本文關(guān)鍵詞：甘油基混合培養(yǎng)物合成PHA及其模擬與在線監(jiān)測(cè)

  更多相關(guān)文章： 混合基質(zhì) 同時(shí)貯存與生長(zhǎng)模型 氧利用速率(OUR) 聚羥基烷酸脂(PHA) 實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)

【摘要】：以其較好的物理(機(jī)械)、化學(xué)、生物相容性和可生物降解性,聚β羥基烷酸鹽(PHA)成為替代石化塑料的可再生生物高分子材料。目前,工業(yè)合成PHA主要采用純培養(yǎng)和基因工程的方法,工藝復(fù)雜、操作成本高,嚴(yán)重制約了PHA商業(yè)化�；钚晕勰嗑哂泻铣蒔HA的能力,使得混合培養(yǎng)物成為可能可供選擇的PHA合成方法。本文以甘油作為基質(zhì),在飽食-饑餓運(yùn)行模式的序批式反應(yīng)器(SBR)中富集得到合成PHA的混培物,評(píng)估其利用甘油和其它基質(zhì)的合成PHA的能力;在合成PHA的過(guò)程中,同時(shí)監(jiān)測(cè)氧利用速率(OUR)、化學(xué)需要量(COD)以及PHA濃度,研究飽食期內(nèi)PHA合成速率與OUR的關(guān)系;基于同時(shí)貯存與生長(zhǎng)的活性污泥模型,建立了OUR與PHA合成速率之間的線性方程;利用在線OUR數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)估計(jì)PHA合成量。研究成果對(duì)于改善活性污泥法合成PHA的性能,工業(yè)合成PHA的在線測(cè)量和控制,均具有重要的理論價(jià)值和應(yīng)用意義。(1)以甘油作為基質(zhì)富集混培物對(duì)基質(zhì)的利用具有廣譜性,能夠利用甘油、葡萄糖、乳酸、乙酸、丙酸、丁酸多種基質(zhì)合成PHA。以甘油和葡萄糖作為基質(zhì)時(shí),產(chǎn)生聚β羥基丁酸酯(PHB)和聚葡萄糖(PG)兩種聚體;以乳酸、乙酸、丁酸合作為基質(zhì)時(shí),產(chǎn)生PHB聚體;以丙酸作為基質(zhì)時(shí),產(chǎn)生PHB與聚β羥基戊酸酯(PHV)兩種聚體。相同濃度甘油、葡萄糖、乳酸、乙酸、丙酸、丁酸作為基質(zhì)時(shí),PHA產(chǎn)率(mg COD PHA/mg COD基質(zhì))關(guān)系為:乳酸(0.60)乙酸(0.56)丙酸(0.39)葡萄糖(0.34)丁酸(0.36)甘油(0.26),最大PHA含量(%)關(guān)系為:乳酸(31.1)乙酸(27.0)丙酸(21.2)葡萄糖(19.0)丁酸(16.5)甘油(14.5)。甘油和葡萄糖產(chǎn)率較低的原因可能是兩種基質(zhì)在呼吸實(shí)驗(yàn)過(guò)程中基質(zhì)加入后曝氣量不足,DO濃度較低時(shí)有利于PG合成,使PHA產(chǎn)率降低。(2)乙酸與丙酸混合基質(zhì)合成PHA時(shí),PHA產(chǎn)率(mg COD PHA/mg COD基質(zhì))關(guān)系為:乙酸/丙酸3:1(0.54)乙酸/丙酸1:1(0.51)乙酸/丙酸1:3(0.45);最大PHA含量(%)關(guān)系為:乙酸/丙酸3:1(24.0)乙酸/丙酸1:1(22.0)乙酸/丙酸1:3(19.8);隨著混合基質(zhì)中乙酸比例的升高,PHA產(chǎn)量增大,但PHV相對(duì)含量下降;乙酸/丙酸為3:1和1:1時(shí),微生物貯存速率/生長(zhǎng)速率分別為1.57與1.33,微生物利用外部基質(zhì)主要進(jìn)行貯存;甘油、葡萄糖、乳酸、乙酸、乙酸、丙酸、丁酸為基質(zhì)合成PHA時(shí),通過(guò)監(jiān)測(cè)OUR與合成PHA的量,建立了速率OUR與合成PHA的速率之間的線性關(guān)系。(3)丙酸和乙酸/丙酸混合物作為基質(zhì)時(shí),同時(shí)貯存與生長(zhǎng)模型對(duì)OUR模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致;模擬結(jié)果顯示了各個(gè)過(guò)程對(duì)于OUR的貢獻(xiàn),丙酸做基質(zhì)時(shí),生長(zhǎng)過(guò)程氧氣的消耗速率顯著高于貯存過(guò)程,微生物主要進(jìn)行細(xì)胞生長(zhǎng);乙酸/丙酸為1:1及3:1時(shí)貯存過(guò)程氧氣的消耗速率高于生長(zhǎng)過(guò)程,微生物主要進(jìn)行胞內(nèi)有機(jī)質(zhì)貯存;乙酸/丙酸為1:3時(shí),生長(zhǎng)過(guò)程氧氣消耗速率高于貯存過(guò)程,微生物主要進(jìn)行細(xì)胞生長(zhǎng)。(4)在不同乙酸/丙酸下,基于在線OUR測(cè)量值與建立的耗氧量與PHA的線性方程對(duì)PHA的合成量進(jìn)行預(yù)測(cè),結(jié)果顯示PHA的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值相吻合,驗(yàn)證基于OUR在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)估計(jì)PHA合成量的準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：混合基質(zhì) 同時(shí)貯存與生長(zhǎng)模型 氧利用速率(OUR) 聚羥基烷酸脂(PHA) 實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ317;X703
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 緒論9-27
• 1.1 課題背景與意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-24
• 1.2.1 混培物合成PHA10-18
• 1.2.2 PHA合成的數(shù)學(xué)模型18-22
• 1.2.3 PHA測(cè)量方法22-24
• 1.3 論文的研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線24-27
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容24
• 1.3.2 技術(shù)路線24-27
• 2 材料與方法27-33
• 2.1 PHA混培物的富集27-29
• 2.1.1 廢水組成與接種污泥27
• 2.1.2 批式反應(yīng)器及其運(yùn)行27-29
• 2.2 試驗(yàn)分析項(xiàng)目及測(cè)定方法29-33
• 2.2.1 常規(guī)指標(biāo)29
• 2.2.2 胞內(nèi)聚合物29-32
• 2.2.3 氧利用速率的呼吸測(cè)量32-33
• 3 混培物利用不同基質(zhì)合成PHA的特征33-47
• 3.1 多種單基質(zhì)合成PHA的特征33-42
• 3.1.1 富集反應(yīng)器PHA的特征評(píng)價(jià)33-34
• 3.1.2 甘油合成PHA的特征34-35
• 3.1.3 葡萄糖合成PHA的特征35-36
• 3.1.4 乳酸合成PHA的特征36-37
• 3.1.5 乙酸合成PHA的特征37-38
• 3.1.6 丙酸合成PHA的特征38-39
• 3.1.7 丁酸合成PHA的特征39-40
• 3.1.8 結(jié)果討論40-42
• 3.2 乙酸/丙酸混合基質(zhì)合成PHA的特征42-44
• 3.3 混培物合成PHA速率與OUR的關(guān)系44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 4 基于同時(shí)貯存與生長(zhǎng)的活性污泥模型對(duì)PHA合成的模擬47-57
• 4.1 同時(shí)貯存與生長(zhǎng)活性污泥模型的建立47-54
• 4.1.1 基本概念47-48
• 4.1.2 模型組分48
• 4.1.3 反應(yīng)過(guò)程48
• 4.1.4 化學(xué)計(jì)量學(xué)矩陣48-50
• 4.1.5 動(dòng)力學(xué)表達(dá)50
• 4.1.6 參數(shù)取值與校核50-54
• 4.2 模擬結(jié)果與分析54-56
• 4.2.1 以丙酸作為基質(zhì)合成PHA54-55
• 4.2.2 以乙酸/丙酸作為基質(zhì)合成PHA55-56
• 4.3 本章小結(jié)56-57
• 5 基于在線OUR測(cè)量估計(jì)PHA的合成量57-67
• 5.1 以丙酸作為基質(zhì)合成PHA57-58
• 5.2 以乙酸/丙酸作為基質(zhì)合成PHA58-63
• 5.3 乙酸/丙酸作為基質(zhì)時(shí)PHA的預(yù)測(cè)63-65
• 5.4 本章小結(jié)65-67
• 6 結(jié)論與建議67-69
• 6.1 結(jié)論67-68
• 6.2 建議68-69
• 致謝69-71
• 參考文獻(xiàn)71-77
• 附錄77
• A.作者攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文77
• B.作者攻讀碩士學(xué)位期間參研的課題77
• C.作者攻讀碩士學(xué)位期間參與的教學(xué)實(shí)踐77

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 郭子瑞;黃龍;陳志強(qiáng);溫沁雪;任南琪;;活性污泥合成聚羥基脂肪酸酯工藝過(guò)程研究進(jìn)展[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2016年02期

2 曾善文;王澤宇;高敬;劉東;張代鈞;盧培利;;基于OUR-HPR測(cè)量在線估計(jì)活性污泥合成PHA量[J];環(huán)境科學(xué);2015年05期

3 于浩強(qiáng);張艷梅;王曉慧;劉勇旭;孟平蕊;李良波;;生物降解塑料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J];上海塑料;2012年01期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 賈倩倩;復(fù)合菌群利用模擬污泥水解液合成聚羥基脂肪酸酯的研究[D];清華大學(xué);2013年

2 田婷;混合菌群合成聚羥基烷酸最佳工藝條件研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

，

本文編號(hào)：913578