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摘 要

近十几年来，世界各国柴油的使用量逐年增加，但是柴油中的高级烃类燃烧不完全造成了严重的环境污染。因此，各国也相应的制定了各种措施，主要的目的是降低柴油中有污染类高级烃的含量，用来确保柴油燃烧使用过程中减少污染物的排放。但是传统的企业技术存在一些弊端：能量消耗巨大、精制成本太高、润滑性能不足、操作过程复杂等。因此，开发出一种新型柴油精制技术是一项尤为重要的任务。

研究表明，微生物在降解高级烃污染物上有显著效果。微生物的培养成本较低，并且降解代谢不会消耗太多能量，反应条件相对比较温和，没有复杂的设备成本，其中最重要的是不会产生工业废弃的污染物。

本实验依据这样的基础，对冷冻保存的红平红球菌进行活化培养，扩大菌落，通过单因素对照实验对菌株最佳的培养条件进行研究，寻找出菌株的最佳培养条件。

关键词：红平红球菌 降解 培养条件优化

ABSTRACT

In the past decade or so, the use of diesel has increased year by year in the world. However, the incomplete combustion of higher hydrocarbons in diesel has caused serious environmental pollution.Therefore, various countries have also formulated various measures correspondingly, the main purpose of which is to reduce the content of contaminated higher hydrocarbons in diesel oil, and to ensure that pollutant emissions are reduced during the use of diesel fuel.However, the traditional enterprise technology has some disadvantages: huge energy consumption, high refining cost, insufficient lubrication performance, and complicated operation process. Therefore, the development of a new type of diesel refining technology is a particularly important task.

Studies have shown that microorganisms have significant effects on the degradation of higher hydrocarbon pollutants.The cultivation cost of microorganisms is low, and degradation and metabolism do not consume too much energy. The reaction conditions are relatively mild and there is no complicated equipment cost. The most important one is that no waste pollutants will be generated.

In this experiment, based on this basis, the frozen cultured Rhodococcus erythropolis was activated and cultured, colonies were expanded, and the optimal culture conditions of the strains were studied by single factor control experiments to find out the best culture conditions of the strains.

KEYWORDS: Rhodococcus erythropolis Degradation Optimization of culture conditions

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1引言 1

1.2柴油的传统精制工艺 1

1.3传统精制技术的柴油润滑性能问题 2

1.4微生物精制柴油 3

1.4.1微生物降解石油污染 3

1.4.2芳香烃的代谢降解 3

1.4.3有机硫的代谢降解 4

1.4.4直链烷烃的代谢降解 5

1.4.5红平红球菌的简介 6

第二章 材料与方法 7

2.1 材料 7

2.1.1 实验试剂和药品 7

2.1.2 实验仪器与设备 8

2.1.3 培养基 8

2.2 实验方法-单因素实验 9

2.2.1红平红球菌的活化 9

2.2.2菌种的扩大纯化 9

2.2.3菌株的鉴定--革兰氏染色 10

2.2.4菌种生长曲线测定 10

2.2.5最适培养pH探究 10

2.2.6最适培养温度的探究 11

2.2.7菌种最佳碳源的探究 12

2.2.8菌种最佳氮源的探究 12

2.2.9菌株降解率测定 13

第三章 结果与讨论 14

3.1结果 14

3.1.1菌种的鉴定与生长曲线测定 14

3.1.2最佳培养条件和降解性能实验结果 15

3.2 讨论 19

3.3本章小结 20

第四章 结论与展望 21

4.1 结论 21

4.2 展望 21

参 考 文 献 22

第一章 文献综述

1.1引言

近年来，随着世界经济的快速发展，柴油机技术日益更新，尤其是高新技术在全世界的广泛运用，使得柴油机在车辆的运用上取得了越来越明显的优势，推广使用柴油车已成为一个全球化的趋势。我国汽车年销量逐年增长，稳居世界前三，仅次于美国和日本。并且柴油车使用的比例也越来越多，其中一些大型的车辆居多，如：重、中型货车、工程车以及大中型客车^[1]，这些大型车辆对柴油需求量较大，随之而来的柴油的消耗量的升高也是必然的，在如此大的需求量之下，增加现有柴油的燃烧热值成为一种切实可行的办法。

柴油机虽然面对传统机电有显著的优势，但如果没有清洁的柴油的供给也不能发挥省油、减少排放的效果。然而我国燃料柴油的润滑性、含水量、十六烷值、杂质含量、含硫量、芳香烃含量、多环芳烃含量等不达到标准，品质不高。不清洁柴油燃烧会导致许多问题，损耗发动机，降低机械的使用寿命，排放出大量黑烟，不仅污染空气，还会夹杂一些有毒有害物质，威胁人们的健康，降低生活水品^[2]。我国在21世纪初期就制定了相关法规，鼓励企业创新清洁柴油技术，生产低硫、优质的清洁柴油。不然会导致环境污染，产生许多有毒、致癌物质，威胁到人类自生安全，不符合国家大力推广的绿色经济与可持续发展理念。因此，我国炼油企业面临着技术革新的压力，以推动生产出更高质量的燃油，适应市场供给。

1.2柴油的传统精制工艺

传统的柴油精制主要原理是在一定条件下，通过加入催化剂或萃取剂让柴油脱出有毒、有害物质：氮、硫、芳香烃等（这些物质是产生污染性气体的主要来源），以此来达到柴油的加工精制效果，还可以增加柴油的燃烧值。其中主要可分为：电化学精制、物理萃取、吸附法等。电化学精制首先使用碱液对硫进行脱除，破坏柴油组分的结构，再用酸液去氮，同时中和之前的多余碱液，最后利用高压电场的电荷效应将油水两相进行分离（由于离子在油水两相中的溶解度不同所携带的电荷不同得以用电场分离）。物理萃取是利用在不同溶剂中柴油中的杂环芳烃、有机硫等物质的溶解度差异进行分离。这种分离方法不仅费时费力，而且分离的效果不是很好。吸附法则是加入一些固态吸附剂，针对柴油中有害质的特性进行脱除^[3]。这种方法同样也面临分离效果差的问题，而且生产设备需求高，后期吸附剂处理也是一大难点。目前企业对柴油的加工炼制主要采取催化剂、吸附剂和萃取剂的选择和优化，国内使用最为广泛的是碱洗-电精制-硫酸中和间歇法相结合的综合运用^[4]。但存在能量消耗大、会产生大量废酸废碱以及在操作过程中存在一定的危险性的缺点。

有的企业通过技术革新采用加氢精制的方法对柴油进行加工精制，但依然无法解决能耗过大的问题。其主要原理是采用加入催化剂的方法，将芳烃、环烷酸等结构中的不饱和键还原为饱和烃和水。此方法在目前柴油的精制加工中属于最好的，但反应过程所需的热量、温度、能源等较大，目前还没有推广普及。例如，国内加氢加工精制柴油装置的能耗大约为400MJ/t,其中前三位是蒸汽、瓦斯、电能，分别占总能耗的百分比为：32.69%、34.32%、28.58%。以一个1200kt/a产能的加氢精制装置为例，其总能耗就高达490MJ/t。该装置总供入能量11542.69MJ/h，其中直接损耗的热量就高达17523.33MJ/h,占总供能的15%以上^[5]。还有一些企业因为经济实力较弱，只是用萃取的方法加工精制柴油，利用柴油中各个组分极性的差异，脱除环烷酸等物质。这种方法虽然能耗和成本较之前的技术低，但是无法去除有机硫、芳香烃等有污染的组分，精制柴油的效果也比较差，润滑性能差的问题也无法解决，柴油利用效率较低。

1.3传统精制技术的柴油润滑性能问题

在燃烧过程中，柴油不仅作为燃料，还为发动机提供润滑效果。倘若柴油润滑性能下降，就会使发动机增加磨损，降低机械的使用寿命，甚至会造成发动机无法启动的问题^[6]。研究表明，当柴油硫含量高于1000ug/g时，柴油润滑性能较好；但当硫含量低于500ug/g时，柴油润滑性能明显下降^[7]。因此在柴油加氢精制后，去除了许多有机杂质，但相应的柴油润滑性能也降低。但是国内一些学者认为柴油润滑性能和硫含量没有直接的关联性，为此他们做了一些研究，得出一些结论^[8-14]，柴油润滑性能直接相关联的组分：以芳烃杂环化合物形式存在的有机硫、多环芳烃、芳烃杂环化合物、柴油中的酸性有机物等，这些物质越多，其润滑性能就越好。但是这些物质绝大多数作为燃烧产生有害物质的来源，已经不能将他们作为柴油的润滑剂来添加和使用。目前作为柴油润滑剂代替有污染性的物质的方法是添加脂肪酸单脂类物质，这种物质仅需要很少的含量就能提供良好的润滑的性能。

1.4微生物精制柴油

1.4.1微生物降解石油污染

随着社会经济的快速多元化发展，柴油作为一种重要的石油资源和化工原料受到的关注也越来越多，它在带来巨大的经济效益的同时，由此产生的柴油加工运输过程中的泄露和排放问题也成为石油环境污染的重要组成部分，破坏了土壤，污染了海洋和空气。尽管自然界有自我修复的能力，利用一些动植物和微生物的降解代谢过程来对石油进行分解，将石油降解为无害物质，但是柴油的组分和结构复杂，利用微生物降解是一个冗长的过程，不符合绿色可持续发展理念。

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