基本信息
- 項(xiàng)目名稱:
- 皮革加脂劑乳化度對(duì)其生物降解性的影響研究
- 來(lái)源:
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類:
- 能源化工
- 簡(jiǎn)介:
- 本論文將加脂劑降解過(guò)程作為中性油和乳化成分的共基質(zhì)降解過(guò)程,以多底物細(xì)胞生長(zhǎng)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(duì)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(zhǎng)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(xiě)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(duì)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(guò)制備不同組分比的加脂劑,并測(cè)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(duì)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(guò)程作為中性油和乳化成分的共基質(zhì)降解過(guò)程,以多底物細(xì)胞生長(zhǎng)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(duì)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(guó)內(nèi)外均未見(jiàn)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(duì)環(huán)境的污染問(wèn)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(duì)其生物降解性的影響,對(duì)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(duì)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(guò)程作為中性油和乳化成分的共基質(zhì)降解過(guò)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(duì)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(guò)程中,兩種組分之間存在競(jìng)爭(zhēng)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(duì)加脂劑生物降解影響的方式;同時(shí)研究結(jié)果還表明,對(duì)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(duì)中性油生物降解界面促進(jìn)作用最大,即中性油對(duì)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(zhǎng)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(wú)
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- [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(dòng)力學(xué)模型的加脂劑生物降解性研究[J]. 中國(guó)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(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(duì)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(duì)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(yáng)等人研究了不同親水基團(tuán)和脂肪酸結(jié)構(gòu)對(duì)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(guò)程。雙限制性底物降解之間存在著競(jìng)爭(zhēng)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(duì)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(duì)其生物降解性的影響目前在國(guó)內(nèi)外還未見(jiàn)報(bào)道。