光合细菌的葡萄糖跨膜传输及代谢产氢模型

引言光合细菌产氢具有底物转化效率高、吸收光谱范围广、无污染、能耗低、操作简单的优点[1-2]。目前,关于光合细菌的底物跨膜传输和产氢方面的理论研究相对较少[3-4]。Vrabl等[5-6]研究了葡萄糖的跨膜传输过程,分析了细胞膜上的载体蛋白运输特性;Wayman等[7]建立了Aspergillus niger     

序批式光合细菌产氢过程中底物的消耗特征

以葡萄糖和蛋白胨为底物,采用光合细菌PSB-ZF1进行了序批式产氢实验。通过对静态产氢底物的分析,研究了细菌的生长及产气过程中底物与产物的变化规律。结果表明,光合细菌对数生长期在接种12 h后出现,氢的产生与PSB-ZF1的生长是偶联的,最大产氢量为475 mL/L底物。底物中TOC、TN含量随时间呈逐渐下降趋势,产氢末期底物中TOC和TN浓度分别降至初始浓度的27.6%和33.8%。而IC浓度和pH值呈先下降后升高趋势,120 h时pH值达到最低值5.7。在底物中检测到甲酸、乙酸、丁酸和戊酸等4种低分子有机酸,未检测到丙酸。产氢初始阶段,底物中的甲酸、乙酸、丁酸浓度变化不大,光合细菌代谢产戊酸而不产丙酸,戊酸浓度在96 h达到最大值3.013 mmol/L。产气末期戊酸和丁酸被细菌代谢消耗掉,甲酸浓度上升至2.813 mmol/L,整个产气过程,乙酸的浓度维持在1.10¹.83 mmol/L之间。     

序批式光合细菌产氢过程中底物的消耗特征

以葡萄糖和蛋白胨为底物,采用光合细菌PSB-ZF1进行了序批式产氢实验。通过对静态产氢底物的分析,研究了细菌的生长及产气过程中底物与产物的变化规律。结果表明,光合细菌对数生长期在接种12 h后出现,氢的产生与PSB-ZF1的生长是偶联的,最大产氢量为475 mL/L底物。底物中TOC、TN含量随时间呈逐渐下降趋势,产氢末期底物中TOC和TN浓度分别降至初始浓度的27.6%和33.8%。而IC浓度和pH值呈先下降后升高趋势,120 h时pH值达到最低值5.7。在底物中检测到甲酸、乙酸、丁酸和戊酸等4种低分子有机酸,未检测到丙酸。产氢初始阶段,底物中的甲酸、乙酸、丁酸浓度变化不大,光合细菌代谢产戊酸而不产丙酸,戊酸浓度在96 h达到最大值3.013 mmol/L。产气末期戊酸和丁酸被细菌代谢消耗掉,甲酸浓度上升至2.813 mmol/L,整个产气过程,乙酸的浓度维持在1.10~1.83 mmol/L之间。     

厌氧与光合微生物联合制氢工艺实验研究

利用厌氧细菌暗发酵产氢和光合细菌光发酵产氢的优势和互补协同作用而联合起来的两步法制氢,探讨不同底物浓度对厌氧发酵阶段产氢的影响、厌氧发酵时间对产氢发酵过程的影响;光合微生物发酵随发酵时间的产氢情况。结果表明,葡萄糖浓度对厌氧生物产氢有很大的影响, 15 g/L 的葡萄糖浓度有较好的产氢量。葡萄糖利用率和挥发性脂肪酸的总量随厌氧发酵时间的变化情况表明,在厌氧发酵阶段,以葡萄糖为底物,最佳的葡萄糖浓度为 15 g/L。在 37 h 的葡萄糖利用率达到 72.08%,挥发性脂肪酸总量达到 9 326.3 mg/L,每克葡萄糖累计产氢量为 182 mL。在厌氧发酵时间 37 h 时把厌氧发酵的产物移到光合发酵反应器,接种位于生长对数期的光合细菌群,调节培养液的pH值和加入光源进行光合产氢,88 h 时每克葡萄糖累计产氢达到 352 mL,两步联合制氢每克葡萄糖累计产氢量共可达到 534 mL。     

玻璃纤维固定化光合细菌连续产氢实验研究

制作了一种玻璃纤维固定化光合细菌连续产氢反应器,研究了光合细菌的固定化过程及其产气特性,考察了底物中葡萄糖浓度、进料流速以及不同光源对细菌产氢的影响。实验表明,该反应器的最佳产气条件为:LED光源光强2 000 lux,葡萄糖浓度6 g/L,进料流速4 mL/min,产氢速率为61 mL/(h·m~2)。玻璃纤维既能增大光能的吸收量,又能增加光合细菌的生物量,从而能提高底物和光能利用率,获得较高的产氢效率。     

猪粪污水光合细菌制氢的影响因素

利用光合产氢细菌——球形红假单胞菌(Rhodobacter sphaeroides)1.1737菌株研究了原料浓度、温度、光照强度、原料初始pH值和PSB初期活性等因素对猪粪污水光合产氢的影响作用。结果表明:球形红假单胞菌在污水浓度为5687 mg·L~(-1)时的产氢总量高于浓度为3500 mg·L~(-1)和1214 mg·L~(-1)时;温度对光照产氢有比较显著的影响,该菌株产氢最适温度为30℃;球形红假单胞菌的产氢活性随着光照强度的增大而增大,当光照强度高于1000 lx时比低于1000 lx时的产氢活性显著提高,光照强度为1600 lx时的产氢速率达到最大;该菌株适宜产氢的pH在6.5～7.5之间,当pH为7.0时,产氢量达到最大;处于不同生长期的光合细菌的产氢活性略有差异,处于对数生长期的光合细菌的产氢能力略高于稳定期,明显高于延迟期和衰老期。同时,优化实验结果表明温度是影响产氢量的最显著因素,其较佳的产氢条件是温度为30℃、光照强度为1600 lx、原料pH值为7.0、PSB初期活性为对数生长后期60h。     

固态发酵对秸秆废弃物产氢性能的影响

在发酵生物制氢研究中,通常采用低的底物浓度(≤2.0％),由此产生的大量废水造成严重的二次环境污染问题.为了减少发酵生物产氢过程中废水的产生,以秸秆废弃物为底物,研究了高底物浓度对发酵产氢的影响.结果表明:当底物浓度从20g· L-1上升到60g· L-1时,累积产氢量却从104.0 ml·(g TS)-下降至49.6...     

有机碳源对发状念珠藻单体细胞生长和光合作用的影响

采用液体悬浮培养方法研究了有机碳源对发状念珠藻(Nostoc flagelliforme)单体细胞生长及光合作用的影响.结果表明发状念珠藻单体细胞具有利用有机碳源进行混合营养生长的能力,葡萄糖和蔗糖对其生长具有明显的促进作用,乳糖、木糖、乙酸钠和甘油也能促进其生长.在BG-11培养基中添加浓度为3.98 g·L-1葡萄糖,培养7 d,细胞生物量(干重)达到1.77 g·L-1,是同等培养条件下光合自养所得干重的4.81倍.通过测定添加有机碳源初时和生长2 d后发状念珠藻单体细胞的光合放氧速率的变化情况,发现在培养初时,低光照强度(低于50 μmol·m-2s-1)有机碳源不能促进藻细胞的光合作用;在光饱和点(100 μmol·m-2s-1)混合营养藻细胞的净光合放氧速率达到192.31 μmolO2·(mgChl)-1·h-1,是光合自养细胞的1.57倍.进入对数期后,混合营养藻细胞的净光合作用降低,但是呼吸速率达到703.43 μmolO2·(mgChl)-1·h-1,是光合自养细胞的14.27倍;真正光合作用(净光合作用和呼吸作用之和)提高.     

不同预处理温度对厌氧颗粒污泥发酵产氢的影响

为消除发酵生物制氢系统接种污泥中的耗氢菌,加速系统的启动进程并提高产氢效能,以啤酒厂废水处理车间的厌氧颗粒污泥为对象,通过间歇发酵试验,探讨了经65、80、95、110、121℃处理后的污泥的产氢特性.葡萄糖间歇发酵试验证明,在初始pH 7.0,葡萄糖浓度10000 mg·L-1、污泥接种量2 g MLVSS·L-1等...     

化工园区含苯消防废水处理研究

以40 min为限制,讨论了采用错流过滤方式的胶束强化超滤技术对含苯消防废水的去除效果.试验表明,当加入苯的质量浓度为4 g·L-1、蛋白泡沫灭火剂的体积分数为1∶640、阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)浓度为1 mmol· L-1、pH=7、跨膜压差Ap=0.28 MPa时,苯去除率为88.0％,出水通量达到0.77× 10-3 L· m-2· h-1 Pa-1.上述条件下,加入纳米二氧化硅0.75 g·L-1,能使苯去除率快速提高到99.8％,通量达到0.85×10-3 L.m-2.h-1.pa-1.     

弹状流对陶瓷膜超滤葡聚糖水溶液的影响

为降低膜污染和浓差极化需维持较高膜面流速,能耗较高。将气升式外循环引入膜过程,可有效降低浓差极化和能耗。实验考察了曝气量对渗透通量的影响,当曝气量为400 L·h^-1时,与相同液速条件下单相流错流过滤相比较,膜通量提升87%;进一步增大曝气量,膜通量增加趋势变缓。对气升式膜过滤过程的水力学特性进行了研究,在弹状流条件下,气液两相流可有效提高膜面剪切力,增强膜面传质。在较低流速下,曝气可有效降低膜污染阻力,提高膜通量。结合气液两相流理论和膜过滤阻力模型,分析了弹状流提升膜通量的机理。     

丙酮酸分批发酵的供氧控制模式

以一株光滑球拟酵母的多重维生素营养缺陷型为研究菌株,考察了分批发酵中不同体积传氧系数(KL_a)对其产丙酮酸性能的影响.高KL_a(450 h^-1)下,丙酮酸产率较高(0.797 g·g^-1),但葡萄糖消耗速度较慢(1.14 g·L^-1·h^-1);低KL_a(200 h^-1)下,葡萄糖消耗速度快(1.97 g·L^-1·h^-1),然而丙酮酸产率(0.483 g·g^-1)却明显下降.根据发酵过程主要参数和碳流分配的变化特性提出了发酵前16h控制KL_a为450h^-1、16h后控制KL_a为200 h^-1的分阶段供氧控制模式,结果实现了高产量(69.4 g·L^-1)、高产率(0.636 g·g^-1)和高葡萄糖消耗速度(1.95g·L^-1·h^-1)的相对统一,丙酮酸生产强度(1.24g·L^-1·h^-1)比控制KL_a恒定为450、300和200h^-1的过程分别提高了36％、23％和31％.实验数据表明,供氧良好状态下细胞产丙酮酸性能出现的差异可能是由维生素处于亚适量水平时酵解产生的NADH去路不同,导致细胞处于不同的能量水平而引起的.     

海藻酸钠-聚乙烯醇共固定化细胞脱除燃料油中的有机硫

从孤岛油田油浸土壤中筛选得到能降解二苯并噻吩(DBT)的红平红球菌DS-3, 对其进行了固定化研究.选取海藻酸钠(SA〖DK〗)-聚乙烯醇(PVA)为包埋固定化载体, 以1 mmol·L^-1二甲基亚砜培养菌体, 固定化最佳操作条件为4℃交联, 8%PVA和2%SA混合, 细胞在胶液中的浓度为0.1 g·ml^-1, 氯化钙含量为2%,此时固定化细胞不但具有良好的脱硫性能, 而且脱硫重复性好, 其寿命可以达到250 h以上.固定化细胞在3次循环后能使模拟柴油中的DBT含量从0.5 mmol·L^-1降至0.011 mmol·L^-1, 总脱硫率达到93％, 平均脱硫效率约为0.225 mg DBT· (g DCW)^-1·h^-1.同样条件下能将精制柴油的硫含量由340 mg·L^-1降到42 mg·L^-1, 总脱硫率为87.64%.DS-3能利用醇类、饱和的C₈～C₁₅脂肪烃, 但不能利用环烷烃、芳香烃、小于C₈或大于C₁₅的脂肪烃, DS-3优先利用碳源的顺序是乙醇、葡萄糖和烷烃.脱硫前后的精制柴油经GC-FID分析证实, 固定化细胞对C—S键具特异性, 不降低柴油的热值.     

基于膜分离技术的生物聚合铁的制备

开展基于膜分离技术优化反复序批式工艺制备生物聚合铁（BPFS）的技术研究。考察了应用聚偏氟乙烯中空纤维微滤膜（PVDF）对微生物的分离效果,Fe^2+的生物催化氧化速率,制备周期及膜的污染与处理的情况。研究表明,PVDF膜可有效分离微生物,显著提高原液中的生物量。在优化工艺的基础上,制备了全铁含量分别为60、80、100 kg·m^-3 BPFS,Fe^2+的生物催化氧化速率分别达到1.75、1.85、1.43 g·L^-1·h^-1,制备周期分别为15.5、21、40 h,比工艺优化前分别缩短了38%、42%、18%,反应液中的生物量达到10⁸ 个·ml^-1数量级。实验中发现,随着分离次数和全铁含量的增加,膜污染加剧,膜通量下降;采用0.2 mol·L^-1的草酸钠和0.2 mol·L^-1硫酸的混合溶液对PVDF膜进行清洗,可基本清除膜表面的污染物,满足分离要求。     

利用甘蔗糖蜜半连续发酵生产琥珀酸

为获得较高的琥珀酸发酵产量和生产强度,对Actinobacillus succinogenes CGMCC1593两级双流半连续发酵甘蔗糖蜜生产琥珀酸的工艺过程进行了研究。通过对一级罐初始总糖浓度、补加培养基体积分数和批次发酵时间等发酵条件的优化,琥珀酸产量较分批发酵36 h提高12.9％,与补料分批发酵结果接近;生产强度较分批发酵和补料分批发酵分别提高111％和114%。     

产1,3-丙二醇新型重组大肠杆菌JM109(pHsh-dhaB-yqhD)的构建及其转化甘油

利用温控载体pHsh将编码甘油脱水酶的基因dhaB和编码1,3-丙二醇氧化还原酶同工酶的基因yqhD串联构建重组质粒pHsh-dhaB-yqhD, 将其转化大肠杆菌得到新型产1,3-丙二醇重组大肠杆菌JM109(pHsh-dhaB-yqhD), 并对影响该重组菌发酵的营养因子进行研究.实验结果表明：该重组菌转化甘油合成1,3-丙二醇的适宜培养基组成为甘油60 g·L^-1、酵母膏5.0 g·L^-1、维生素B₁₂ 0.05 g·L^-1以及KH₂PO₄ 7.5 g·L^-1; 以此培养基在5 L发酵罐上进行放大, 1,3-丙二醇产量、转化率和生产能力分别达到43.26 g·L^-1、72.2 %和1.55 g·L^-1·h^-1.     

A型沸石分子筛膜微波合成及渗透汽化性能

引　言沸石分子筛具有均匀的分子尺寸微孔结构和良好的热稳定性、机械强度、催化作用 ,是当前无机膜材料研究的热点之一 .沸石分子筛膜合成方法主要有原位水热合成法和汽相合成法 ,应用这些方法已成功合成出Ａ型[1] 、Ｙ型[2 ] 、Ｐ型[3 ] 、ＭＦＩ等[4 ] 等沸石分子筛膜 .Ａ型沸石分子筛由于具有0 .3～ 0 .5ｎｍ的有效孔径和三维孔道结构 ,亲水性强 ,有可能在小分子气体如低碳烃类分离及有机物脱水等方面得到应用 .Ｊａｎｓｅｎ等[5] 认为晶体粒径愈大 ,产生堆积孔径愈大 ,所合成的沸石分子筛膜存在缺陷可能性愈大 .但从文献报道看 ,沸石分…     

Lactobacillus diolivorans二醇脱水酶的分离纯化与酶学性质

引 言 1,3-丙二醇(1,3-propanediol, 1,3-PD)是一种重要的化工和医药中间体原料,是良好的溶剂、抗冻剂或保护剂,是聚酯--聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)和聚氨酯的单体,可在地毯、纺织、工程塑料等领域中广泛应用,也可用于食品、化妆品和制药等行业食品.当前化工合成是生产1,3-丙二醇的主要方法,但需要在高温和昂贵催化剂作用下进行,并有多种副产物产生,产品分离困难,生产成本高,产生的废气对环境污染大.生物法较化学合成法具有条件温和、操作简便、副产物少、无环境污染等特点,因此如何用微生物发酵法低成本低污染地制备1,3-丙二醇已经成为各国研发者感兴趣的课题.     

Diffusion Characteristics in Microcapsules

An equation of diffusion for microcapsules(hollow sphere)was developed,employing the mathematicalmodel for the diffusion characteristics of solid sphere.In the proposed equation,a combination diffusion coeffi-cient was introduced as a substitute for the diffusion coefficient in the solid sphere mathematical model and ex-pressed as a function of the diffusion coefficient inside solution of hollow sphere,as well as in the polymer mem-brane.With this modified model,the diffusion coefficients of glucose in NaCS(sodium cellulose sulfate)-PDADMAC(Poly-diallyl-dimethyl-ammonium chloride)membrane and in Ca-alginate gel membrane were deter-mined.The diffusion coefficient in NaCS-PDADMAC membrane was found to be 2.12×10~(-11)m~2·s~(-1)and thatin Ca-alginate membrane 2.62×10~(-10)m~2·s~(-1).     

利用荧光素异硫氰酸酯检测季铵盐阳离子表面活性剂的方法

使用荧光素异硫氰酸酯（FITC）实现了对季铵盐阳离子表面活性剂（QAS）在水溶液中临界胶束浓度（CMC）的准确测量及其在CMC以下的浓度定量。用该法测得十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）在水中的CMC分别为12～13 mmol·L^-1和0.70～096 mmol·L^-1,与电导率法、表面张力法和芘荧光法的检测值相近。对DTAB和CTAB的检测下限分别是011 mmol·L^-1和1.7 μmol·L^-1,定量范围分别为0.11～9.73 mmol·L^-1（0.034～3.0 g·L^-1）和1.7 μmol·L^-1～0.27 mmol·L^-1（6.2×10^-4～0.1 g·L^-1）。结果表明,使用FITC荧光探针检测QAS具有安全、简便、灵敏度和准确度高的优点。