在膜生物膜中研究质量转移和反应工程特征使用Cupriavidus necator H16
Burcu Akkoyunlu1,2, Sorcha Daly1,2,3, Federico Cerrone2,4,5
1School of Chemical and Bioprocess Engineering, University College Dublin, D04 V1W8 Dublin, Ireland.
Membranes
|December 22, 2023
概括
本研究描述了用于气体发酵的膜生物膜反应堆中的质量转移和反应工程. 研究结果揭示了生物膜特性如何影响基质利用,这对于优化生物反应器设计至关重要.
科学领域:
- 生物技术是生物技术.
- 环境工程 环境工程
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 膜生物膜反应器 (MBfR) 为废水处理和工业生物技术提供高效的无泡通风.
- 使用气态基质的气体发酵因基质溶解度低而受到限制,因此需要进行质量转移特征.
- 了解质量转移对于设计用于气体发酵应用的有效MBfR至关重要.
研究的目的:
- 测量和分析单管MBfR的质量转移速率和反应工程特性.
- 为了研究Cupriavidus necator H16在气体发酵MBfR中的行为.
- 确定生物膜特性如何影响气体基板利用和反应堆性能.
主要方法:
- 使用单管膜生物膜反应堆设置.
- 采用Cupriavidus necator H16作为模型微生物.
- 测量了质量转移率,氧气吸收率和基板利用率.
- 分析了随着时间的推移生物膜的生长,厚度和脱落动态.
主要成果:
- 在高雷诺斯数下,膜电阻在液体边界层上主导气体扩散.
- 生物膜生长速度在96小时后下降到超过260微米,在144小时后观察到脱落.
- 生物膜在72小时后从单基质限制过渡到双基质限制,改变了微生物活动局部化.
结论:
- 描述的质量转移和反应工程为气体发酵中的MBfR设计提供了关键数据.
- 库普里亚维杜斯 (Cupriavidus necator) H16生物膜表现出影响基质代谢和活动局部化的动态变化.
- 这种MBfR平台技术证明了工业生物技术应用的巨大潜力.
