重庆大学硕士学位论文光合细菌固定化包埋颗粒产氢特性实验研究

1、重庆大学硕士学位论文光合细菌固定化包埋颗粒产氢特性实验研究姓名:巴淑丽申请学位级别:硕士专业:热能工程指导教师:廖强20070501 1绪论1吸附法很多细胞都由吸附到固体物质表面,或其他细胞表面的能力,这种吸附能力可以是天生具有的,也可以是经过处理诱导产生的,依靠这种吸附能力,人们发展起许多廉价而又有效的固定化方法。吸附法可分为物理吸附法和离子吸附法,前者是使用具有高度吸附能力的硅胶、活性炭、多孔玻璃、石英砂和纤维素等吸附剂将细胞吸附到表面上使之固定化。这是一种最古老的方法,操作简单,反应条件温和,载体可以反复利用。但是结合不牢固,细胞易脱落。后者根据细胞在解离状态下可因静电引力(即离子键合作

2、用而固着于带有行医电荷的离子角化剂上,如DEAE.纤维素、DEAE.sephadex、CM.纤维素等。利用细胞的表面吸附能力,早在1820年,就有人用此法由酒精生产“速酿酸”。接下来有人用此生产啤酒、酒精,生化药物和用于污水处理等方面。 图1.2各种固定化细胞方法示意图以及每种类型适宜的模式1.2Scheme ofthe different types ofimmobilization techniquesFigand the most suitable model for each case2共价结合法共价结合法是细胞表面上功能团和固相支持物表面的反应基团之间形成化学9 2固定化细胞细胞各和

3、颗粒材料性能实验研究将不同配方的载体分别置于盛有发酵培养基的三角瓶中,放置6天以后取出,测量其机械强度的变化,结果显示海藻酸钠含量高的载体前后机械强度变化较大,即易发生溶胀破碎现象。而PVA和海藻酸钠为9:1混合的载体前后机械强度变化相对小的多,因而结构最稳定。2.4.5不同直径包埋颗粒性能比较对于不同直径的微胶珠,由扩散实验数据计算的扩散系数如表2.7所示。从表中可以看出,扩散系数随凝胶颗粒直径的增加而增加。也就是说,在影响扩散系数的其他参数,诸如成胶珠材质、反应溶液浓度、反应时间等因素确定以后,得出扩散系数随直径的增加而增加。扩散系数越大,越有利于养分的传递,所以,计算结果表明微胶珠直径应

4、大些为佳,但直径太大则可能存在静态培养过程中培养基不能完全浸没胶珠,或者动态培养时难以使微胶珠悬浮等问题,所以适宜的凝胶颗粒直径应选在4mm左右。表2.7不同凝胶中葡萄糖的有效扩散系数diffusion coefficient ofglucose in different gel spheres.Table2.7The effective粒径/肌肌(乙cJ2/g100m/一PVA:海藻酸钠见/x10-4cm2min一2.4.6载体颗粒内部结构观察结果 图2.9在光学显微镜下颗粒内部结构观察结果(1002.9The picture offramework in immobilized spher

5、e with optical microscope(X100Fig37重庆大学硕士学位论文 图2,10光学显微镜下颗粒冷冻之后切片观察结果(100immobilizationFig2.10The picture offramework in chilledsphere with optical microscope(100光学显微镜下放大100倍观察结果图2.9和图2.10是将固定化载体凝胶颗粒切片以后在光学显微镜下放大100倍观察的结果。图2.9室温保存,图2.10冷冻以后,有文献【521报道固定化材料冷冻以后可以防止切片时对载体结构的破坏,便于观察真实的结果。通过用光学显微镜的观察结果,发

6、现由于光学显微镜自身放大倍数和分辨率的影响,即使通过调焦及调整放大倍数或将样本冷冻处理等对载体内微通道进行观测也很难达到理想效果。 图2.11电子显微镜下颗粒内部结构观察结果(x3000Fig2.1l Thepicture offrameworkinimmobilized spherewith electronmicroscope(30002固定化细胞细胞备和颗粒材料性能实验研究 图2.12电子显微镜下颗粒内部结构观察结果(x3000offramework in immobilized sphere with electron microscope(x3000 Fig2.12The pictu

7、re 图2.13电子显微镜下颗粒内部结构观察结果(10000Fi92.13Thepictureofframeworkinimmobilized spherewith electronmicroscope(x10000颗粒内部不同位置电子显微镜切片观察结果图2.1l和图2.12是固定化载体在电子显微镜下放大3000倍两个不同位置拍摄的结果。图2.13是载体内任意位置放大10000倍的观察结果。从这三幅图上可以清晰地看出,以聚乙烯醇为载体的凝胶粒呈多孔性海绵状,网格比较密集,结构比较稳定。共吸水性和散水性强,传质效果好,是一种通透性很好的载体。从图2.13上还可以看出,载体内微孔平均孔径约只有1微米。孔与孔之间相互连通,孔道间壁厚比孔径小的多,但