微藻制备生物柴油的研究
一、微藻概述
藻类，尤其是海洋单细胞藻类，即微藻，是地球上最早的生物物种，它们中的某些物种已经在地球上生存了35亿年之久。它们能十分有效地利用太阳能将H2O、CO2和无机盐类转化为有机资源，是地球有机资源的最初级生产力，有了它们才有了大气中的氧气，才有了海洋和陆地的其他生物，也才有了人类。随着科技水平的不断提高，人口的不可逆性增长、人类生活水平的不可逆性提高、陆地资源和可耕种面积的不可逆性减少，全球性食品资源短缺压力日益增加。开发和利用海洋微藻是最长远的解决人类食品资源和能源的重要途径。因为藻类不仅富含蛋白质、脂肪和碳水化合物这三大类人类所必需的要素，而且还含有可燃性油类、各种氨基酸、多种维生素、抗生素、高不饱和脂肪酸以及其他多种生物活性物质，是人类向海洋索取食品、药品、燃料、生化试剂、精细化工产品以及其他重要材料的一把金钥匙。
微藻是一类单细胞生物，与陆地微生物相比，微藻具有如下特点：
(1)微藻具有叶绿素等光合器官，是非常有效的生物系统，能有效地利用太阳能通过光合作用将H2O、CO2和无机盐转化为有机化合物,因其固定和利用CO2可以减少温室效应。
(2) 微藻一般是以简单的分裂式繁殖，细胞周期较短，易于进行大规模培养，由于微藻通常无复杂的生殖器官，使整体生物量容易采收和利用。
(3)可以用海水、咸水或半咸水培养微藻，因此是淡水短缺、土地贫瘠地区获得有效生物资源的重要途径。
(4) 微藻富含蛋白质、脂肪和碳水化合物，某些种类还富含油料、微量元素和矿物质，是人类未来重要的食品及油料的来源。
(5)微藻，尤其是海洋微藻，因其独特的生存环境使其能合成许多结构和生理功能独特的生物活性物质。特别是经过一定的诱导手段微藻可以高浓度地合成这些具有商业化生产价值的化合物，是人类未来医药品、保健品和化工原料的重要资源。
1、小球藻简介
小球藻(Chlorella)是小球藻属绿藻门，绿藻纲，绿球藻目，卵孢藻科，小球藻属，包括大约10 个种. 小球藻细胞组成中的蛋白质含量为7.3%~88%，碳水化合物为5.7%~38%，脂类为 4.5~86%。小球藻细胞中脂类含量的增加主要是由于脂肪酸积累的结果。在氮饥饿条件下，蛋白核小球藻在生长时可形成高达86%的脂类，而在正常的小球藻细胞中，脂类含量为25%。在正常和氮饥饿条件下生长的小球藻在脂肪酸组成上没有明显的差异。此外，小球藻的异养培养技术，特别是高细胞浓度培养技术的研究得到了较深入的发展，这对于我们制备生物柴油需要高生物量的微藻来说，也是具有重要价值的。
2、微藻油脂
美国国家可更新实验室(NREL)通过现代生物技术建成“工程微藻”，即硅藻类的一种“工程小球藻”，其利用“工程微藻”生产生物柴油，为生物柴油生产开辟了一条新的技术途径。在实验室条件下可使“工程微藻”中脂质含量增加到60%以上，户外生产也可增加到40%以上，而一般自然状态下微藻的脂质含量为5%-20%。“工程微藻”中脂质含量的提高主要由于乙酰辅酶A 羧化酶(ACC)基因在微藻细胞中的高效表达，在控制脂质积累水平方面起到了重要作用。目前，正在研究选择合适的分子载体，使ACC 基因在细菌、酵母和植物中充分表达，还进一步将修饰的ACC 基因引入微藻中以获得更高效表达。在国内，清华大学吴庆余,缪晓玲等也报道利用微藻快速热解的方法制备生物柴油。
利用微藻或“工程微藻”生产生物柴油的优越性在于：微藻生产能力高、用海水作为天然培养基可节约农业资源；比陆生植物单产油脂高出几十倍；生产的生物柴油不含硫，燃烧
时不排放有毒害气体，排入环境中也可被微生物降解，不污染环境，发展富含油质的微藻或者“工程微藻”是生产生物柴油的一大趋势。
二、微藻油脂制备生物柴油
2.1微藻培养与油脂制备
选用的材料小球藻,由美国Texas大学提供。小球藻置于26℃(±1)光照培养箱中通气培养,光强为40μmol·m-2·s-1。自养小球藻培养在标准培养基中,通过光合作用进行自养生长,从而获得绿色的自养小球藻。通过改变标准培养基中的营养成分,即将甘氨酸成分降至0·1g·L-1,另加入10g·L-1葡萄糖,原来绿色的小球藻细胞便通过吸收葡萄糖进行异养生长,从而获得黄色的异养小球藻。待异养藻细胞生长到对数期后期时,离心收集藻细胞,然后冷冻干燥并制备藻粉。藻细胞的脂类含量测定参考Miao等的方法。异养小球藻油脂制备方法是先将藻粉于研钵中碾磨,然后用正己烷抽提。微藻油脂的皂化值和酸值的测定参考Vicente等的方法。
2.2酯交换反应
由于微藻油脂的酸值较高(8·97mg(KOH)/g)即含较多的游离脂肪酸,不宜使用碱催化,因此本实验采用酸催化(浓硫酸)酯交换反应制备生物柴油。反应条件设定如下:4种硫酸用量(为原料油的25%、50%、60%、100%);6种醇油物质的量比(25∶1、30∶1、45∶1、56∶1、70∶1、84∶1)以及3个温度范围(30、50、90℃)。在所有实验中油的用量均为9.12g。反应混合物包括微藻油脂、甲醇和浓硫酸。反应物加热至一定温度,并在所设置的反应时间点终止反应,然后将反应液转移至分液漏斗中静置、分层。
2.3生物柴油产率的计算
将分层得到的上层粗制生物柴油先用等量的石油醚洗涤,离心12000r/min,10min,取上层有机相并用两倍体积的50℃蒸馏水洗涤,然后离心,直至完全透明。分离出上层透明的油相,用无水硫酸钠干燥后,在旋转蒸发仪上将石油醚蒸发干净,得到澄清透明的产品生物柴油。将产品生物柴油称重,并以所用的微藻油脂重量为基准计算生物柴油的产率。
2.4生物柴油的分析
分析了生物柴油的密度、粘度、热值、酸值、凝点及冷滤点等。利用vario-EL元素分析仪测定生物柴油的C、H、O、N元素组成。
三、结果和讨论
3.1微藻油脂的酯交换反应
采用酸催化进行酯交换反应生产生物柴油,同时研究了不同温度、催化剂量及不同醇油物质的量比对生物柴油产率及其密度的影响。表1显示了在不同的温度和催化剂(H2SO4)用量条件下微藻生物柴油产率和密度的变化。从表1中可看出,在50℃条件下可获得较高的生物柴油产率,而较低密度的生物柴油则是在90℃下获得。在相同的温度条件下,催化剂用量为100%时可获得较低密度的生物柴油。最低密度的生物柴油则是在90℃、催化剂用量为100%的条件下获得。但在该条件下的生物柴油产率却最低,这可能是由于高温、高浓硫酸用量会使一些微藻油脂被烧焦,从而使产率降低。催化剂用量为100%条件下,30℃和50℃时的产率及密度没有很大差异(表1),因此从降低成本的角度考虑,微藻油脂的酸催化酯交换反应条件为30℃、100%的催化剂用量较为合适。在此基础上,研究了不同甲醇用量对生物柴油产率及密度的影响。
四、微藻生物柴油的特性
为进一步研究利用微藻油脂制备生物柴油作为传统柴油的替代产品的可行性,分析了微藻生物柴油的一些特性,并同传统柴油的特性作了比较。结果显示微藻生物柴油具有与传统柴油
相似的特征(表2),且微藻生物柴油具有更低的冷滤点,因此具更好的发动机低温启动性能。
五、结论
可通过在培养基中加入有机碳源,降低无机氮源的条件下进行小球藻异养生长,在细胞内
大量脂肪积累。利用正己烷从这些异养藻细胞中提取获得了大量微藻油脂。这些微藻油脂在
30℃、醇油物质的量比为56∶1以及浓硫酸催化(用量为原料油的100%)条件下经酯交换反应4h可形成高质量的生物柴油。微藻生物柴油的密度为0·864 kg·L-1、粘度5·2×10-4(40℃)、热值高达41 MJ·kg-1。这些特征与传统柴油相当,具有很好的应用前景。研究结果表明:以这种异养转化细胞工程与酯交换反应综合技术利用微藻油脂制备高质量的生物柴油是可行且
有效的方法。
微藻制油技术 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
微藻制油 在全球变暖、能源危机的大背景下，世界各国都在积极寻找新的可替代能源。 提起全球变暖，大多数的企业为如何减少二氧化碳排放，为封存二氧化碳而投入了大量研发资金和人力；提起生物柴油的原料，人们会想到玉米和大豆，从它们“体内”提炼出的乙醇和生物柴油，能有效降低碳排放，减少环境污染。但与此同时，由于这两种作物的培育周期较长、占地面积较大，会产生“与粮争地”问题，从而导致“解决了能源危机，却出现粮食危机”的尴尬结果； 通过科学家的不断研究，一种新的技术进入了人们的视野：培养微藻吸收二氧化碳，并进行光合作用，最终形成生物柴油、类胡萝卜素等衍生品，将二氧化碳变废为宝，这就是“微藻制油”技术。 光合作用 光合作用（Photosynthesis）是绿色植物和藻类利用叶绿素等光合色素和某些细菌（如带紫膜的嗜盐古菌）利用其细胞本身，在可见光的照射下，将二氧化碳和水（细菌为硫化氢和水）转化为有机物，并释放出氧气（细菌释放氢气）的生化过程。植物之所以被称为食物链的生产者，是因为它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量。通过食用，食物链的消费者可以吸收到植物及细菌所贮存的能量，效率为10%~20%左右。对于生物界的几乎所有生物来说，这个过程是它们赖以生存的关键。而地球上的碳氧循环，光合作用是必不可少的。
微藻 微藻是指一些微观的单细胞群体，是最低等的、自养的释氧植物，微藻个体较小，除个别种类之外，一般只有十几个微米大小。它是低等植物中种类繁多、分布及其广泛的一个类群。无论是在海洋、淡水湖泊等水域，或在潮湿的土壤、树干等处，几乎在有光和潮湿的任何地方微藻都能生存。微藻很像一个太阳光光能驱动的细胞工厂，可以旺盛地消耗高浓度的CO2和NO2，源源不断地将CO2转化为潜在的生物燃料、食物、饲料以及高价值的生物活性物质。 微藻制油 微藻制油的原理其实就是利用光合作用，将二氧化碳转化为微藻自身的生物质从而固定了碳元素，再通过诱导反应使微藻自身的碳物质转化为油脂，然后利用物理或化学方法把微藻细胞内的油脂转化到细胞外，进行提炼加工从而生产出生物柴油。 据专家介绍，微藻的产油效率相当高，在一年的生长期内，一公顷玉米能产172升生物质燃油，一公顷大豆能产446升，一公顷油菜籽能产1190升，一公顷棕榈树能产5950升，而一公顷的微藻能产生物质燃油95000升。 微藻的个体小，木素含量很低，易被粉碎和干燥，用微藻来生产液体燃料所需的处理和加工条件相对较低，生产成本低。而且微藻热解所得生物质燃油热值高，平均高达33MJ/kg，是木材或农作物秸秆的1.6倍。 微藻在生长过程中还可利用废弃二氧化碳，从而与二氧化碳的处理和减排相结合，国外已经有利用发电厂排放的废弃二氧化碳生
王楠 1032011322017 光学工程 微纳光学结构及应用 摘要：微纳光学结构技术是指通过在材料中引入微纳光学结构，实现新型光学功能器件。其中表面等离子体光学、人工负折射率材料、隐身结构，都是通过引入微纳结构控制光的衍射和传播，从而实现新的光学性能。从这个角度来讲，微纳光学结构的设计和制造是微纳光学发展的共性关键技术问题，微纳光学是新型光电子产业的重要发展方向。 关键字：微纳光学；纳米制造；微纳光学产业； Abstract：Micro-nano optical structure technology refers to through the introduction of micro-nano optical structure in the material, implement new optical functional devices. The surface plasmon optics, artificial negative refractive index materials, stealth structure, through the introduction of micro-nano structure control of light diffraction and transmission, so as to realize the new optical performance. From this perspective, micro-nano optical structure design and manufacture is the universal key technical problems in the development of micro-nano optics, micro-nano optics is a new important development direction of optoelectronic industry. Key words : micro-nano optics; nanofabrication; micro-nano optical industry 1微纳光学技术的多种应用 1）加工新型光栅 借助于大规模集成电路工艺技术，可以加工出新型的光栅。光栅是个实用性很强的基本光学器件，在23ARTICLE | 论文激光与光电子学进展2009.10光谱仪、光通信波分复用器件、激光聚变工程、光谱分析等领域中大量使用。传统的表面光栅不论是机械刻画光栅，还是全息光栅，其表面的光栅结构是很薄的。明胶或光折变体全息光栅的光栅厚度较厚，由于制造工艺的一致性、温度稳定性和长期稳定性问题，在实际应用时仍然有限制。 2）制作深刻蚀亚波长光栅 采用激光全息、光刻工艺和半导体干法刻蚀工艺可以加工出深刻蚀亚波长光栅。
微藻制油 一、目前的能源现状 1. 石油、煤炭等目前大量使用的传统化石能源接近枯竭，而且这些 传统能源造成大量的环境污染如 2.新能源太阳能、风能、地热能、生物质能等应用极具有局限性不能大规模的应用，不足以满足人们的需要。 3.生物能源不仅具有资源再生、技术可靠的特点，而且还具有对环境无害、经济可行、利国利农的发展优势。 总而言之，未来将是生物能源的天下。生物能源将会是人类不二的选择，未来生源的前景将不可估量。 二、微藻概述 1.海洋单细胞藻类，即微藻，是地球上最早的生物物种，它们中的某些物种已经在地球上生存了35亿年之久。它们能十分有效地利用太阳能将H2O、CO2和无机盐类转化为有机资源，是地球有机资源的最初级
生产力，有了它们才有了大气中的氧气，才有了海洋和陆地的其他生物，也才有了人类。 2．微藻的特点 (1)微藻具有叶绿素等光合器官，是非常有效的生物系统，能有效地利用太阳能通过光合作用将H2O、CO2和无机盐转化为有机化合物,因其固定和利用CO2可以减少温室效应。 (2) 微藻一般是以简单的分裂式繁殖，细胞周期较短，易于进行大规模培养，由于微藻通常无复杂的生殖器官，使整体生物量容易采收和利用。 (3)可以用海水、咸水或半咸水培养微藻，因此是淡水短缺、土地贫瘠地区获得有效生物资源的重要途径。 (4) 微藻富含蛋白质、脂肪和碳水化合物，某些种类还富含油料、微量元素和矿物质，是人类未来重要的食品及油料的来源。 (5)微藻，尤其是海洋微藻，因其独特的生存环境使其能合成许多结构和生理功能独特的生物活性物质。特别是经过一定的诱导手段微藻可以高浓度地合成这些具有商业化生产价值的化合物，是人类未来医药品、保健品和化工原料的重要资源。 3.微藻的种类 微藻的国内外研究发展概况,重点探讨了4种主要的可利用微藻螺旋藻、小球藻、杜氏藻和红球藻
微藻制备生物柴油的研究 一、微藻概述 藻类，尤其是海洋单细胞藻类，即微藻，是地球上最早的生物物种，它们中的某些物种已经在地球上生存了35亿年之久。它们能十分有效地利用太阳能将H2O、CO2和无机盐类转化为有机资源，是地球有机资源的最初级生产力，有了它们才有了大气中的氧气，才有了海洋和陆地的其他生物，也才有了人类。随着科技水平的不断提高，人口的不可逆性增长、人类生活水平的不可逆性提高、陆地资源和可耕种面积的不可逆性减少，全球性食品资源短缺压力日益增加。开发和利用海洋微藻是最长远的解决人类食品资源和能源的重要途径。因为藻类不仅富含蛋白质、脂肪和碳水化合物这三大类人类所必需的要素，而且还含有可燃性油类、各种氨基酸、多种维生素、抗生素、高不饱和脂肪酸以及其他多种生物活性物质，是人类向海洋索取食品、药品、燃料、生化试剂、精细化工产品以及其他重要材料的一把金钥匙。 微藻是一类单细胞生物，与陆地微生物相比，微藻具有如下特点： (1)微藻具有叶绿素等光合器官，是非常有效的生物系统，能有效地利用太阳能通过光合作用将H2O、CO2和无机盐转化为有机化合物,因其固定和利用CO2可以减少温室效应。 (2) 微藻一般是以简单的分裂式繁殖，细胞周期较短，易于进行大规模培养，由于微藻通常无复杂的生殖器官，使整体生物量容易采收和利用。 (3)可以用海水、咸水或半咸水培养微藻，因此是淡水短缺、土地贫瘠地区获得有效生物资源的重要途径。 (4) 微藻富含蛋白质、脂肪和碳水化合物，某些种类还富含油料、微量元素和矿物质，是人类未来重要的食品及油料的来源。 (5)微藻，尤其是海洋微藻，因其独特的生存环境使其能合成许多结构和生理功能独特的生物活性物质。特别是经过一定的诱导手段微藻可以高浓度地合成这些具有商业化生产价值的化合物，是人类未来医药品、保健品和化工原料的重要资源。 1、小球藻简介 小球藻(Chlorella)是小球藻属绿藻门，绿藻纲，绿球藻目，卵孢藻科，小球藻属，包括大约10 个种. 小球藻细胞组成中的蛋白质含量为7.3%~88%，碳水化合物为5.7%~38%，脂类为 4.5~86%。小球藻细胞中脂类含量的增加主要是由于脂肪酸积累的结果。在氮饥饿条件下，蛋白核小球藻在生长时可形成高达86%的脂类，而在正常的小球藻细胞中，脂类含量为25%。在正常和氮饥饿条件下生长的小球藻在脂肪酸组成上没有明显的差异。此外，小球藻的异养培养技术，特别是高细胞浓度培养技术的研究得到了较深入的发展，这对于我们制备生物柴油需要高生物量的微藻来说，也是具有重要价值的。 2、微藻油脂 美国国家可更新实验室(NREL)通过现代生物技术建成“工程微藻”，即硅藻类的一种“工程小球藻”，其利用“工程微藻”生产生物柴油，为生物柴油生产开辟了一条新的技术途径。在实验室条件下可使“工程微藻”中脂质含量增加到60%以上，户外生产也可增加到40%以上，而一般自然状态下微藻的脂质含量为5%-20%。“工程微藻”中脂质含量的提高主要由于乙酰辅酶A 羧化酶(ACC)基因在微藻细胞中的高效表达，在控制脂质积累水平方面起到了重要作用。目前，正在研究选择合适的分子载体，使ACC 基因在细菌、酵母和植物中充分表达，还进一步将修饰的ACC 基因引入微藻中以获得更高效表达。在国内，清华大学吴庆余,缪晓玲等也报道利用微藻快速热解的方法制备生物柴油。 利用微藻或“工程微藻”生产生物柴油的优越性在于：微藻生产能力高、用海水作为天然培养基可节约农业资源；比陆生植物单产油脂高出几十倍；生产的生物柴油不含硫，燃烧
一、 1.套准精度的定义,套准容差的定义。大约关键尺寸的多少是套准容差？ 套准精度是测量对准系统把版图套准到硅片上图形的能力。套准容差描述要形成图形层和前层的最大相对位移,一般，套准容差大约是关键尺寸的三分之一。 2.信息微系统的特点是什么？ 低成本，能耗低，体积小，重量轻，高可靠性和批量生产，可集成并实现复杂功能。 3.微加工技术是由什么技术发展而来的，又不完全同于这种技术。独特的微加工技术包括哪些？ （1）微电子加工技术；（2）表面微制造、体硅微制造和LIGA工艺。4.微电子的发展规律为摩尔定律，其主要内容是什么? 集成电路芯片的集成度每三年提高4倍，而加工特征尺寸缩小√2倍 5.单晶、多晶和非晶的特点各是什么？ 单晶：几乎所有的原子都占据着安排良好的规则的位置，即晶格位置；非晶：原子不具有长程有序，其中的化学键，键长和方向在一定的范围内变化； 多晶：是彼此间随机取向的小单晶的聚集体，在工艺过程中，小单晶的晶胞大小和取向会时常发生变化，有时在电路工作期间也发生变化 6.半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质；当受外界光和热作用时，半导体的导电能力明显变化；在纯半导体中掺杂可以使半导体的
导电能力发生数量级的变化。 7.标准RCA清洗工艺有几个步骤，各步主要用来去除哪些物质? SPM清洗:有机物 APM清洗:颗粒和少量有机物 DHF清洗:氧化膜 HPM清洗:金属离子 8.磁控溅射镀膜工艺中，加磁场的主要目的是什么？ 将电子约束在靶材料表面附近，延长其在等离子体中运动的轨迹，提高与气体分子碰撞和电离的几率 9.谐衍射光学元件的优点是什么？ 高衍射效率、优良的色散功能、减小微细加工的难度、独特的光学功能10.描述曝光波长与图像分辨率的关系，提高图像分辨率，有哪些方法？ （1） NA = 2 r0/D, 数值孔径；K1是工艺因子：0.6～0.8 （2）减小波长和K1，增加数值孔径 氧气在强电场作用下电离产生的活性氧，使光刻胶氧化而成为可挥发的CO2、H2O 及其他气体而被带走；目的是去除光刻后残留的聚合物11.什么是等离子体去胶，去胶机的目的是什么？ 通过控制F/C的比例，形成聚合物，在侧壁上生成抗腐蚀膜 12.硅槽干法刻蚀过程中侧壁是如何被保护而不被横向刻蚀的？
生物柴油是以动植物为原料通过与醇类进行酯交换反应制得的脂肪酸甲酯的总称。 其实生物柴油的概念提出在1988，德国的一家公司以菜籽油生产生物柴油。近几年来，随着世界能源紧缺和环境问题的严峻化，使得生物柴油作为一种可再生的以及环保的能源受到人们的关注。但是，由于生物能源本身具有的一些问题，制造成本比较高，有数据显示约75%的成本为原材料成本。而且如果大量种植传统产油植物，会造成粮食供应造成影响。因而生物柴油相较普通柴油价格高，这使得它的推广有一定难度。 这时候大家把目光转向了藻类。藻类的生长周期短，来源比较广，再加上可以滩涂地、荒废地等非耕地,因此微藻培养生产生物柴油不会导致世界粮食供应问题。 有一种说法是：金融危机促使微藻柴油崛起。2008年奥巴马将“生物柴油”的推广放到了一个较为重要的位置，一方面是为减少本国能源对外依赖，增强国家能源安全；另一方面则是期望这一“绿色就业”（Green Jobs）的兴起可以创造更多的就业机会，缓解经济危机的影响。 那所谓的微藻柴油就是指：微藻柴油：利用藻类的光合作用产生的藻类物质，经过一系列的提取加工之后得到的油类产品。其实用右边的图就可以形象的表示，微藻利用光合作用产生含碳物质，之后这部分物质通过细胞破碎等方式提取出来，经过一系列加工就变成了生物柴油。这就是我们那天参观五楼实验室的时候，那位学姐向我们介绍试管内的微藻油脂。 微藻油脂的主要组成成分是C12~C22的脂肪酸，且以不饱和脂肪酸为主。脂肪酸在细胞内通常以贮存脂质、结构脂质和活性脂质的形式存在。下表就是主要的脂肪酸分数表，游离脂肪酸较少，在微藻内主要以甘油三酯（TAG）形式存在。 萄糖经过EMP途径转化为丙酮酸，丙酮酸在丙酮酸脱氢酶的作用下生成乙酰辅酶A;②乙酰辅酶A是脂肪酸合成的前体物质，它先在乙酰辅酶A梭化酶(ACC)的作用生成丙二酰辅酶A;③丙二酰辅酶A在脂肪酸合成酶(FAS)的作用,之后进行连续的酰基碳链延长的聚合反应，形成甘油三脂(TAG)。 这个表里面展示的是普通油料作物与微藻的产油相比较，以全球运输所需燃料作为衡量标准，如果……需要占用41.3%的耕地面积，而使用微藻则可将面积控制在2.1%左右。而在产油微藻内部进行对比，则可以看到不同的微藻内部含油量不同，因而相应的产出的油品的质量也有所不同。现在比较广泛的是布朗葡萄藻，小球藻，和杜氏藻等。 微藻的大规模培养需要有效的培养系统。目前培养微藻的系统主要分为开放培养系统和密闭式培养系统。开放式培养系统主要包括浅水池、跑道池、循环池和池塘四种类型;其中跑道池是现今运用最广的开放式培养系统。图为开放式跑道系统。跑道常深15- 35 cm，跑道的一侧有叶轮提供动力，确保水的循环和混合。这就跟我们在实验室看到的那个绿色大的跑到状的容器类似。 平板式反应器主要是由透明材料做成，通常由循环装置、控温系统、板式反应器、光源及CO:供给系统构成。其大型照明表面面积具有通光率高、溶解氧浓度积累量低且藻体分散效果好等优点，但是平板式反应器也伴随着大规模化培养需要的空间和材料大、水的流动性差、不易控温和粘壁严重等问题。 管式反应器由透明材料(如玻璃和塑料)制成，形状有直的、螺旋状、圈状等。管道一般相互平行安置，以最大限度的照明和节省占地面积。管式反应器具有比表面积大、建设成本低、易清洗及适合户外培养等优点;但是也有诸如粘壁严重、占地大、营养分布不均等缺点。 一：定义1988 年，德国聂尔公司首次研发出以菜籽油为原料的新型清洁能源———生物柴油。生物柴油是以动植物为原料通过与醇类进行酯交换反应制得的脂肪酸甲酯的总称。随着
微藻制油 在全球变暖、能源危机的大背景下，世界各国都在积极寻找新的可替代能源。 提起全球变暖，大多数的企业为如何减少二氧化碳排放，为封存二氧化碳而投入了大量研发资金和人力；提起生物柴油的原料，人们会想到玉米和大豆，从它们“体内”提炼出的乙醇和生物柴油，能有效降低碳排放，减少环境污染。但与此同时，由于这两种作物的培育周期较长、占地面积较大，会产生“与粮争地”问题，从而导致“解决了能源危机，却出现粮食危机”的尴尬结果； 通过科学家的不断研究，一种新的技术进入了人们的视野：培养微藻吸收二氧化碳，并进行光合作用，最终形成生物柴油、类胡萝卜素等衍生品，将二氧化碳变废为宝，这就是“微藻制油”技术。光合作用 光合作用（Photosynthesis）是绿色植物和藻类利用叶绿素等光合色素和某些细菌（如带紫膜的嗜盐古菌）利用其细胞本身，在可见光的照射下，将二氧化碳和水（细菌为硫化氢和水）转化为有机物，并释放出氧气（细菌释放氢气）的生化过程。植物之所以被称为食物链的生产者，是因为它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量。通过食用，食物链的消费者可以吸收到植物及细菌所贮存的能量，效率为10%~20%左右。对于生物界的几乎所有生物来说，这个过程是它们赖以生存的关键。而地球上的碳氧循环，光合作用是必不可少的。
微藻 微藻是指一些微观的单细胞群体，是最低等的、自养的释氧植物，微藻个体较小，除个别种类之外，一般只有十几个微米大小。它是低等植物中种类繁多、分布及其广泛的一个类群。无论是在海洋、淡水湖泊等水域，或在潮湿的土壤、树干等处，几乎在有光和潮湿的任何地方微藻都能生存。微藻很像一个太阳光光能驱动的细胞工厂，可以 旺盛地消耗高浓度的CO 2和NO 2 ，源源不断地将CO 2 转化为潜在的 生物燃料、食物、饲料以及高价值的生物活性物质。 微藻制油 微藻制油的原理其实就是利用光合作用，将二氧化碳转化为微藻自身的生物质从而固定了碳元素，再通过诱导反应使微藻自身的碳物质转化为油脂，然后利用物理或化学方法把微藻细胞内的油脂转化到细胞外，进行提炼加工从而生产出生物柴油。 据专家介绍，微藻的产油效率相当高，在一年的生长期内，一公顷玉米能产172升生物质燃油，一公顷大豆能产446升，一公顷油菜籽能产1190升，一公顷棕榈树能产5950升，而一公顷的微藻能产生物质燃油95000升。 微藻的个体小，木素含量很低，易被粉碎和干燥，用微藻来生产液体燃料所需的处理和加工条件相对较低，生产成本低。而且微藻热解所得生物质燃油热值高，平均高达33MJ/kg，是木材或农作物秸秆的1.6倍。 微藻在生长过程中还可利用废弃二氧化碳，从而与二氧化碳的处理和减排相结合，国外已经有利用发电厂排放的废弃二氧化碳生产微藻的尝试，占地1平方公里的养藻场一年可以处理5万吨二氧化碳。
微藻工厂化培养经验分享（附单胞藻的培养配方） 大家好，很高兴今天能跟大家交流一下微藻的规模培育。规模培育在水产养殖方面现在主要运用于大棚生物饵料方面(一定地点建立车间、浓缩之后近距离管道运输到养殖区域)、提取色素添加在饲料中，至于土塘泼洒，如何控制量、增氧和开口饵料这方面正在摸索，需要大家一起总结出经验。今天我跟大家主要跟大家分享一下藻种的工厂化规模化培育。 群里面应该很多人都培育过藻，大家都知道藻种的培育分为一级、二级、三级培养，今天我是简单从一级、二级、三级培养过程可能中遇到的问题、日常管理、接种、藻种营养配方这些方面做一下简单的交流。 因各地环境气候、温度、光照、水质条件不同。不同季节、藻种性质不同，单位水体养殖品种的需求量也不同。所以培养条件、营养盐配方等各有不同。今天我主要是以金藻为例，引申出其他藻种的营养配方，让大家学习一下其中的相似点。 国内大部分水产育苗企业，在育苗生产中都是自备微藻养殖设施，自行生产各类饵料用微藻。但是一般育苗场都普遍缺乏相应的专业技术力量，只能利用各自的藻池和天然水体粗放培养，在饵料微藻种质、生产技术和应用方法上都各自为正，导致微藻种质混乱、供应不稳定、营养成分不平衡、饵料效价低、缺乏多品种集约化生产应用技术；同时，受限于微藻高密度养殖、采收技术和浓缩液保藏技术的限制，国内几乎没有统一的、专业化的饵料微藻质量标准和集中供应点。所以工厂化育苗需要及时的补充藻种，开口饵料非常重要。 首先从工艺流程上来说 一级培养：主要用于保种，主要用的仪器是锥形瓶，其能够完全消毒，所以应用在保种上面特别多。
二级培养：主要是用塑料白桶（聚丙烯材料），生产上也用20L的饮水桶，但是瓶口小，操作不方便，消毒也不彻底；而用氧气袋又易破裂。在南方经常可以见到用玻璃制作的大型鱼缸和氧气袋。
利用微藻热化学液化制备生物油的研究进展 前言 随着现代工业的飞速发展，大量化石能源消耗所带来的化石燃料紧缺和严重的环境污染问题已成为制约全球可持续发展的两大难题。生物质能储量丰富，并且是唯一可以转化为液体燃料的可再生资源，现已逐渐成为国内外新能源研制和开发的热点。而在众多的生物质中，微藻具有光合作用效率高、生物量大、生长周期短、环境适应能力强、易培养、脂类含量高、生长过程中可高效固定二氧化碳等特点，是制备生物质液体燃料的良好材料[1~5]。利用微藻制备液体燃料在环保和能源供应方面都具有非常重要的意义，商业化前景良好[6，7]。 2007年， Williams[8]综合近年来的研究成果，指出微藻生物燃料的开发可以降低因使用化石能源给社会和环境带来的影响，将会成为未来生物燃料开发的趋势。 Ayhan Demirbas[9]则指出藻类即将成为最重要的生物燃料来源之一，微藻能源的广泛使用将会解决威胁全人类的全球气候变暖问题。 微藻热化学液化制备生物油技术 将藻类转换成液体燃料的研究始于 20世纪 80年代中期，当时人们通常用溶剂萃取微藻中的脂类成分，分离得到油脂后进一步甲酯化或乙酯化生产生物柴油(萃取酯化法)。该技术起步早，生产工艺相对成熟，所得油品质量好，使用性能与矿物石油基本相当，是目前国内外研究者以微藻为原料制备液体燃料最常用的实验室方法。但萃取酯化法只能将微藻的脂类组分能源化，对原料脂类含量有较高要求，所得产物性能受脂类组成的影响很大，并存在生产步骤多、过程总体效率较低、能耗高等缺点，难以实现大规模工业化应用。 近年来，人们又研究采用热化学液化的方法将微藻转化为优质的生物油。生物油是便于运输、存储的绿色燃料，经过精制可转化为替代石油的常规燃料。生物油(由快速热解木材和微藻制备)与石油的部分典型属性值比较见表1[10]。热化学液化方法预处理和生产过程简单、生产成本相对较低、转化率高，是实现藻细胞所有组分能源化，获得高产率绿色液体燃料的有效方法，对其进行深入研究，对于解决当前化石能源短缺和环境污染问题具有重要的现实意义。 H.B.Goyal等研究者指出，热化学转化方法是最适合的将微藻转化为可替代化石燃料的液体燃料的环保技术[10，11]。目前国内外研究者主要采用快速热解液化和直接液化两种热化学转化技术进行以微藻为原料制备生物油的研究。 快速热解液化 生物质快速热解液化是在传统热解基础上发展起来的一种技术，它是在隔绝空气条件下，采用超高加热速率 (102~104K/s)、超短产物停留时间(0.2~ 3s)及适中的裂解温度，使生物质中的有机高聚物分子迅速断裂为短链分子，使焦炭和产物气降到最低限度，从而最大限度获得高产量的生物油的工艺技术。 Demao Li等利用热重分析对微藻热解行为和特性的研究表明，微藻主要的热解区间和最大失重区间的温度均较陆上木质类纤维素类生物质低，且热解所需活化能低，微藻热解是制备生物质燃料的良好来源[12~14]。微藻快速热解制备生物油工艺过程如图1所示。 研究表明，微藻热解可得到高芳烃含量、高辛烷值的生物油；藻体中脂类(脂肪、脂肪酸及脂肪酸酯)的属性和含量对热解油性质影响不大，但对热解油产率有明显的影响；除所含脂类外，其他
2018 年秋季学期研究生课程考核 考核科目:绿色黄金-微藻生物质液态能 源 学生所在院（系）: 学生所在学科: 学生姓名: 学号: 学生类别: 考核结果阅卷人
微藻生物质能源 一．立项报告 （一）立项背景 能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。纵观人类社会发展的历史，人类文明的每一次重大进步都伴随着能源的改进和更替。能源的开发利用极大地推进了世界经济和人类社会的发展。与世界相比，中国资源总量虽大，却不易开发。中国煤炭资源地质开采条件较差，大部分储量需要井工开采，极少量可供露天开采。石油天然气资源地质条件复杂，埋藏深，勘探开发技术要求较高。未开发的水力资源多集中在西南部的高山深谷，远离负荷中心，开发难度和成本较大。非常规能源资源勘探程度低，经济性较差，缺乏竞争力。而且中国人口众多，人均能源资源拥有量在世界上处于较低水平。煤炭和水力资源人均拥有量相当于世界平均水平的50%，石油、天然气人均资源量仅为世界平均水平的1/15左右。因而如今处于二十一世纪的中国正面临着严峻的能源短缺问题，也正是上述原因，开发新能源，发掘新型能源的潜力我们势在必行。 2009年11月在珠海举行的中国藻类学会议上，利用微藻生产生物能源的研究十分抢眼。从会议报告来看，许多学者的研究甚至达到了一定的深度。而其中微藻大规模快速培养技术的研究发展得更是十分迅速。从研究规模和投入看，目前已有中国科学院水生生物所、中国科学院武汉植物园、过程工程研究所、中国科学院南海海洋所、中国科学院青岛海洋所等单位开展了选种、育种、大量培养、收集和提油等研究，并积极开展与我国大型石油化工企业的合作。 不仅中国如此，世界各国都在摩拳擦掌。1978年，美国能源部国家可再生能源实验室（NREL）最早启动了这项利用微藻生产生物柴油的水生生物种计划。从1990年到2000年，日本国际贸易和工业部曾资助了一项名为“地球研究更新技术计划”的项目，该项目利用微藻来生物固定二氧化碳, 并着力开发密闭光合生物反应器技术，通过微藻吸收火力发电厂烟气中的二氧化碳来生产生物质能源。2009年日本再次启动利用微藻生产生物能源的计划。进入21世纪，石油价格一度大幅上扬，刺激了微藻生物柴油技术的研究。目前各国的总投入达到数百亿美元。 从目前的研究进展和热衷程度看，一个能够替代石油的新能源似乎已经被找到，利用微藻生产生物燃料的产业化道路也似乎已经被开辟，让我们相信一个高效、清洁、环保的新能源时代已经到来。 微藻就是浮游植物，遍布全球各种水体。其类群繁多，种类丰富。作为生态系统中初级生产者，在能量转化和碳元素循环中起到举足轻重的作用。微藻能够把光合作用产物转化成油贮藏起来，在细胞内形成油滴，如葡萄藻、小球藻。有些藻类在缺氮等条件下，可大量积累油脂，含油量可高达70％。首先通过萃取、热裂解等方法从这些微藻中将油提取出来，再通过转酯化后可转变为脂肪酸甲酯，即生物柴油。因此，微藻确实能够生产生物能源。 由于微藻的生物量大，可利用滩涂、盐碱地、荒漠进行大规模培养，可利用海水、盐碱水和荒漠地区地下水进行培养，不与农作物争地、争水。微藻培养还可利用工业废气中的二氧化碳和氮氧化合物，缓解温室气体的排放，减少环境污染。
微藻产油技术可行性分析报告 第一小组: 一．技术背景 1.技术背景 2.技术历史 3.技术发展现状和趋势，发展战略 4.技术意义 二．技术详细介绍 1.技术机理 2.研发团队（国内外的对比等） 3.具体实施方案（国内的产业,实施地点,等） 4.技术风险（项目中有的问题等） 三．技术市场分析（第二小组） 1.技术竞争力（该能源技术相比较其他技术的优点，缺点等） 2.技术成本（人力，财力等） 3.技术市场（市场营销等） 4.技术效益(产业结构等) 信息主要来源:组里讨论记录各类文档网站链接 周六晚上12点前发给我哦,798256265@https://www.doczj.com/doc/2d16325760.html, 大家加油啦 一、技术竞争力 1、优点：据了解，我国的有机碳组成中，海洋藻类占了１／３，藻类是一种数量巨大的可再生资源，也是生产生物质能源的潜在资源，其中微型藻类的含油量非常高，可以用于制取生物柴油。 中科院海洋研究所专家韩笑天说，利用微藻生产生物能源具有潜在的应用前景。微藻能够有效地利用太阳能，通过光合作用固定二氧化碳，将无机物转化为氢、高不饱和烷烃、油脂等能源物质；而且微藻生物能源可以再生，燃烧后不排放有毒有害物质，对大气二氧化碳没有净增加。 “微藻是未来重要的可再生能源之一。”中国海洋大学教授潘克厚说，微藻的种质资源丰富，不会因收获而破坏生态系统，可大量培养而不占用耕地；另外，它的光合作用效率高，生长周期短，倍增时间约3-5天，有的藻种甚至一天可以收获两季，单位面积年产量是粮食的几十倍乃至上百倍。而且微藻脂类含量在２０％～７０％，这是陆地植物远远达不到的，可用于生产生物柴油或乙醇，还可望成为生产氢气的一条新途径。
微藻的产油效率相当高，在一年的生长期内，一公顷玉米能产１７２升生物质燃油，一公顷大豆能产４４６升，一公顷油菜籽能产１１９０升，一公顷棕榈树能产５９５０升，而一公顷的微藻能产生物质燃油９５０００升。 据专家介绍，微藻的个体小，木素含量很低，易被粉碎和干燥，用微藻来生产液体燃料所需的处理和加工条件相对较低，生产成本低。而且微藻热解所得生物质燃油热值高，平均高达33MJ/kg，是木材或农作物秸秆的1.6倍。 潘克厚说，微藻在生长过程中还可利用废弃二氧化碳，从而与二氧化碳的处理和减排相结合，国外已经有利用发电厂排放的废弃二氧化碳生产微藻的尝试，占地1平方公里的养藻场一年可以处理5万吨二氧化碳。 中科院青岛生物能源与过程研究所生物制氢团队负责人郭荣波说，微藻比植物有更高的光能转化效率，据估计，微藻生物质产量可达到陆地植物的300倍。而且微藻生长的适应性强，海水、淡水都可以养殖，微藻农场可设于任何地点，可以在盐碱地、粘土地、滩涂以及浅海、湖泊养殖，不与粮争地，不与人争粮。“我国盐碱地面积达１．５亿亩，如果用１４％的盐碱地种植微藻，在技术成熟的条件下，生产的柴油量就可满足全国５０％的用油需求。” 专家们认为，我国在薯干、玉米等发酵生产酒精技术上已比较成熟，但每生产一吨酒精需要3吨粮食作为原料。如果每年生产一千万吨酒精，就需要三千万吨玉米，这比我国玉米生产基地—吉林年产量还要大。随着可利用的土地不断减少，在世界范围内，粮食供给越来越成为影响人类生存的大问题，如果每年生产几千万吨酒精，都以粮食为原料，显然是不可能的，而利用微藻来制取酒精和生物柴油，显然是“一举数得”。 人们希望利用太阳能和二氧化碳，通过光合作用获得大量的含油微藻细胞，将油脂从微藻细胞中提取分离出来，再通过催化转化过程将藻油制备成生物柴油或航空煤油。 微藻制油优点多多。首先它不与人争粮，不与粮争地，光合效率高，可充分利用滩涂、盐碱地、沙漠、山地丘陵进行大规模培养，也可利用海水、苦咸水、废水等非农用水进行培养。其产出率高出传统作物数十倍，可有效解决非粮食可再生生物质能源的资源瓶颈。 微藻油脂含量高。在一定的诱导胁迫条件下，某些单细胞微藻可积累相当于细胞干重50%～70%的油脂，这是其他任何油料作物都无法比拟的。 在利用微藻生产生物柴油的同时，还可副产大量的藻渣生物质，作为进一步生产蛋白质、多糖、色素、碳水化合物等的原料，广泛用作高值化学品、保健品、食品、饲料、水产饵料等。 而且特别重要的是，微藻制油具有二氧化碳减排效应。理论上计算，每生产培养1吨微藻，可以捕获1.83吨二氧化碳。
1引言微纳光学主要指微纳米尺度的光学效应，以及利用微纳米尺度的光学效应开发出的光学器件、系统及装置。微纳光学不仅是光电子产业的重要发展方向之一，也是目前光学领域的前沿研究方向。微纳光学的发展是由大规模集成电路工艺水平的进步所推动的。早在20世纪50年代，德国著名教授A.W.Lohmann [1]就考虑到利用光栅的整体相移技术对光场相位编码，以实现对光波的人工控制。1964年夏季，A.W.Lohmann 教授指导大学生Byron ，利用IBM 当时先进的制版设备演示了世界上第一张计算机全息图。随后的衍射光学进展都可以看作是人为地控制或改变光的波前，从这个意义上说，这个工作具有革命性的意义。随着半导体工艺技术的进步，微米尺度的任意线 宽都可以加工出来。由此，达曼提出一种新型的微光学分束器件，后人叫做达曼光栅[2]。达曼光栅通过任意线宽的二值相位调制，将一束激光分成多束等强度的激光。其制作充分利用了微电子工艺技术，是一个典 型的微光学器件[3]。 达曼光栅一般能产生一维或者二维矩阵的光强分布。周常河等[4]提出了圆环达曼光栅，也就是不同半径的圆孔相位调制，实现多级等光强的圆环分布。我们知道，圆孔的傅里叶变换是贝塞尔函数，而矩形的傅里叶变换是SINC 函数，因此，虽然达曼光栅和圆环达曼光栅的物理本质一样，但是其数学处理却不相同[5]。随着制造技术水平的进步，出现了一些纳米光学领域的新概念：光子晶体（Photonic Crystal ）[6]、 表面微纳光学结构及应用 Micro-&Nano-Optical Structures and Applications 摘要简短回顾微纳光学的几个重要研究方向，包括光子晶体、表面等离子体光学、奇异材料、负折射、隐身以及 亚波长光栅等。微纳光学不仅成为当前科学的热点研究领域，更重要的是，微纳光学是新型光电子产业的 发展方向，在光通信、光存储、激光核聚变工程、激光武器、太阳能利用、半导体激光、光学防伪技术等诸多 领域，起到了不可替代的作用。 关键词微纳光学；纳米制造；微纳光学产业 Abstract Important areas of micro -and nano -optics are introduced,which include photonics crystal, plasmonics,metamaterials,negative -index materials,cloaking,subwavelength gratings and others. Micro -and nano -optics is not only the hot subject of the current scientific research,and more importantly,it reflects the new direction of the optoelectronics industry,which will be widely used in optical communications,optical storage,laser fusion facility,laser weapon,utilization of solar energy, semiconductor laser,optical anti-faking and others areas. Key words micro-&nano-optics;nanofabrication;micro-&nano-optical industry 中图分类号TN25doi ： 10.3788/LOP20094610.0022
藻类吸收二氧化碳制油发电可行性研究 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
关于电厂废气经藻类转化为油的可行性研究 张军 自18世纪第一次产业革命以来,世界以惊人的速度消耗着各种化石能源(如煤、石油、天然气等),而化石能源的大量使用使人类面临能源短缺和全球变暖两大危机,因此开发可再生新能源和二氧化碳减排成为21世纪的重要任务。 电厂的废气主要包括二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等，这些气体不仅污染环境，而且还会危及到人类的生存。本文就这如何利用藻类吸收二氧化碳制油，同时利用探讨如何消化吸收氮氧化物两个方面来阐述废气的利用的可行性。 1.藻类制油 1.1微藻制油的技术简介 1.1.1微藻制油的原理 微藻制油的原理其实就是利用光合作用，将二氧化碳转化为微藻自身的生物质从而固定了碳元素，再通过诱导反应使微藻自身的碳物质转化为油脂，然后利用物理或化学方法把微藻细胞内的油脂转化到细胞外，进行提炼加工从而生产出生物柴油。其示意图如下 图一微藻制油循环模式示意图 1.1.2藻类制油的优势 产油率高 微藻很像一个太阳光光能驱动的细胞工厂，可以源源不断地将CO2转化为潜在的生物燃料、、饲料以及高价值的生物活性物质。其中，最具有吸引力的是它潜在的生物燃料价值。由于微藻是单细胞结构，它用用极高的光能利用率和营养吸收率，微藻的生长和产油效率是油料作物如大豆的30～100倍。 作物产油率（升/公顷）
玉米145 大豆446 红花779 向日葵952 油菜籽1100 油棕5000 微藻100000 通过对产油率的比较，我们可以发现微藻似乎是唯一的潜在的能完全替代化石燃油的来源。因为微藻不像其它油料作物，它生长极快，而且大多数微藻含有丰富的。微藻含油量最高可以达到生物质干重的80％以上，含油水平在20％～50％。2对环境有益 微藻可以旺盛地消耗高浓度的CO 2和NO 2 ，这些火力发电厂的污染物则是微藻 的营养。来自化石燃料发电厂的废气可以直接通入微藻生产设备，此举既能显着 地提高生产能力，还能清洁空气。微藻利用光合作用固定CO 2 ，将光能转化为化学 能的形势储存于油脂，我们利用油脂生产生物柴油，燃烧后产成CO 2 和水，这一过 程完全符合节能减排的要求，且CO 2 又可被藻类利用。 3不占用耕地 微藻生长不会与农业产生竞争关系，它的生产设备可以是封闭的而且不需要，与传统农业相比节水99％，可以建在远离水源的非农业土地上。有些微藻还能在盐碱环境下生长，所以一些盐碱化土地也能用作培养微藻的场所。 1.1.3.国内外研究现状 1.1.3.1国外现状
微藻的培养方式，有多种类型，现介绍一些主要的培养方式。 （一）纯培养与单种培养 纯培养与单种培养是按培养的纯度来划分的。 纯培养：是指排除了细菌在内的一切生物的条件下进行的培养。纯培养要求有无菌室、超净工作台等设备条件，容器、工具、培养液等必须严格灭菌。纯培养是科研工作中不可缺少的技术。 单种培养：生产性的培养中，是不排除细菌存在的，为了区别于纯培养而称之为单种培养。 二）一次培养、连续培养和半连续培养该类培养是按采收方式划分的一次培养：又称有限培养，是在一定的容器中，根据藻类需要加入无机和有机营养，配成培养液，把少量的藻种接种进去，然后在适宜于藻类生长的环境条件（温度、盐度、光照、PH 值等）下培养，待藻液达到一定的密度后，便一次性采收或作进一步扩大培养。 连续培养：一般在室内进行，采用自动控温、人工光源、封闭式通气培养。在培养容器内，新的培养液不断流入，达到一定密度的培养液不断流出。培养液的流入量和流出量可根据微藻的生长情况及需要进行人不控制，并保持平衡。在培养过程中，营养物质浓度和藻类细胞相对稳定，产量高，在国外应用较多，我国目前生产上很少采用。 半连续培养：是指在一次培养的基础上，当藻类细胞达到一定密度后，每天收获一部分浓藻液，并加入新的营养液继续培养。半连续培养是生产中常用的方法，每天的收获量根据育苗的需要及藻液的生长情况确定。 三）藻种培养、中继培养和生产性培养该类培养是按培养的规模和目的来划分的藻种培养：在室内进行，一般采用一次性培养法。培养容器为100-3000 毫升的三角烧瓶，瓶口用消毒的纸或纱布包扎。目的是培养和供应藻种。 中继培养：目的在于培养较大量的高密度纯种藻液，供应生产性培养接种使用。中继培养一般在室内用大的玻璃容器或塑料大袋中进行。根据需要可分为一级中继培养和二级中继培养。一级中继培养的容器为10 升的大口玻璃缸（南方各省多用）、10-20 升的细口瓶或鱼苗袋，以封闭式不通气培养为主。二级中继培养的容器为0.2-0.4 立方米的水族箱、0.5-1.0 立方米的玻璃钢水槽、0.5-1.0 立方米的小型水泥池等，以开放式通气一次性培养为主；利用塑料大袋进行二级中继培养也是新兴的、有效的好方法（见图2-13 ）。 生产性培养：可在室内也可在室外，有封闭式培养和开放式培养两种类型。目的是供给育苗中的饵料。培养容器为大型水泥池、大型玻璃钢水槽的塑料大袋；也有用土池
利用微藻生产能源的概念开始于上世纪中后叶，经过几十年间众多政府部门，科研组织，企业和学者们的努力，目前已经逐步走上了规模化的应用。最近的两三年内，众多的政府和企业开始关注这个产业，并有相当部分大型的能源企业投入了正式的实施。虽然目前面临着许多需要解决的问题，高昂的微藻生产和能源转化的成本，使微藻能源尚不能完全的普及开来。但是考虑到有限的化石能源储量和能源消耗的日益增长，石油、煤、天然气等能源都有消耗殆尽的一天；加之日益严重的全球环境问题，寻找新能源和可再生能源的问题已经面临到人类的面前。 利用太阳能、风能、潮汐能、地热等发电受地域或其他条件的限制限制较大，而且目前还存在着众多非电力驱动的机械，如果要彻底的改变人类能源利用的方式和结构，需要相当相当长的一个时期来改变。而利用微藻来生产生物燃料在目前来看是最好的选择之一，前文已经对此进行了简单的阐述，下表为利用不同生物生产生物柴油的比较。 Comparison of some sources of biodiesel Crop Oil yield (L/ha) Land area needed (M ha) a Corn Soybean Canola Jatropha Coconut Oil Palm Microalgae b Microalgae c 172 446 1190 1892 2689 5950 136,900 58,700 1540 594 223 140 99 45 2 4.5 a For meeting 50% of all transport fuel needs of the United States. b 70% oil (by wt) in biomass. c 30% oil (by wt) in biomass.
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/2d16325760.html, 微纳光学器件的研究进展 作者：田泽安白爱芳 来源：《贵州大学学报（自然科学版）》2018年第06期 文章编号1000-5269（2018）06-0020-07DOI：https://www.doczj.com/doc/2d16325760.html,ki.gdxbzrb.2018.06.03 摘要：工作在亚波长尺度的微纳光子学器件，具有良好的光子集成性和光学性能优势，广泛用于图像显示、遥感技术和传感应用等方面。根据国内外的研究进展，本文系统地介绍了各类微纳光学器件近十年以来的研究成果，简要阐述了基于特殊微纳结构的颜色滤光片、基于金属表面等离子体效应的滤光片、基于导模共振光栅滤光片、基于光栅结构的滤波偏振分束器和微纳结构宽波段吸收器等五种光子学器件的发展现状，提出有待进一步研究的问题，对未来的研究内容和发展方向进行了展望。 关键词：微纳结构;等离子体效应;导模共振光栅;光栅结构;颜色滤光片;宽波段吸收器;偏振分束器;吸收器 中图分类号：TN27;O438; 文献标识码： A 凡是对光波具有选择性的光学器件在可见光入射下，透射或反射光将呈现不同颜色，逻辑上这种光学器件过滤了白光的部分成分，因此本文称此类光学器件为颜色滤光片;尤其是红绿蓝三基色的颜色滤光片在显微系统和通信等方面广泛应用。随着微纳米制造技术的不断发展，彩色滤光片的研究已成为微纳光学领域的热点，目前，常用的颜色滤光片分为吸收型和干涉型两种。 吸收型颜色滤光片。早在1600年前，古罗马人使用金属离子吸收法，将金和银等金属掺杂到双层玻璃制备有色玻璃。在不同的入射角下，这种玻璃呈现不同的颜色。根据不同的掺杂材料（如金属，有机染料等）选择性吸收不同波长的入射光，呈现特定颜色的原理，使用现代工艺设计的颜色滤光片成本低，适合推广使用。但吸收型颜色滤光片的制备过程消耗大量的水电资源，对环境产生很大的污染;而且有机染料的化学性质容易发生变化，出现褪色现象，甚至颜色消失。 干涉型滤光片。利用干涉、衍射和散射产生的同频率多光束的干涉效应制备的颜色滤光片，寿命长、无污染、颜色稳定（在材料的尺寸和折射率不发生变化时，颜色不会发生变化），因而被广泛采用。但光程差依赖入射角，所产生的颜色会随入射角发生变化。由此，干涉型滤光片对入射角非常敏感，角度不敏感颜色滤光片成为研究的重点。 本文将总结近十多年來特殊微纳结构颜色滤光片、金属表面等离子体效应滤光片、导模共振光栅滤光片、光栅结构的滤波偏振分束器和微纳结构宽波段吸收器等微纳光学器件的研究成