抗生素廢菌絲體生產(chǎn)石膏緩凝劑

1、抗生素廢菌絲體生產(chǎn)石膏緩凝劑抗生素廢菌絲體生產(chǎn)石膏緩凝劑一、課題背景及意義一、課題背景及意義 二、實驗部分二、實驗部分三、結果與討論三、結果與討論四、結論四、結論 目錄目錄一、課題背景一、課題背景v 青霉素廢菌絲體是青霉素發(fā)酵過程的青霉素廢菌絲體是青霉素發(fā)酵過程的副產(chǎn)物副產(chǎn)物。v 我國每年廢菌絲體產(chǎn)生量超過我國每年廢菌絲體產(chǎn)生量超過百萬噸百萬噸。焚燒掩埋飼料優(yōu)點：優(yōu)點：1.減量化減量化2.具有技術前景具有技術前景缺點：缺點：1.氮硫氧化物污氮硫氧化物污染染2.技術達不技術達不到到優(yōu)點：優(yōu)點：1.技術成熟技術成熟2.簡單易行簡單易行缺點：缺點：1.選址問題選址問題2.滲漏造成污染滲漏造成污染優(yōu)點

2、：優(yōu)點：大量有機物進大量有機物進入自然促進生入自然促進生物生長物生長缺點：缺點：含有有毒物質，含有有毒物質，進入食物鏈會進入食物鏈會造成抗生素濫造成抗生素濫用用 國外對青霉素廢菌絲體利用研究起步較早，主要用于制備葡萄糖酸鈣、維生素B12或用于培養(yǎng)基氮源。 國內對廢菌絲體資源化利用的研究程度較低，主要有提取主要有提取甲殼素，麥角固醇甲殼素，麥角固醇和和制活性炭制活性炭。利用現(xiàn)狀利用現(xiàn)狀表表1-1 青霉素廢菌絲體國內研究現(xiàn)狀青霉素廢菌絲體國內研究現(xiàn)狀研究單位研究單位研究內容研究內容研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀阮楠等阮楠等生產(chǎn)菌體蛋白飼料生產(chǎn)菌體蛋白飼料有藥物殘留（抗生素過量）已于2002年禁止使用湖南大學湖南

3、大學梅煥謀梅煥謀氯化鋅活化法制成粉狀活性炭氯化鋅活化法制成粉狀活性炭滿足一般工業(yè)要求滿足一般工業(yè)要求河北科技大學河北科技大學劉波文等劉波文等化學活化法開發(fā)出了制活性炭化學活化法開發(fā)出了制活性炭技術技術滿足一般工業(yè)要求滿足一般工業(yè)要求華南理工大學華南理工大學趙繼倫等趙繼倫等制備殼聚糖制備殼聚糖可以規(guī)?；a(chǎn)可以規(guī)模化生產(chǎn)，蛋白質等被蛋白質等被廢棄。廢棄。北京化工大學北京化工大學譚天偉等譚天偉等提取麥角固醇以及核糖核酸提取麥角固醇以及核糖核酸未實現(xiàn)工業(yè)化未實現(xiàn)工業(yè)化蛋白質未蛋白質未被利用被利用課題生長點課題生長點 蛋白質類蛋白質類檸檬酸及其鈉鹽檸檬酸及其鈉鹽多聚磷酸鈉多聚磷酸鈉石膏緩凝劑石膏緩凝劑

4、類型類型檸檬酸型檸檬酸型多聚磷酸鈉型多聚磷酸鈉型蛋白質型蛋白質型廢菌絲體廢菌絲體單價/元每噸500060008000廢棄物廢棄物表表1-2 三種石膏緩凝劑價格比三種石膏緩凝劑價格比較較 如何把廢菌絲體內的蛋白質利用起來，實現(xiàn)如何把廢菌絲體內的蛋白質利用起來，實現(xiàn)廢菌絲體的循環(huán)利用呢？廢菌絲體的循環(huán)利用呢？創(chuàng)新點與意義創(chuàng)新點與意義 1、創(chuàng)造性的將廢菌絲體用作建筑石膏緩凝劑。創(chuàng)造性的將廢菌絲體用作建筑石膏緩凝劑。 3、實現(xiàn)了廢菌絲體的再利用實現(xiàn)了廢菌絲體的再利用, ,節(jié)約資源。節(jié)約資源。 2、將廢菌絲體應用于建筑石膏領域未見報道。、將廢菌絲體應用于建筑石膏領域未見報道。探究探究pH值、浸泡溫度、浸

5、泡時間對菌絲體改性效果的影響值、浸泡溫度、浸泡時間對菌絲體改性效果的影響探究各因素對實驗的影響程度，找出最優(yōu)改性條件探究各因素對實驗的影響程度，找出最優(yōu)改性條件對比測試了廢菌絲體緩凝劑與多聚磷酸鈉和檸檬酸鈉三種對比測試了廢菌絲體緩凝劑與多聚磷酸鈉和檸檬酸鈉三種緩凝劑對石膏強度的影響，探究其摻量與石膏強度的規(guī)律緩凝劑對石膏強度的影響，探究其摻量與石膏強度的規(guī)律通過掃描電鏡圖觀察分析石膏微觀結構與強度的關系，通過掃描電鏡圖觀察分析石膏微觀結構與強度的關系，并提出了并提出了廢菌絲體廢菌絲體緩凝劑可能的緩凝機理緩凝劑可能的緩凝機理單因素實驗單因素實驗正交實驗正交實驗對比測試對比測試微觀結構與機微觀結構

6、與機理分析理分析二、實驗部分二、實驗部分2.1研究計劃研究計劃 A、青霉素菌絲體：來自華北制藥青霉素車間青霉素菌絲體：來自華北制藥青霉素車間元素元素碳碳氫氫氮氮硫硫氧氧含量/%44.086.269.451.4432.84表表2-1 青霉素廢菌絲體元素分析青霉素廢菌絲體元素分析圖圖2-1廢菌絲體廢菌絲體圖圖2-2石膏石膏2.2實驗藥品實驗藥品B、 脫硫建筑石膏脫硫建筑石膏表表2-3脫硫建筑石膏物理性能指標脫硫建筑石膏物理性能指標表表2-2 脫硫建筑石膏化學成分脫硫建筑石膏化學成分成分成分MgOSO3CaOSiO2Al2O3Fe2O3含量含量/%0.2749.2741.246.441.390.61

7、凝結時間凝結時間絕干抗折強度/Mpa絕干抗壓強度/Mpa標準稠度標準稠度需水量需水量初凝/min終凝/min6115.218.40.55表表2-4 實驗設備實驗設備設備設備名稱名稱型號型號設備設備名稱名稱型號型號集熱式恒溫加熱磁力攪拌集熱式恒溫加熱磁力攪拌DF-101S40*40*160mm試模建筑石膏稠度儀建筑石膏稠度儀CHD-50 真空干燥箱真空干燥箱DZ-3BC 水泥凝結時間測定儀水泥凝結時間測定儀 pH計PHS-2C 電子天平電子天平JA1003N 抗折測試儀DKZ-5000 攪拌器具攪拌器具抗壓測試機 NYL-300A循環(huán)水式真空泵循環(huán)水式真空泵SHB-III 布氏漏斗及抽濾瓶布氏漏

8、斗及抽濾瓶GG-17 主要分析設備圖主要分析設備圖圖圖2-3循環(huán)水式真空抽濾泵循環(huán)水式真空抽濾泵圖圖2-4 凝結時間測定器凝結時間測定器圖圖2-5 抗折試驗機抗折試驗機圖圖2-6 壓力試驗機壓力試驗機圖圖2-1 建筑石膏稠度儀建筑石膏稠度儀圖圖2-2即熱式恒溫加熱磁力攪拌器即熱式恒溫加熱磁力攪拌器v 三、結果與討論三、結果與討論 1、單因素實驗、單因素實驗條件：條件：浸泡溫度浸泡溫度40浸泡時間浸泡時間2h廢菌絲體廢菌絲體10g濾液濾液110g 圖圖3-1 pH值對石膏凝結時間的影響值對石膏凝結時間的影響 隨著隨著pHpH值得增加，緩凝時間逐步增加，說明酸性條件下對廢值得增加，緩凝時間逐步增加

9、，說明酸性條件下對廢菌絲體的提取不利，堿性條件下比較好。菌絲體的提取不利，堿性條件下比較好。條件：條件：浸泡時間浸泡時間2h2h浸泡浸泡pHpH值值7 7廢菌絲體廢菌絲體10g10g濾液濾液110g110g圖圖3-2 浸泡溫度對石膏凝結時間的影響浸泡溫度對石膏凝結時間的影響 隨著溫度的增加，凝結時間逐步增加，說明高溫隨著溫度的增加，凝結時間逐步增加，說明高溫有利于廢菌絲體內蛋白質的提取。有利于廢菌絲體內蛋白質的提取。 條件條件: : 浸泡溫度浸泡溫度4040 廢菌絲體廢菌絲體10g10g pHpH為為7 7 濾液濾液110g110g 隨著浸泡時間的增加凝結時間急劇增加，當時間達到隨著浸泡時間的

10、增加凝結時間急劇增加，當時間達到1.5h之后凝結時間呈平穩(wěn)狀態(tài)，之后凝結時間呈平穩(wěn)狀態(tài)，1.5h是較為理想的選擇。是較為理想的選擇。圖圖3-3 浸泡時間對石膏凝結時間的影響浸泡時間對石膏凝結時間的影響條件：條件：浸泡溫度浸泡溫度4040浸泡時間浸泡時間2h2h廢菌絲體廢菌絲體10g10g濾液濾液110g110g 圖圖3-4 廢菌絲體相對摻量對石膏凝結時間的影響廢菌絲體相對摻量對石膏凝結時間的影響凝結時間隨著廢菌絲體摻量的增加而增加。凝結時間隨著廢菌絲體摻量的增加而增加。2、正交實驗正交實驗 分析單因素數(shù)據(jù)后，確定了各測試因素的水平點，采分析單因素數(shù)據(jù)后，確定了各測試因素的水平點，采用正交試驗探

11、索各因素和水平對緩凝效果的影響規(guī)律，并用正交試驗探索各因素和水平對緩凝效果的影響規(guī)律，并找出最優(yōu)條件。找出最優(yōu)條件。水平水平pHpH值值浸泡溫度浸泡溫度/浸泡時間浸泡時間/ /minmin水平197030水平2108060水平3119090表表3-1 正交實驗因素水平表正交實驗因素水平表 正交正交實實驗確定菌絲體內蛋白質的提取條件驗確定菌絲體內蛋白質的提取條件:表表3-2 正交實驗結果正交實驗結果序號序號pH值溫度/浸泡時間/min初凝時間/min終凝時間/minA1B1C1970304953A1B2C2980605256A1B3C3990906570A2B1C21070605052A2B2C

12、31080905357A2B3C11090306374A3B1C31170906571A3B2C11180305359A3B3C21190607179初凝時間初凝時間終凝時間終凝時間pH值（A） 溫度（B）浸泡時間（C）pH值（A） 溫度（B）浸泡時間（C）K1166164165179176186K2166158173183172187K3189199183209223198k155.354.755.059.758.762.0k255.352.757.761.057.362.3k363.066.361.069.774.366.0R7.713.76.010.017.04.0表表3-3 正交實驗初

13、凝時間與終凝時間極差分析正交實驗初凝時間與終凝時間極差分析 從表從表3-3中極差可以看出，對于初凝時間與終凝時間，均為溫度的極差中極差可以看出，對于初凝時間與終凝時間，均為溫度的極差最大，浸泡時間的極差最小，即三因素影響效果大?。鹤畲?，浸泡時間的極差最小，即三因素影響效果大?。航轀囟冉轀囟萷HpH值值浸泡時間浸泡時間廢菌絲體相對摻量廢菌絲體相對摻量%初凝時間/min終凝時間/min7.57482表表3-4最優(yōu)條件驗證最優(yōu)條件驗證 最優(yōu)改性條件是最優(yōu)改性條件是A3B3C3, ,即浸泡溫度為即浸泡溫度為90，pHpH值為值為11、浸泡時間為、浸泡時間為1.5h 將以上條件下的浸泡液，通過真空干

14、燥制成將以上條件下的浸泡液，通過真空干燥制成PMPM緩凝劑緩凝劑。3、三種緩凝劑的對比測試 通過摻加適量通過摻加適量PMPM緩凝緩凝劑、劑、檸檬酸鈉、多聚磷酸鈉檸檬酸鈉、多聚磷酸鈉, ,控制初控制初凝時間，制成石膏試塊后進行強度的對比。凝時間，制成石膏試塊后進行強度的對比。廢菌絲體相對摻加量/%初凝時間/min終凝時間/min抗折強度/Mpa抗壓強度/Mpa2.534424.8014.05.052563.8013.77.51181262.9911.210.01901982.5410.9表表3-5廢菌絲體相對摻加量對石膏強度的影響廢菌絲體相對摻加量對石膏強度的影響多聚磷酸鈉相對摻量/%初凝時間/

15、min終凝時間/min抗折強度/Mpa抗壓強度/Mpa0.0515175.0215.40.1034364.7514.70.1550523.9814.00.201121183.8013.20.251461613.6512.8表表3-6 多聚磷酸鈉相對摻量對石膏強度的影響多聚磷酸鈉相對摻量對石膏強度的影響檸檬酸鈉相對摻量/%初凝時間/min終凝時間/min抗折強度/Mpa抗壓強度/Mpa0.0532354.5014.20.1042444.2513.90.1545523.7513.30.2056633.6013.10.2563683.4012.80.5085922.8411.9表表3-7檸檬酸鈉相對

16、摻量對石膏強度的影響檸檬酸鈉相對摻量對石膏強度的影響 PMPM緩凝劑對建筑石膏力學強度損失比緩凝劑對建筑石膏力學強度損失比多聚磷酸鈉略大，多聚磷酸鈉略大，但是優(yōu)于檸檬酸鈉但是優(yōu)于檸檬酸鈉。 由表由表3-4、3-5、3-6選取初凝時間約為選取初凝時間約為30 min、50 min、120min時，對時，對石膏石膏力學強度進行對比。力學強度進行對比。圖圖3-5 抗折強度對比抗折強度對比圖圖3-6 抗壓強度對比抗壓強度對比備注：電鏡試樣以初凝時間最接近備注：電鏡試樣以初凝時間最接近120min為條件為條件圖圖3-7 空白空白圖圖3-8 摻加多聚磷酸鈉摻加多聚磷酸鈉圖圖3-9 摻加菌絲體摻加菌絲體圖圖

17、3-10 摻加檸檬酸鈉摻加檸檬酸鈉 4、微觀結構與機理分析微觀結構與機理分析圖圖3-12 摻加摻加5g菌絲體菌絲體圖圖3-13 摻加摻加15g菌絲體菌絲體圖圖3-11 空白空白 (1)石膏強度與其微觀結構有密切的聯(lián)系，當石膏晶石膏強度與其微觀結構有密切的聯(lián)系，當石膏晶型越趨于型越趨于細長的針狀，且交錯排列，結構密實，其強度細長的針狀，且交錯排列，結構密實，其強度就越大就越大； (2)當石膏晶型越趨于當石膏晶型越趨于短柱狀，甚至球塊狀，且無交短柱狀，甚至球塊狀，且無交錯排列，結構松弛，其強度就越小錯排列，結構松弛，其強度就越小。PM緩凝劑作用機理 （1）PM緩凝劑固體溶于水后可以形成緩凝劑固體溶

18、于水后可以形成膠體膠體，能夠吸附在半水石膏粒子表面，降，能夠吸附在半水石膏粒子表面，降低晶核的表面能，使晶核在一定時間段內難以長大，從而延緩了石膏的凝結時低晶核的表面能，使晶核在一定時間段內難以長大，從而延緩了石膏的凝結時間；間； （2）PM緩凝劑中的有效成分在于廢菌絲體內大量的緩凝劑中的有效成分在于廢菌絲體內大量的蛋白質蛋白質，蛋白類物質水解成，蛋白類物質水解成小分子氨基酸，與小分子氨基酸，與Ca2+形成形成環(huán)狀結構環(huán)狀結構，延緩了二水石膏晶胚的形成。，延緩了二水石膏晶胚的形成。COOHHNCaHC四、結論 1、利用制藥廢渣青霉素廢菌絲體制備了一種新型脫硫建、利用制藥廢渣青霉素廢菌絲體制備了

19、一種新型脫硫建筑石膏緩凝劑筑石膏緩凝劑（PM型型）確定了對廢菌絲體最優(yōu)的改性確定了對廢菌絲體最優(yōu)的改性條件，即條件，即pH為為11，溫度為溫度為90 ，浸泡時間為浸泡時間為90min。 2、對比了、對比了PM緩凝劑與常用緩凝劑對建筑石膏作用效果的緩凝劑與常用緩凝劑對建筑石膏作用效果的優(yōu)劣。優(yōu)劣。PM緩凝劑比檸檬酸鈉緩凝效果好、略遜于多聚磷緩凝劑比檸檬酸鈉緩凝效果好、略遜于多聚磷酸鈉酸鈉。 3、分析了分析了PM緩凝劑的作用機理，即緩凝劑的作用機理，即PM緩凝劑中的肽鍵、緩凝劑中的肽鍵、氨基及羥基等官能團溶于水后形成膠體，與氨基及羥基等官能團溶于水后形成膠體，與Ca2+離子結合離子結合后吸附在石膏

20、水化粒子表面，抑制了晶粒的增長。后吸附在石膏水化粒子表面，抑制了晶粒的增長。參考文獻1申士富，張連松，孫傳堯.脫硫石膏綜合應用研究J.礦冶,2003,18(3):11.2唐娜，張艷華，任成龍，等.石膏型鹵水體系硫酸鈣結晶過程研究J.鹽業(yè)與化工,2011,40(1):27-30.3翟紅俠，陳鳳琴，張新會.激發(fā)劑對天然硬石膏水化作用的影響J.巖石礦物學研究,2011,30(2):44-45.4馮啟彪.膠蛋白質石膏緩凝劑的研究D.西安:西安建筑科技大學,2006.5陳明鳳，童代偉，彭家惠，等.緩凝劑對石膏作用效果的影響因素J.建筑技術開發(fā),2003(30):42-44.6DFORGLemimenIn

21、fluenceofvariousretardersonthecrystallizationandstrengthofplasterofParisJ.Zement-Kalk-Gips,1989,42(5):229-2327家惠，彭志輝，瞿金東，等.緩凝劑對建筑石膏結構與強度的負面影響J.哈爾濱工業(yè)大學學報,2004(9):22-23.8瞿金東，彭家惠，吳莉，等.建筑石膏外加劑研究進展J.材料科學與工程學報,2004(3):345.9葉蓓紅，王瑞麟. 石膏外加劑C.太原:中國硅酸鹽學會石膏專業(yè)委員會年會論文,1999:75-7910葉蓓紅，王瑞麟. 抹灰石膏用復合緩凝劑J.新型建筑材料,1999(6):20-2211馮啟彪，吳冰，李玉珍，等.骨膠蛋白質石膏緩凝劑的研究J.新型建筑材料,2007(06):12-1612陸熙嫻，秦特夫. 緩凝劑對不同石膏適應性的研究C.太原:中國硅酸鹽學會石膏專業(yè)委員會年會論文,1999:85-9013HenningO,RocknerO.The