[发明专利]一种固定化酶膜反应器及其制备和用其生产生物柴油的方法

权利要求书

1、一种固定化酶膜反应器，其特征是用纤维直径为30-1000nm的超细纤维复合膜，以聚酯无纺布为支撑材料，构成内外双圆筒形膜反应器件(3)，其中有膜反应器件膜内侧(4)和膜反应器件膜外侧(5)，膜内侧(4)纤维表面被活化和酶固定化；3个膜反应器件(3)串连成一、二、三级酶膜反应器。

2、权利要求1的固定化酶膜反应器的制备方法，包括以下步骤：

(1)膜反应器的制备：将丙烯腈/2-甲基丙烯酰氧-乙基-磷脂酰胆碱/甲基丙烯酸羟乙酯或丙烯腈/2-甲基丙烯酰氧-乙基-磷脂酰胆碱/甲基丙烯酸氨乙酯三元共聚物溶于溶剂中制成纺丝溶液进行静电纺丝成超细纤维复合膜，以聚酯无纺布为支撑材料，将其填装于内外双圆筒形膜具中形成膜反应器件；

(2)酶膜反应器的制备：采用错流过滤的方式依次将环氧氯丙烷或戊二醛和脂肪酶溶液注入膜反应器，在膜反应器中进行循环，循环过程中溶液经由超细纤维膜孔进入膜内层(4)，从而实现膜反应器中超细纤维表面的活化与酶固定化。

3、按权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的丙烯腈/2-甲基丙烯酰氧-乙基-磷脂酰胆碱/甲基丙烯酸羟乙酯或丙烯腈/2-甲基丙烯酰氧-乙基-磷脂酰胆碱/甲基丙烯酸氨乙酯三元共聚物：共聚物中2-甲基丙烯酰氧-乙基-磷脂酰胆碱摩尔百分比含量为1～15％，甲基丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸氨乙酯的摩尔百分比含量为1～15％，其粘均分子量为5～20万。

4、按权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的溶剂为二甲基亚砜、二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺中的一种或以任意比混合的多种。

5、按权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的静电纺丝电压为5kV～20kV、喷丝头溶液流量为0.1mL/h～2.0mL/h、接收距离为5cm～25cm，制得超细纤维膜。

6、按权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的在膜反应器中进行循环过程为：先将环氧氯丙烷或戊二醛于20～30℃下在膜反应器装置中进行循环1～3小时，再将脂肪酶溶液于20～30℃下在膜反应器装置中进行循环1～3小时。

7、按权利要求2所述的制备方法，其特征在于：脂肪酶溶液是将脂肪酶溶解于pH值为7.0的磷酸盐缓冲溶液中制成。

8、权利要求1所述的固定化酶膜反应器或由权利要求2的固定化酶膜反应器制备方法制成的固定化酶膜反应器的应用，用它生产生物柴油，包括如下步骤：将经过滤处理的动植物油脂混合溶液，注入酶膜器件纤维膜内侧(4)，同时在酶膜器件纤维膜外侧(5)注入甲醇。甲醇不断渗透进入酶膜器件膜内侧(4)，在内侧膜表面经固定化脂肪酶催化，发生动植物油脂的醇解反应，反应生成的甘油透过膜进入酶膜器件膜外侧(5)。从第一级反应器膜内侧流出的反应液直接进入第二级反应器膜内侧，第一级反应器膜外侧流出的反应液经甘油分离后，进入甲醇储罐(1)；从第二级反应器膜内侧流出的反应液直接进入第三级反应器膜内侧，第二级反应器膜外侧流出的反应液经甘油分离后，进入甲醇储罐(1)；收集第三级反应器膜内侧流出的反应液，即为目标产物——生物柴油，进入生物柴油储灌(8)；第三级反应器膜外侧流出的反应液经甘油分离后，进入甲醇储灌(1)。

9、根据权利要求8所述的固定化酶膜反应器的应用，其特征在于：动植物油脂混合溶液是指由质量比为70～80％的动植物油脂和质量比为20～30％的普通柴油组成的混合溶液。

10、根据权利要求8或9所述的固定化酶膜反应器的应用，其特征在于：注入膜器件纤维膜内侧动植物油脂混合溶液的流速为0.1～5L/h；注入膜器件纤维膜外侧甲醇的流速为0.1～5L/h。