基于中空纤维膜的丙酮丁醇发酵-渗透汽化分离耦合的开题报告.docx
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基于中空纤维膜的丙酮丁醇发酵-渗透汽化分离耦合的开题报告一、研究背景生物质能源的应用日益广泛,丙酮丁醇(ABA)是其中一种常用的生物质能源,可通过微生物的发酵生产。ABA发酵过程中,其中一部分的ABA可通过气相分离技术进行分离回收,但传统分离技术存在能耗高、设备大、操作复杂等问题。目前,渗透汽化分离(Pervaporation)技术作为一种新型的膜分离技术,因具有能耗低、设备简单、操作易于实现等优点,已引起了广泛关注。中空纤维膜(HFM)是一种重要的Pervaporation膜,因其具有良好的机械性能和高效的质量传输特性而备受研究。因此,基于HFM的ABA发酵-渗透汽化分离耦合技术可以将ABA发酵与Pervaporation技术相结合,从而实现ABA生产和分离回收的集成。二、研究目的本研究旨在设计和制备一种基于HFM的ABA发酵-渗透汽化分离耦合系统,并探究其在ABA生产和分离回收中的应用效果。具体目标如下:1.设计并制备一种中空纤维膜,具有良好的膜通量和分离性能;2.构建ABA发酵-渗透汽化分离耦合系统,并对其进行优化和调试;3.探究ABA浓度、发酵温度和PH值等发酵参数对ABA产率和质量的影响;4.分析不同条件下ABA的渗透汽化分离效果,确定最佳操作条件;5.对ABA发酵-渗透汽化分离耦合系统进行性能评价和分析。三、研究内容本研究将包括以下内容:1.制备中空纤维膜,并对其进行性能测试,包括孔径大小、膜通量和分离性能等;2.构建ABA发酵-渗透汽化分离耦合系统,并对其进行优化和调试;3.对ABA生产过程中的关键发酵参数进行系统研究,分析其对ABA产率和质量的影响;4.设计和开展各种不同条件下的ABA渗透汽化分离实验,并对其效果进行评估;5.对ABA发酵-渗透汽化分离耦合系统进行性能评价和分析,包括经济性和环境可持续性。四、研究意义本研究将在以下几个方面具有重要意义:1.探究基于中空纤维膜的ABA发酵-渗透汽化分离耦合技术的应用效果,为生物质能源的生产和分离提供新的技术路线;2.分析ABA发酵参数和Pervaporation条件对ABA生产和分离效果的影响,为ABA生产和分离优化提供理论指导;3.对中空纤维膜的制备和性能进行研究,为膜材料的开发和应用提供重要参考;4.探究ABA生产和分离的环境可持续性,对于推动绿色能源的发展和环境保护具有现实意义。五、研究方法本研究将采用以下主要方法:1.制备符合要求的中空纤维膜,并对其进行性能测试;2.构建ABA发酵-渗透汽化分离耦合系统,并优化和调试系统参数;3.设计并开展ABA发酵实验,探究关键参数对ABA产量和质量的影响;4.开展各种条件下的ABA渗透汽化分离实验,并对其效果进行分析和评估;5.对ABA发酵-渗透汽化分离耦合系统的性能进行评价和分析,包括经济与环境等方面的考虑。六、预期成果本研究预期取得以下成果:1.成功制备一种性能良好的中空纤维膜;2.构建并优化调试ABA发酵-渗透汽化分离耦合系统,并得到一个满足实际应用的技术路线;3.系统评估ABA发酵参数对ABA产量和质量的影响,以及不同条件下的ABA渗透汽化分离效果;4.对ABA发酵-渗透汽化分离耦合系统在环境可持续性和经济性方面进行评估和分析;5.发表3篇以上SCI论文,为生物质能源的生产和分离提供理论和技术支持。
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