陰極電活性微生物吸收電子性能的強(qiáng)化策略研究
發(fā)布時(shí)間：2021-11-14 21:33
微生物電合成技術(shù)（Microbial electrosynthesis,簡稱MES）是指微生物通過攝取胞外固體電極的電子,還原CO2或其他氧化態(tài)物質(zhì),生成胞外有機(jī)物或還原態(tài)無機(jī)物的一種技術(shù),因其具有不占用耕地、能源形式清潔等優(yōu)點(diǎn),在合成化學(xué)制品、溫室氣體減排、和農(nóng)業(yè)環(huán)境修復(fù)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。MES中起關(guān)鍵作用的微生物被稱為陰極電活性微生物（Cathodic electroactive microorganisms,簡稱CEAM）。目前,CEAM電合成的效率仍然低下,限制了其擴(kuò)大化與商業(yè)化應(yīng)用。CEAM與胞外固態(tài)載體電子交換時(shí)會形成電活性生物膜（Electroactive biofilms,簡稱EAB）,通常陰極EAB的形成難度比陽極EAB大,耗時(shí)比陽極EAB長,也是MES技術(shù)難以走向?qū)嶋H應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。然而,目前提高M(jìn)ES性能的研究主要集中在陰極材料的改造、MES的構(gòu)型設(shè)計(jì)和陰極微生物的選取等方面,鮮有對CEAM個(gè)體或?qū)﹃帢OEAB的成膜過程進(jìn)行改造的研究。基于此,本論文以MES中的CEAM為出發(fā)點(diǎn),綜合運(yùn)用電化學(xué)及分子生物學(xué)手段,分別研究1)青霉素...
【文章來源】：福建農(nóng)林大學(xué)福建省
【文章頁數(shù)】：66 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
微生物電合成池工作原理
圖 1-2 添加（A）表面活性劑和（B）信號分子提高微生物（膜）產(chǎn)電呼吸能力的原理Fig. 1-2 Mechanisms of improvement on electricigenic respiration of AEAM/EAB with additionof (A) surfactants and (B) signal molecules.1.5.2 施加物理作用相較于投加化學(xué)試劑，施加物理作用的調(diào)控方法具有無毒性試劑殘留、效率高和參數(shù)易于控制的優(yōu)點(diǎn)[61, 62]。BES 中的陽極 EAB 會不斷積累死細(xì)胞，對產(chǎn)電效果造成不利的影響。常規(guī)的膜生物反應(yīng)器通常使用超聲、旋轉(zhuǎn)、機(jī)械清理等物理方法能有效去除生物膜中的死細(xì)胞，這些物理方法同樣被用來優(yōu)化陽極 EAB（圖 1-3）。Islam 等[63]在 BES 電流值下降到最低時(shí)利用低頻超聲清除死細(xì)菌層恢復(fù)了 230 ±10 μA 的穩(wěn)定值。Katz 等[64]發(fā)現(xiàn)磁場可以通過增大電極-溶液界面處電子轉(zhuǎn)移的速度從而影響與電極相連的酶組件的生物電催化轉(zhuǎn)化，進(jìn)而顯著提高電子的傳遞效率。
圖 1-2 添加（A）表面活性劑和（B）信號分子提高微生物（膜）產(chǎn)電呼吸能力的原理Fig. 1-2 Mechanisms of improvement on electricigenic respiration of AEAM/EAB with additionof (A) surfactants and (B) signal molecules.1.5.2 施加物理作用相較于投加化學(xué)試劑，施加物理作用的調(diào)控方法具有無毒性試劑殘留、效率高和參數(shù)易于控制的優(yōu)點(diǎn)[61, 62]。BES 中的陽極 EAB 會不斷積累死細(xì)胞，對產(chǎn)電效果造成不利的影響。常規(guī)的膜生物反應(yīng)器通常使用超聲、旋轉(zhuǎn)、機(jī)械清理等物理方法能有效去除生物膜中的死細(xì)胞，這些物理方法同樣被用來優(yōu)化陽極 EAB（圖 1-3）。Islam 等[63]在 BES 電流值下降到最低時(shí)利用低頻超聲清除死細(xì)菌層恢復(fù)了 230 ±10 μA 的穩(wěn)定值。Katz 等[64]發(fā)現(xiàn)磁場可以通過增大電極-溶液界面處電子轉(zhuǎn)移的速度從而影響與電極相連的酶組件的生物電催化轉(zhuǎn)化，進(jìn)而顯著提高電子的傳遞效率。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于直接接觸的微生物胞外電子傳遞[J]. 孔冠楠,許玫英,楊永剛. 微生物學(xué)報(bào). 2017(05)
[2]微生物細(xì)胞通透性改善方法與策略[J]. 趙偉睿,胡升,黃俊,梅樂和. 中國生物工程雜志. 2014(03)
本文編號：3495382
【文章來源】：福建農(nóng)林大學(xué)福建省
【文章頁數(shù)】：66 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
微生物電合成池工作原理
圖 1-2 添加（A）表面活性劑和（B）信號分子提高微生物（膜）產(chǎn)電呼吸能力的原理Fig. 1-2 Mechanisms of improvement on electricigenic respiration of AEAM/EAB with additionof (A) surfactants and (B) signal molecules.1.5.2 施加物理作用相較于投加化學(xué)試劑，施加物理作用的調(diào)控方法具有無毒性試劑殘留、效率高和參數(shù)易于控制的優(yōu)點(diǎn)[61, 62]。BES 中的陽極 EAB 會不斷積累死細(xì)胞，對產(chǎn)電效果造成不利的影響。常規(guī)的膜生物反應(yīng)器通常使用超聲、旋轉(zhuǎn)、機(jī)械清理等物理方法能有效去除生物膜中的死細(xì)胞，這些物理方法同樣被用來優(yōu)化陽極 EAB（圖 1-3）。Islam 等[63]在 BES 電流值下降到最低時(shí)利用低頻超聲清除死細(xì)菌層恢復(fù)了 230 ±10 μA 的穩(wěn)定值。Katz 等[64]發(fā)現(xiàn)磁場可以通過增大電極-溶液界面處電子轉(zhuǎn)移的速度從而影響與電極相連的酶組件的生物電催化轉(zhuǎn)化，進(jìn)而顯著提高電子的傳遞效率。
圖 1-2 添加（A）表面活性劑和（B）信號分子提高微生物（膜）產(chǎn)電呼吸能力的原理Fig. 1-2 Mechanisms of improvement on electricigenic respiration of AEAM/EAB with additionof (A) surfactants and (B) signal molecules.1.5.2 施加物理作用相較于投加化學(xué)試劑，施加物理作用的調(diào)控方法具有無毒性試劑殘留、效率高和參數(shù)易于控制的優(yōu)點(diǎn)[61, 62]。BES 中的陽極 EAB 會不斷積累死細(xì)胞，對產(chǎn)電效果造成不利的影響。常規(guī)的膜生物反應(yīng)器通常使用超聲、旋轉(zhuǎn)、機(jī)械清理等物理方法能有效去除生物膜中的死細(xì)胞，這些物理方法同樣被用來優(yōu)化陽極 EAB（圖 1-3）。Islam 等[63]在 BES 電流值下降到最低時(shí)利用低頻超聲清除死細(xì)菌層恢復(fù)了 230 ±10 μA 的穩(wěn)定值。Katz 等[64]發(fā)現(xiàn)磁場可以通過增大電極-溶液界面處電子轉(zhuǎn)移的速度從而影響與電極相連的酶組件的生物電催化轉(zhuǎn)化，進(jìn)而顯著提高電子的傳遞效率。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于直接接觸的微生物胞外電子傳遞[J]. 孔冠楠,許玫英,楊永剛. 微生物學(xué)報(bào). 2017(05)
[2]微生物細(xì)胞通透性改善方法與策略[J]. 趙偉睿,胡升,黃俊,梅樂和. 中國生物工程雜志. 2014(03)
本文編號：3495382
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