丙烯酰胺是一种非常重要的精细化工产品,应用它可以合成聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺除了用于采煤、冶金、造纸、水处理等方面,“三次采油”成了其作为驱油剂应用的最主要领域。因此当前国内外对聚丙烯酰胺及其单体丙烯酰胺的需求量不断增长,对丙烯酰胺生产方法的研究也成为热点。利用固定化技术进行微生物法连续催化制备丙烯酰胺具有工艺简单、固定化细胞颗粒使用时间长、成本低、催化剂易分离回收等优点。本文前期从含腈废水的活性污泥中分离筛选具有丙烯酰胺转化能力的腈水合酶产生菌株,并对其进行驯化、寻找最适的保存和活化条件,使这株腈水合酶产生菌具有较高的催化活性。然后以海藻酸钠为载体,应用自制的酶柱反应器进行固定化腈水合酶产生菌连续催化制备丙烯酰胺的反应。研究最优的固定化条件和反应器运行工艺参数,同时将连续反应与批次反应做比较。以下为主要的研究结果:以丙烯腈为筛选因子,从丙烯腈质量浓度为2g/L、活性污泥稀释度为10^-5的含腈废水的活性污泥中分离筛选出一株酶活力相对较高、具体值为476.8U的腈水合酶产生菌株S3,将其命名为腈水合酶产生菌JSHM-1。用丙烯腈对其进行梯度驯化,当培养基中丙烯腈的浓度达到8g/L时,驯化效果最好,菌株的酶活提高到962.4U。保存过程中,加入浓度为4g/L丙烯腈时菌株的酶活保持的最好,仍能达到927.5U。在对老化的菌种进行活化时,固体培养丙烯腈活化的方法优于液体培养丙烯腈活化的方法,采用固体培养丙烯腈活化法时丙烯腈含量为4g/L时的活化效果最好,为971.6U。选择海藻酸钠为载体固定化腈水合酶产生菌连续催化制备丙烯酰胺,确定的最优固定化条件为:载体海藻酸钠的质量分数4.0%、细胞加入量为1.0g/L、凝结剂氯化钙的质量分数为5.0%,在4℃的条件下固定化6h制备的固定化细胞颗粒在连续催化反应过程中的相对酶活最高,可达93.4%,并在反应连续进行6h时,相对酶活仍为53.8%;确定的最佳反应流程工艺参数为:流速10ml/min、反应物丙烯腈的体积分数为3.0%、反应器装柱密度为6个/cm³,在此条件下反应的固定化细胞酶的相对酶活最高可达94.2%,反应到6h时,相对酶活还可保持在60.0%左右。此外,连续反应在固定化细胞酶的酶活和反应时长方面都优于批次反应。