SRMBR乙醇連續(xù)發(fā)酵分離及膜器流場模擬.pdf

1、硅橡膠膜生物反應器(SRMBR)用于連續(xù)發(fā)酵制造乙醇，在目前被認為是最具有市場開發(fā)前景的清潔能源技術(shù)之一。其中的硅橡膠膜作為一種均相聚合物材料無孔膜，具有不透無機鹽成分、疏水和對乙醇有較高選擇透過性等特點；與傳統(tǒng)分離技術(shù)相比，硅橡膠膜的滲透蒸發(fā)分離過程具有低能耗、污染少等優(yōu)點，尤其適用于在有機物．水或有機物一有機物體系中分離揮發(fā)性有機物組分，現(xiàn)已用于發(fā)酵下游產(chǎn)物分離處理的試驗研究中，并取得初步成效。但滲透蒸發(fā)硅橡膠膜生物反應器制造乙醇要

2、實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，尚需大量研究工作。 作者用自制的新型硅橡膠復合膜構(gòu)造滲透蒸發(fā)乙醇連續(xù)發(fā)酵膜生物反應器，進行了系統(tǒng)的發(fā)酵與分離實驗。利用耐高溫活性干酵母作為發(fā)酵物，在中溫(35℃)條件下進行乙醇連續(xù)發(fā)酵，實現(xiàn)了260h的連續(xù)發(fā)酵實驗。實驗發(fā)現(xiàn)采用間歇補加原料糖和滲透蒸發(fā)新型硅橡膠復合膜進行乙醇原位分離操作，能使細胞維持長久的穩(wěn)定性和生物活性，維持系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運行。硅橡膠膜表現(xiàn)出了良好的分離性能，下游得到了不含無機鹽和細胞的乙醇溶

3、液。 對三種不同結(jié)構(gòu)膜器內(nèi)的流動進行計算模擬，獲得了三種膜器內(nèi)的流場分布，并根據(jù)流動分布形態(tài)對不同結(jié)構(gòu)膜器中的傳質(zhì)分離性能進行分析和預測，從動力學的角度揭示了膜器中的傳質(zhì)分離機理。分析表明：膜器中的導流槽促使流體分布均勻，減少或消除流體死區(qū)，有助于提高傳質(zhì)效率，同時次流和主流的疊加將增大流體的混合作用，強化傳質(zhì)；膜性能評價實驗裝置和膜分離反應器設計必須在流體動力學方面保證流體均勻地流過膜面積，減少或消除流體停滯區(qū)。 由實