微藻固定煙氣CO2轉化生物質的設備及方法技術

本發明專利技術公開了一種微藻固定煙氣CO2轉化生物質的設備及方法，本設備包括箱體、活動箱門、鎖緊機構、設備主體；箱體的內壁上安裝有一號LED燈；活動箱門連接有用于安裝設備主體的固定平臺；設備主體包括培養室、隔離室、混合室、轉化室；培養室與轉化室之間形成間隔倉，間隔倉內安裝有二號LED燈；同時，培養室、轉化室內均安裝有曝氣器。本制備生物柴油的方法為：誘變育種獲得耐高溫微藻菌株，小規模培養后在培養室內大量培養；通過對轉化室的培養條件進行控制，促進微藻在轉化室內合成更多的生物油脂，提取生物油脂，經過預酯化、酯化反應后，精餾提純出生物柴油。本發明專利技術提高了微藻合成生物油脂的產量，促進了微藻制備生物柴油的發展。

Equipment and method of CO2 conversion of biomass by microalgae fixed flue gas

【技術實現步驟摘要】
微藻固定煙氣CO2轉化生物質的設備及方法
本專利技術涉及一種設備及方法，尤其涉及一種微藻固定煙氣CO2轉化生物質的設備及其用于制備生物柴油的方法。
技術介紹
近年來，隨著經濟的迅速發展，全球性的能源危機和環境問題愈發嚴峻，現有的石油資源已遠遠不能滿足當今社會對燃料的廣大需求量。為了緩解全球性的能源緊張，保障能源安全，大力開發生物能源是首要之選。其中，以生物柴油為代表的生物能源，具有燃油性能良好、可持續性高、可再生性能眾多優勢而逐漸受到人們的親睞。生物柴油(Biodiesel)是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及動物油脂、餐飲垃圾油為原料通過酯交換工藝制成的可替代化石燃料的可再生性柴油燃料。傳統的生物柴油多以以植物和動物脂肪酸為原料進行生產的，隨著研究的不斷深入，微藻由于具有生長快速、油脂含量高種植范圍廣、不與農作物爭地等眾多的特點，被認為是制備生物柴油的理想原料。微藻是光合自養的微生物，主要是通過光合作用將二氧化碳(CO2)中的碳元素固定，再將碳物質轉化為生物油脂，因此，利用微藻制備生物柴油具有很好的環境效應，能有效的解決二氧化碳排放問題，在全球減排的熱潮下，發展微藻生物柴油具有重大的現實意義。微藻雖兼具固碳和產油功能，但微藻細胞油脂產率與CO2的固定通常呈反比的關系，因此，目前在微藻固定CO2轉化為生物質的過程中，難以有效的發揮微藻的高生物油脂產量特點，局限了微藻制備生物柴油的發展。同時，在微藻的生長和合成生物油脂過程中，外界的PH、光照、CO2等眾多因素，均發揮著重要的作用，現有的用于微藻固定煙氣CO2轉化生物質的設備難以同時兼顧各個因素，同樣也局限了微藻制備生物柴油的發展。
技術實現思路
為了解決上述技術所存在的不足之處，本專利技術提供了一種微藻固定煙氣CO2轉化生物質的設備及方法。為了解決以上技術問題，本專利技術采用的技術方案是：一種微藻固定煙氣CO2轉化生物質的設備，包括箱體、活動箱門，它還包括鎖緊機構、設備主體；箱體具有雙層箱壁，雙層箱壁之間夾設有保溫層，箱體的內壁上安裝有一號LED燈；一號LDE燈呈管狀且安裝有多個，多個一號LED燈縱向排列并均通過固定卡箍固定在箱體的內壁上；箱體的底部還安裝有定位軌道，定位軌道設置有兩個，兩個定位軌道相互平行；活動箱門卡合在箱體的前側面，活動箱門通過鎖緊機構與箱體相連接；活動箱門上開設有推拉窗，活動箱門在后側固定連接有固定平臺；固定平臺的下方安裝有與定位軌道相匹配的車輪，固定平臺的上方固定設置有圍欄，圍欄形成安裝倉；設備主體安裝在安裝倉內，設備主體包括培養室、隔離室、混合室、轉化室；隔離室位于培養室的上方，混合室位于隔離室的右側，轉化室位于混合室的下方；培養室與轉化室之間形成間隔倉，間隔倉內安裝有二號LED燈；隔離室內設置有一號送液管、轉液管，一號送液管一端延伸至隔離室的外部、另一端與培養室相連通，轉液管一端延伸至培養室內、另一端與混合室相連通；轉液管上還安裝有抽液泵，抽液泵位于隔離室內；混合室在頂端連通有二號送液管，混合室與轉化室在相接處共同連通有三號送液管，轉化室的底端連通有收液管；培養室內安裝有一號曝氣器，轉化室內安裝有二號曝氣器并設置有液位傳感器；一號曝氣器連通有一號送氣軟管，二號曝氣器連通有氣體通道，氣體通道位于轉化室的下方且氣體通道連通有二號送氣軟管；一號送液管、轉液管、二號送液管、三號送液管、收液管、一號送氣軟管、二號送氣軟管上均設置有計量閥門。進一步地，鎖緊機構由扣板、插柱、固定板以及轉軸組成；插柱固定在固定箱門上，固定板固定在箱體上，轉軸與固定板固定相連，扣板鉸接在轉軸上且扣板上開設有與插柱相匹配的卡槽。進一步地，推拉窗包括滑軌、窗體、限位座，滑軌固定安裝在活動門體上，窗體滑動設置在滑軌內，窗體上安裝有窗把手，限位座安裝在窗體的一側。進一步地，轉化室設置有多個，多個轉化室共同位于混合室的下方，相鄰的兩個轉化室之間也形成間隔倉。進一步地，安裝倉的底部開設有用于氣體通道穿過的通孔。進一步地，一號曝氣器、二號曝氣器均包括上封頭、筒體、下封頭、氣管，上封頭密封連接在筒體的頂端，下封頭密封連接在筒體的下端并與筒體相連通，氣管與下封頭固定連接并與下封頭相連通。進一步地，筒體由具有微孔的微孔壁組成，筒體的內部設置有吸附柱以及CO2選擇透過性膜，CO2選擇透過性膜沿筒體的筒壁圍設。一種微藻固定煙氣CO2轉化生物質的設備制備生物柴油的方法，制備生物柴油的方法包括以下步驟：步驟一、采用紫外線誘變技術，在55～60℃的高溫條件下培養篩選出耐受高溫的微藻菌株；步驟二、將步驟一獲得的微藻菌株接種到微藻培養液中，在光照培養箱中進行小規模培養，以獲得微藻藻液，同時以空氣C02作為微藻培養的碳源并維持45～50℃的恒溫培養條件；步驟三、將步驟二獲得微藻藻液與微藻培養液按照1:20～1:30的體積比共混，共混后從一號送液管送入到培養室內，開啟照射培養室的一號LED燈和二號LED燈，提供恒定的光強度，光照時間保持在14～16小時/天；同時，通過一號送氣軟管向培養室內通入經脫硫、脫硝處理后的較高濃度煙氣CO2，較高濃度煙氣CO2的濃度為2.5～5％，較高濃度煙氣CO2從一號曝氣器處噴射并與微藻藻液、微藻培養液的共混液充分接觸，以在培養室內進行富集培養，培養4～5天后獲得處于對數生長期的較高濃度微藻藻液；步驟四、通過轉液管將步驟三獲得的較高濃度微藻藻液轉送到混合室內，微藻藻液經三號送液管到達轉化室內，當液位傳感器檢測到液位高度達到設定值時，關閉抽水泵，從二號送液管處通入無氮元素的微藻培養液；開啟照射轉化室的一號LED燈和二號LED燈，提供恒定的光強度，光照時間保持在14～16小時/天；同時，通過二號送氣軟管通入經脫硫、脫硝處理后的低濃度煙氣CO2，低濃度煙氣CO2經氣體通道進入轉化室內，低濃度煙氣CO2的濃度為0.5～2％，低濃度煙氣CO2從二號曝氣器處噴射并與微藻藻液、無氮元素的微藻培養液的共混液充分接觸，以在轉化室促進微藻生成生物油脂，轉化更多的生物質，培養7～10天后獲得富集生物油脂的微藻藻液；在轉化室內進行微藻轉化為生物質的過程中，繼續通過一號送液管向培養室內投入微藻藻液與微藻培養液的共混液；步驟五、通過收液管收集轉化室內富集生物油脂的微藻藻液，收集后進行離心濃縮，獲取沉微藻細胞淀物；步驟六、將步驟五獲得的微藻細胞沉淀物反復凍融3～4次后進行干燥，隨后進行超聲破碎，利用油脂提取劑提取破碎物中的生物油脂；步驟七、將步驟六獲得的生物油脂提取液與無水甲醇按照4：0.5～2：1的質量比進行混合，并加入酸性催化劑，在55～60℃的恒溫條件下進行反應，以獲得預酯化的油脂；繼續將預酯化的油脂進行酯交換反應得到生物柴油粗品；步驟八、最終，將生物柴油粗品進行精餾提純，去除雜質并獲得較高濃度的生物柴油。進一步地，步驟七中的酸性催化劑為濃硫酸。本專利技術公開了一種微藻固定煙氣CO2轉化生物質的設備，其設備主體具有獨立分隔的培養室和轉化室。其中，在培養室內為微藻提供適宜生長的環境，以促進微藻的快速繁殖、富集，固定更多的CO2；在轉化室內為微藻通過適宜轉化出生物油脂的生長環境，即氮抑制、以及低濃度CO2調節的中性PH條件，以促進微藻轉化出更多的生物油脂，有效提高了微藻細胞油脂產率本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.微藻固定煙氣CO2轉化生物質的設備，包括箱體(1)、活動箱門(3)，其特征在于：它還包括鎖緊機構(2)、設備主體(5)；所述箱體(1)具有雙層箱壁，雙層箱壁之間夾設有保溫層，箱體(1)的內壁上安裝有一號LED燈(11)；所述一號LDE燈(11)呈管狀且安裝有多個，多個一號LED燈縱向排列并均通過固定卡箍(12)固定在箱體(1)的內壁上；所述箱體(1)的底部還安裝有定位軌道(13)，定位軌道(13)設置有兩個，兩個定位軌道相互平行；所述活動箱門(3)卡合在箱體(1)的前側面，活動箱門(3)通過鎖緊機構(2)與箱體(1)相連接；所述活動箱門(3)上開設有推拉窗(4)，活動箱門(3)在后側固定連接有固定平臺(31)；所述固定平臺(31)的下方安裝有與定位軌道(13)相匹配的車輪(32)，固定平臺(31)的上方固定設置有圍欄(33)，圍欄(33)形成安裝倉(34)；所述設備主體(5)安裝在安裝倉(34)內，設備主體(5)包括培養室(501)、隔離室(502)、混合室(503)、轉化室(504)；所述隔離室(502)位于培養室(501)的上方，混合室(503)位于隔離室(502)的右側，轉化室(504)位于混合室(503)的下方；所述培養室(501)與轉化室(504)之間形成間隔倉(505)，間隔倉(505)內安裝有二號LED燈(513)；所述隔離室(502)內設置有一號送液管(514)、轉液管(515)，一號送液管(514)一端延伸至隔離室(502)的外部、另一端與培養室(501)相連通，轉液管(515)一端延伸至培養室(501)內、另一端與混合室(503)相連通；所述轉液管(515)上還安裝有抽液泵(516)，抽液泵(516)位于隔離室(502)內；所述混合室(503)在頂端連通有二號送液管(509)，混合室(503)與轉化室(504)在相接處共同連通有三號送液管(510)，轉化室(504)的底端連通有收液管(512)；所述培養室(501)內安裝有一號曝氣器(6)，轉化室(504)內安裝有二號曝氣器(7)并設置有液位傳感器(511)；所述一號曝氣器(6)連通有一號送氣軟管(508)，二號曝氣器(7)連通有氣體通道(506)，氣體通道(506)位于轉化室(504)的下方且氣體通道(506)連通有二號送氣軟管(507)；所述一號送液管(514)、轉液管(515)、二號送液管(509)、三號送液管(510)、收液管(512)、一號送氣軟管(508)、二號送氣軟管(507)上均設置有計量閥門。...

【技術特征摘要】
1.微藻固定煙氣CO2轉化生物質的設備，包括箱體(1)、活動箱門(3)，其特征在于：它還包括鎖緊機構(2)、設備主體(5)；所述箱體(1)具有雙層箱壁，雙層箱壁之間夾設有保溫層，箱體(1)的內壁上安裝有一號LED燈(11)；所述一號LDE燈(11)呈管狀且安裝有多個，多個一號LED燈縱向排列并均通過固定卡箍(12)固定在箱體(1)的內壁上；所述箱體(1)的底部還安裝有定位軌道(13)，定位軌道(13)設置有兩個，兩個定位軌道相互平行；所述活動箱門(3)卡合在箱體(1)的前側面，活動箱門(3)通過鎖緊機構(2)與箱體(1)相連接；所述活動箱門(3)上開設有推拉窗(4)，活動箱門(3)在后側固定連接有固定平臺(31)；所述固定平臺(31)的下方安裝有與定位軌道(13)相匹配的車輪(32)，固定平臺(31)的上方固定設置有圍欄(33)，圍欄(33)形成安裝倉(34)；所述設備主體(5)安裝在安裝倉(34)內，設備主體(5)包括培養室(501)、隔離室(502)、混合室(503)、轉化室(504)；所述隔離室(502)位于培養室(501)的上方，混合室(503)位于隔離室(502)的右側，轉化室(504)位于混合室(503)的下方；所述培養室(501)與轉化室(504)之間形成間隔倉(505)，間隔倉(505)內安裝有二號LED燈(513)；所述隔離室(502)內設置有一號送液管(514)、轉液管(515)，一號送液管(514)一端延伸至隔離室(502)的外部、另一端與培養室(501)相連通，轉液管(515)一端延伸至培養室(501)內、另一端與混合室(503)相連通；所述轉液管(515)上還安裝有抽液泵(516)，抽液泵(516)位于隔離室(502)內；所述混合室(503)在頂端連通有二號送液管(509)，混合室(503)與轉化室(504)在相接處共同連通有三號送液管(510)，轉化室(504)的底端連通有收液管(512)；所述培養室(501)內安裝有一號曝氣器(6)，轉化室(504)內安裝有二號曝氣器(7)并設置有液位傳感器(511)；所述一號曝氣器(6)連通有一號送氣軟管(508)，二號曝氣器(7)連通有氣體通道(506)，氣體通道(506)位于轉化室(504)的下方且氣體通道(506)連通有二號送氣軟管(507)；所述一號送液管(514)、轉液管(515)、二號送液管(509)、三號送液管(510)、收液管(512)、一號送氣軟管(508)、二號送氣軟管(507)上均設置有計量閥門。2.根據權利要求1所述的微藻固定煙氣CO2轉化生物質的設備，其特征在于：所述鎖緊機構(2)由扣板(21)、插柱(22)、固定板(23)以及轉軸(24)組成；所述插柱(22)固定在固定箱門(2)上，固定板(23)固定在箱體(1)上，轉軸(24)與固定板(23)固定相連，扣板(21)鉸接在轉軸(24)上且扣板(21)上開設有與插柱(22)相匹配的卡槽。3.根據權利要求1所述的微藻固定煙氣CO2轉化生物質的設備，其特征在于：所述推拉窗(4)包括滑軌(42)、窗體(43)、限位座(44)，所述滑軌(42)固定安裝在活動門體(3)上，窗體(43)滑動設置在滑軌(42)內，窗體(43)上安裝有窗把手(41)，限位座(44)安裝在窗體(43)的一側。4.根據權利要求1所述的微藻固定煙氣CO2轉化生物質的設備，其特征在于：所述轉化室(504)設置有多個，多個轉化室共同位于混合室(503)的下方，相鄰的兩個轉化室之間也形成間隔倉(505)。5.根據權利要求1所述的微藻固定煙氣CO2轉化生物質的設備，其特征在于：所述安裝倉(34)的底部開設有用于氣體通道(506)穿過的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋文路，司崇殿，尹春光，趙強，彭浩，王超，
申請(專利權)人：濟寧學院，
類型：發明
國別省市：山東,37