胞生長動(dòng)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(gè)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)驗(yàn)證。
詳細(xì)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(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果代入模型，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)的方差分析，并驗(yàn)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(xiàng)目旨在研究其中性油和乳化成分的組分比是否會(huì)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(xiàng)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(dòng)力學(xué)特征參數(shù)，研究其各組分比降解動(dòng)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(jìn)性及獨(dú)特之處

前人研究已確立加脂劑乳化成分親水基團(tuán)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(shí)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(xiàng)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(xì)胞生長動(dòng)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(gè)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該模型國內(nèi)外均未見相關(guān)報(bào)道。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)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(xiàng)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(jì)具有一定的指導(dǎo)意義，同時(shí)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(gè)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(shí)，乳化度對加脂劑生物降解性具有較明顯的影響，同時(shí)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(jìn)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(shí)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(shí)，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(shí)，乳化成分對中性油生物降解界面促進(jìn)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(xì)胞生長動(dòng)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(yàn)動(dòng)力學(xué)模型。

獲獎(jiǎng)情況

無

鑒定結(jié)果

無

參考文獻(xiàn)

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同類課題研究水平概述

王學(xué)川、任永強(qiáng)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(jìn)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(tuán)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(dòng)力學(xué)模型，研究了不同親水基團(tuán)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(jì)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(shí)由于加脂劑的自身特點(diǎn)，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(shí)乳化成分的分子結(jié)構(gòu)實(shí)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(huì)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(bào)道。
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