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一種聚羧酸系高效減水劑及其制備方法.用聚乙二醇與丙烯酸酯化合成聚乙二醇丙烯酸酯﹙簡稱A物質(zhì)﹚;再將丙烯酰胺與甲醛進(jìn)行羥甲基化,然后用氨基磺酸進(jìn)行磺化反應(yīng),生成含有碳碳雙鍵并帶有酰胺基和磺酸基的B物質(zhì);最后用丙烯酸,甲基丙烯磺酸鈉,B物質(zhì),A物質(zhì)通過自由基共聚反應(yīng),得到聚羧酸系高效減水劑.B物質(zhì)是一種帶有酰胺基和磺酸基的不飽和物質(zhì),能提供極性很強(qiáng)的陰離子磺酸基,其中酰胺基可提高減水劑的流動性和分散性能,并成功地合成了一種具有獨(dú)特性能的聚羧酸系高效減水劑.本合成方法在水溶液條件下反應(yīng),無污染且符合國際環(huán)保發(fā)展方向,原料易得價(jià)格較低,工藝新穎反應(yīng)條件溫和,產(chǎn)品性能優(yōu)異獨(dú)特,具有廣闊的發(fā)展前景。

項(xiàng)目研究的背景及用途：本項(xiàng)目的出發(fā)點(diǎn)是將我國大量的生物質(zhì)及城市有機(jī)廢物資源(如農(nóng)作物廢棄物、林業(yè)廢棄物、城市垃圾中豐富的有機(jī)物、造紙?jiān)鞚{中的廢物、酒精生產(chǎn)廠的廢液廢渣、動物糞便、食品加工中的廢棄物、家庭中有機(jī)垃圾、草類廢棄物，產(chǎn)量約每年 30 億噸)高效轉(zhuǎn)化為清潔的電力。我國當(dāng)前的生物質(zhì)及城市有機(jī)廢物資源沒有得到合理的利用。利用生物質(zhì)作為能源，不僅僅是解決了長期的能源供給問題，更重要的是大大緩解了環(huán)境保護(hù)的壓力。本項(xiàng)目的技術(shù)路線所排放的其他污染物如硫化物、粉塵粒子的濃度也大大低于現(xiàn)有的燃煤發(fā)電廠。此外，高效、清潔的氣化發(fā)電技術(shù)可以克服現(xiàn)有的城市垃圾處理處置方式的缺點(diǎn)。與現(xiàn)有垃圾焚燒爐技術(shù)相比，本項(xiàng)目的技術(shù)路線具有以下優(yōu)點(diǎn): (1)發(fā)電效率高; (2)炭轉(zhuǎn)化率高、能量利用率高; (3)排放的二次污染物少; (4)初投資和遠(yuǎn)行費(fèi)用低。 本項(xiàng)目的目的是有效地利用生物質(zhì)及城市有機(jī)廢物，通過流化床氣化的方式將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏Α４_保生產(chǎn)電力的成本可以與現(xiàn)有的燃煤電廠競爭，同時(shí)確保生產(chǎn)過程符合環(huán)境友好性要求，沒有明顯的二次污染。成果水平及主要技術(shù)指標(biāo):本技術(shù)水平處于國內(nèi)領(lǐng)先水平,在國際上也是領(lǐng)先的。目前正在申報(bào)發(fā)明專利 2 項(xiàng)。所需廠房占地面積:需要穩(wěn)定的生物質(zhì)或生活垃圾原料供應(yīng)(年需要量為8000 噸左右);設(shè)備相對比較簡單，但需要由相關(guān)的廠家定制生廠;廠房面積約為15000～20000 平方米;投資規(guī)模在 500 萬左右。 市場分析及效益預(yù)測：本項(xiàng)目的市場前景很大。以天津市為例，天津市每年約有 600 萬噸生物質(zhì)資源，可發(fā)出功率為 90～100 萬千瓦的電。若考慮大量種植能源作物，則可以發(fā)出更多的電，而且隨著發(fā)電規(guī)模的擴(kuò)大，可以顯著降低成本。如果單座發(fā)電廠的規(guī)模在 2000～4000 kW，該發(fā)電成本與燃煤電廠相當(dāng)。為天津市大量的生物質(zhì)廢物找到一條合理的利用途徑，同時(shí)解決了因城市有機(jī)垃圾堆置而帶來的環(huán)境污染問題。以 2000 千瓦的發(fā)電能力為例，投資回收期為 2.2 年，年盈利為 220 萬左右。

手性氨基酸作為最重要的原料和中間體，市場規(guī)模也越來越大。本項(xiàng)目研發(fā)的手性氨基酸包含 L-2-氨基丁酸、D-蘇氨酸、L-天冬酰胺、L-叔亮氨酸、L-色氨酸等。2-氨基丁酸是一種非天然的氨基酸，是一種重要的化工原料，被用作為多種手性藥物合成中的重要中間體，包括抗結(jié)核藥物乙胺丁醇、布瓦西坦和抗癲癇藥物左乙拉西坦。D-蘇氨酸是天然氨基酸 L-蘇氨酸的光學(xué)異構(gòu)體，是一種非天然氨基酸。主要應(yīng)用于手性藥物、手性添加劑和手性助劑等領(lǐng)域，在制藥行業(yè)作為手性合成的手性源，主要用于生產(chǎn)新型光譜抗生素、D-蘇氨醇和多肽合成過程的蘇氨酸保護(hù)劑。L-天冬酰胺是常見的 20 種氨基酸之一，在食品、醫(yī)藥、化工合成、微生物培養(yǎng)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。L-天冬酰胺可以作為添加劑用于清涼飲料,同時(shí)在腫瘤治療及蛋白質(zhì)糖基化中扮演重要角色。L-天冬酰胺常用于氨基酸輸液，以及具有降壓、平喘、抗消化性潰瘍、胃功能障礙等功能，并可用于治療心肌梗死、心肌代謝障礙、心力衰竭、心臟傳導(dǎo)阻滯、疲勞癥等。此外，L-天冬酰胺也是微生物培養(yǎng)和動物細(xì)胞培養(yǎng)重要的添加劑。L-叔亮氨酸是一種非蛋白原的手性氨基酸, 由于叔丁基的空間位阻大, 叔亮氨酸的衍生物可在不對稱合成中作為誘導(dǎo)不對稱的模板。隨著不對稱合成的發(fā)展, 叔亮氨酸的應(yīng)用也非常廣泛。又由于占空間大的叔丁基鏈及其疏水性, 它在多肽的合成中能夠很好地控制分子構(gòu)象, 增加多肽的疏水性和受酶降解的穩(wěn)定性, 因此在藥物和生物應(yīng)用中正迅速地發(fā)展, 用于抗癌、抗艾滋病等藥物和生物抑制劑及肽等。

葡萄糖二酸是一種重要的化合物，在醫(yī)療和工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。目前生產(chǎn)葡萄糖二酸的方法主要以化學(xué)法-葡萄糖化學(xué)氧化法為主，但該方法具有選擇性低、成本高、得率低、要高溫及產(chǎn)生大量氧化反應(yīng)副產(chǎn)物不利于后續(xù)葡萄糖二酸的分離等局限性。目前生物法合成葡萄糖二酸主要是在大腸桿菌中進(jìn)行的，但在大腸桿菌中異源合成葡萄糖二酸被許多因素限制。釀酒酵母因具有耐酸能力強(qiáng)、耐低溫、可低 pH 發(fā)酵、沒有噬菌體感染、適合大規(guī)模發(fā)酵、易分離和高抗逆性等特點(diǎn)，已被廣泛用于產(chǎn)有機(jī)酸的研究，因此釀酒酵母比大腸桿菌更適合葡萄糖二酸的生產(chǎn)并具有更高的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。利用釀酒酵母合成葡糖二酸具有很好的應(yīng)用前景。 創(chuàng)新要點(diǎn) 1) 以釀酒酵母 BY4741 為出發(fā)菌株，將擬南芥的肌醇加氧酶 MIOX4 和丁香假單胞菌的 UDH 基因在 delta 重復(fù)序位點(diǎn)高效表達(dá)，敲除轉(zhuǎn)錄抑制因子OPI1 獲得工程菌 Bga-3，該菌株在分批補(bǔ)料發(fā)酵條件下能夠產(chǎn) 6 g/L 的葡萄糖二酸，為目前報(bào)道的最高值； 2) 通過提高工程菌的轉(zhuǎn)運(yùn)胞外肌醇的能力和工程菌自身合成肌醇的能力，解決提高葡萄糖二酸產(chǎn)量的關(guān)鍵問題； 3) 進(jìn)一步協(xié)調(diào)肌醇用于細(xì)胞自身代謝活動和葡萄糖二酸合成之間的分配關(guān)系，并通過提高葡萄糖二酸合成途徑效率和發(fā)酵優(yōu)化，提高肌醇利用率和葡萄糖二酸合成的產(chǎn)量。 

過敏性疾病已經(jīng)成為世界第六大疾病，涉及全球 22%的人口。如哮喘、鼻 炎、過敏性濕疹、食物過敏和過敏性休克等均與特異性免疫球蛋白 E（IgE）介 導(dǎo)的免疫反應(yīng)密切相關(guān)，但目前過敏疾病的治療藥物存在副作用，不宜長期使用。江南大學(xué)食品生物技術(shù)中心經(jīng)過多年的積累，通過體外高通量篩選。細(xì) 胞、動物模型，人群臨床試食及多組學(xué)機(jī)制解析等手段，研究得到能夠有效調(diào) 節(jié)免疫，緩解過敏性疾病，可長期食用無毒副作用的益生菌；并以此為基礎(chǔ)， 開發(fā)了提升益生菌在消化道中抗逆性的關(guān)鍵技術(shù)，并攻克了菌種在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用時(shí)的發(fā)酵工藝、活性保持、生產(chǎn)技術(shù)等多層面難題。 主要成果包括： （1）研發(fā)得到 3 株有效緩解不同過敏性疾病的益生菌，長雙歧桿菌 CCFM1029 通過降低血清中總 IgE 水平，皮膚組織 IL-4、IL-13 水平，局部組織 中組胺的釋放，以及炎癥細(xì)胞的浸潤，緩解過敏性濕疹；短雙歧桿菌 CCFM1067 通過改善肥大細(xì)胞炎癥浸潤，降低皮膚組織中 IL-13 和 CCL11 水平，且提高皮 膚組織中 IL-10 的表達(dá)，最終實(shí)現(xiàn)緩解特應(yīng)性皮炎癥狀；羅伊氏乳桿菌 CCFM1040 顯著降低過敏性哮喘小鼠肺部病理炎癥，抑制血清中塵螨特異性免疫30 球蛋白 IgG1 的產(chǎn)生，降低肺泡灌洗液中 IL-5、IL-13、IL-17A 的含量，緩解過 敏性哮喘癥狀； （2）通過剖析益生菌的底物代謝規(guī)律和關(guān)鍵限制性生長因子，建立科學(xué)有 效的益生菌特異性增殖培養(yǎng)體系，并基于生長過程碳氮代謝規(guī)律，提出遵循底 物消耗規(guī)律的自動補(bǔ)料技術(shù)和發(fā)酵精準(zhǔn)化自動控制工藝。益生菌增殖密度達(dá)到 1.0×1010 cfu/mL 以上，是傳統(tǒng)培養(yǎng)方法的 5~10 倍； （3）開發(fā)了提高益生菌消化道耐受性的關(guān)鍵技術(shù)，解決了菌株通過胃腸道 后存活率低的技術(shù)難題。通過開發(fā)高滲預(yù)脅迫、微膠囊預(yù)包埋等技術(shù)，使功能 菌株在胃酸環(huán)境下的存活率達(dá)到 95%以上，在膽鹽環(huán)境下的存活率達(dá)到 90%以上。 

L-蘇氨酸在食品、飼料、醫(yī)藥和化妝品等領(lǐng)域的用量呈長期穩(wěn)定增長趨勢，尤其在飼料添加劑中增長最為迅速。以添加了 L-蘇氨酸的低蛋白配方飼料作為家禽日糧，不但可以緩解天然蛋白的匱乏，減少動物氨的排放，還能提高家禽的生產(chǎn)性能。而在醫(yī)藥領(lǐng)域，L-蘇氨酸除了用于氨基酸輸液之外，隨著人類保健意識的提高，各類氨基酸保健飲品涌現(xiàn)市場，L-蘇氨酸是必不可少的配方成分。L-蘇氨酸有望取代色氨酸，成為繼賴氨酸和甲硫氨酸之后第三大發(fā)展最迅速的氨基酸。因此 L-蘇氨酸產(chǎn)業(yè)迫切需要提高產(chǎn)量，降低成本，以滿足市場需求。本實(shí)驗(yàn)室以谷氨酸棒狀桿菌為出發(fā)菌株，通過代謝工程技術(shù)手段進(jìn)行基因敲除和敲入，對關(guān)鍵基因進(jìn)行了測序、蛋白結(jié)構(gòu)解析及定向改造，以達(dá)到“開源節(jié)流”，即增強(qiáng) L-蘇氨酸合成路徑代謝流，抑制或阻斷旁路途徑代謝流，最終提高L-蘇氨酸產(chǎn)率近 20 倍，具有較好的應(yīng)用前景。

L-甲硫氨酸廣泛應(yīng)用于飼料業(yè)，是家禽飼料中首選的限制性氨基酸。L-甲硫氨酸是強(qiáng)肝解毒劑、促進(jìn)發(fā)育劑，當(dāng)缺乏時(shí)會引起食欲減退。甲硫氨酸廣泛應(yīng)用于營養(yǎng)補(bǔ)充與畜產(chǎn)飼料，由于甲硫氨酸容易被雞吸收而轉(zhuǎn)變?yōu)殡u肉蛋白，在雞飼料中添加甲硫氨酸，可少耗飼料，并使雞肉生長健全。L-甲硫氨酸合成方法主要為化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法兩種。因化學(xué)合成法會產(chǎn)生大量有害物質(zhì)，微生物發(fā)酵法生產(chǎn)甲硫氨酸越來越受到關(guān)注。本實(shí)驗(yàn)室以谷氨酸棒狀桿菌為出發(fā)菌株，通過代謝工程技術(shù)手段進(jìn)行基因敲除和敲入，以達(dá)到“開源節(jié)流”，即增強(qiáng) L-甲硫氨酸合成路徑代謝流，抑制或阻斷旁路途徑代謝流，最終提高 L-甲硫氨酸產(chǎn)率，目前中間菌株產(chǎn)率已達(dá) 21 mmol/L，具有重要的應(yīng)用前景。 

一. 項(xiàng)目簡介：應(yīng)用背景 太陽能光伏發(fā)電及太陽能熱水器是目前太陽能利用最為成熟和廣泛的兩個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，但是由于其產(chǎn)能形式單一，最終嚴(yán)重制約了其進(jìn)一步的技術(shù)發(fā)展和市場推廣前景。其中太陽能光伏發(fā)電存在光電轉(zhuǎn)化效率低（由于溫度效應(yīng)，晶硅型光伏發(fā)電系統(tǒng)綜合光電轉(zhuǎn)化效率只能達(dá)到 12%-13%），光伏組件成本高，導(dǎo)致其成本回收期長。同時(shí)光伏電池生產(chǎn)也存在高能耗高污染的問題。如何提高單位面積光伏電池的發(fā)電量，減少電池用量是降低系統(tǒng)成本提高發(fā)電收益的重要手段。通過聚光可以有效提高光伏電池片表面的太陽能能流密度，并大大增加光伏電池的光電輸出功率，成倍減少電池片用量（用量為傳統(tǒng)技術(shù)的 1/4），間接降低了光伏電池生產(chǎn)的總能耗和總污染，但是提高電池表面太陽能能流密度的同時(shí)，電池的溫度也急劇升高，嚴(yán)重影響電池的電輸出性能和使用壽命，只有通過水冷的方式來降低電池溫度，這就形成了該技術(shù)手段的另一種產(chǎn)能形式，太陽能熱水。即太陽能熱電聯(lián)供。  

本成果在世界上首次將"AIPO4" 、"TIO6"和"Si04"單元以規(guī)整結(jié)構(gòu)的形式引入柴油加氫精制催化劑載體中,使催化劑具有更加優(yōu)良的表面化學(xué)性質(zhì),促進(jìn)硫、氮、芳烴的同步脫除。成果從2010年陸續(xù)在大慶石化、烏魯木齊石化、遼陽石化柴油加氫精制裝置實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用,成功生產(chǎn)出符合國IV、國V柴油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的清潔柴油,為我國柴油的質(zhì)量升級提供了有力的技術(shù)支撐,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

南開大學(xué)蓖麻生物航油集成技術(shù)，是在“應(yīng)對氣候變化、綠色低碳發(fā)展”的前瞻理念下，集成南開十幾年蓖麻產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)基礎(chǔ)及化學(xué)化工科研優(yōu)勢，自主研發(fā)，現(xiàn)已取得階段性成果：建立了“生物航油基礎(chǔ)研發(fā)基地”，突破了催化劑關(guān)鍵技術(shù)，打通了工藝流程，產(chǎn)品全項(xiàng)達(dá)標(biāo)，成本在目前所有生物質(zhì)航油中最低，申請中國發(fā)明專利 7 項(xiàng)，列入國家發(fā)改委《戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)產(chǎn)品目錄》、《國家重點(diǎn)推廣的低碳技術(shù)項(xiàng)目指南》等，獲第四屆國家和天津市創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽獎(jiǎng)項(xiàng)，具有拉動千億元綠色低碳產(chǎn)業(yè)鏈的巨大發(fā)展?jié)摿Α?生物航空煤油（生物航煤）就是以動植物油脂或農(nóng)林廢棄物等生物質(zhì)為原料生產(chǎn)的航空煤油，可在航空煤油中大比例的添加使用（50%），且不需要對發(fā)動機(jī)做任何改進(jìn)。2012 年開始的歐盟航空碳稅之爭已迫使各國爭相開發(fā)生物航煤技術(shù)來實(shí)現(xiàn)航空業(yè)的碳減排。生物航煤的研發(fā)契合國家十三五發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，對我國航空業(yè)減排、根治霧霾、維護(hù)能源安全、以及拉動三農(nóng)等都有重要作用，是國家大力支持的綠色低碳產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新增長點(diǎn)，是當(dāng)前國家急需解決的重大科學(xué)難題之一。目前，該項(xiàng)目的技術(shù)難題就是核心催化劑脫氧活性不佳、航煤選擇性低、穩(wěn)定性差。 南開大學(xué)李偉教授科研團(tuán)隊(duì)目前已開發(fā)出具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的蓖麻航油制備及配套催化劑關(guān)鍵技術(shù)，使原料油轉(zhuǎn)化率＞99%，蓖麻生物航油產(chǎn)品收率＞80%；經(jīng)中石化石科院按國際生物航煤最高標(biāo)準(zhǔn)的 ASTM D7566 和國家噴氣 3 號燃料（GB 6537-2006）等指標(biāo)檢測，全項(xiàng)達(dá)標(biāo)。相關(guān)研究內(nèi)容在《Bioresource Technology》發(fā)表論文 1 片、申報(bào)中國發(fā)明專利 7 項(xiàng)、國際發(fā)明專利 2 項(xiàng)。相關(guān)技術(shù)受到國內(nèi)外高度重視及新聞媒體關(guān)注。在第四屆中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中以天津賽區(qū)第一名成績進(jìn)入全國總決賽，最終以第 6 名榮獲“全國優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)”稱號。