固定化氧化亚铁硫杆菌脱除硫化氢的研究
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摘要
随着经济的进一步发展以及环保法规日趋严格，对能源需求的进一步扩大，控制含硫物质的污染，加大环保力度，脱硫技术的开发和改进己成为国民经济及环保的迫切要求。生物脱硫由于具有很好的灵活性，很容易适应未来脱硫技术的需要和环保要求，发展迅猛。本文研究了利用氧化亚铁硫杆菌的间接氧化作用，通过固定化方法来增大细胞密度，使反应加速，实现连续化操作，从而得到较高的生产能力。构建了主要由固定床生物反应器和气体吸收塔组成的闭式循环脱硫装置，分别从菌种、反应器和吸收塔三方面进行了实验研究。
筛选出耐低pH1.8的T.f菌菌株，经过诱变处理后其氧化活性又有了一定的提高，氧化速率最大达到0.404g/lh，比选育前提高了28.6％。确定其最佳培养条件为摇床转速150r/min，温度30℃，装液量为100ml。
对选育出来的T.f菌用RSM法进行培养基的优化，培养基最佳浓度为(NH_4)_2SO_43.1296g/l，K_2HPO_40.5006g/l，MGSO_40.505g/l。在此培养基浓度下，进行培养得到了T.f菌生长动力学方程。
对诱变选育出的耐低pH的T.f菌进行固定化的研究，采用聚氨酯H-2软性填料作为固定化载体，利用吸附法固定化T.f菌，在pH 1.8，温度30℃时固定化效果较好，而吸附的沉淀相对较少，有利于生物反应器稳定长期的操作。构建了固定床生物反应器，研究了通气量、稀释率及培养基中底物和产物浓度对固定化细胞的影响，并得到固定床设计方程式和反应器出口浓度与反应器停留时间的关系式。
以鼓泡塔作为脱硫装置，考察了液气比、入口H_2S浓度和温度对H_2S脱除率的影响，得到吸收表观速率方程。研究了9K-还原液的循环利用问题，在适当调整液体pH值和适量添加9K培养基的基础上，T.f菌生长良好，还原液可以达到循环利用的目的，使其闭式循环连续化操作得以实现。
Along with the strength of environmental protection regulation and day by day requiring strictness of environmental protection,the development research of biodesulfurization technique has become the issue solved forwardly in environmental protection field. In this assignment,we use the indirect oxidation of Thiobacillus ferrooxidans(ab.T.f)We augmented the cell density and accelerated the reaction by immobilization technique,then the continuous operation was realized and the upper work capacity was obtained.In this thesis we studied parts of removing H2S in acidic industrial gas using T.f from bacterium,reactor and absorption tower.
In this thesis the T.f conserved in our laboratory was filtered and mutagenized in lower pH1.8.The maximum oxidation rate of Fe2+ was 0.404g/lh as more as 28.6% before mutagenized.The best condition of culture of T.f was the rotate speed is 150r/min,temperature is 30℃,liquid quantum is 100ml.
We studied the optimum concentration of culture of mutagenized T.f using RSM and the growth dynamics model. The optimum concentration of culture is (NH4)2SO4 3.1296g/l,K2HPO 40.5006 g/l,MgSO4 0.5059 g/1.
Using mutagenized T.f, we confirmed the optimum condition of immobilization. It is pH1.8 and temperature 30℃.The bacterium of absorption in carriers is more and the oxidation rate of Fe2+ increased 32.37% than before immobilization. The precipitation was decreased and this profited the continue operation of bioreactor.
We construced the fixed bio-reactor with H-2 soft filling as carrier and examined the influence of aeratin rate, dilution and the concentration of reactant and product in the culture medium and
obtained the dynamics model of the fix bed bioreactor.
We studied the removal of H2S in acidic industrial gas and studied the effects of liquid gas ratio,the concentration of H2S and temperature on the abatement efficiency of H2S.We obtained the apparent kinetic equation.We studied the adjustment of 9K reverting culture and we can realize continue and circulate operation of the bioreactor before adjusted the pH and added right 9K culture.
筛选出耐低pH1.8的T.f菌菌株，经过诱变处理后其氧化活性又有了一定的提高，氧化速率最大达到0.404g/lh，比选育前提高了28.6％。确定其最佳培养条件为摇床转速150r/min，温度30℃，装液量为100ml。
对选育出来的T.f菌用RSM法进行培养基的优化，培养基最佳浓度为(NH_4)_2SO_43.1296g/l，K_2HPO_40.5006g/l，MGSO_40.505g/l。在此培养基浓度下，进行培养得到了T.f菌生长动力学方程。
对诱变选育出的耐低pH的T.f菌进行固定化的研究，采用聚氨酯H-2软性填料作为固定化载体，利用吸附法固定化T.f菌，在pH 1.8，温度30℃时固定化效果较好，而吸附的沉淀相对较少，有利于生物反应器稳定长期的操作。构建了固定床生物反应器，研究了通气量、稀释率及培养基中底物和产物浓度对固定化细胞的影响，并得到固定床设计方程式和反应器出口浓度与反应器停留时间的关系式。
以鼓泡塔作为脱硫装置，考察了液气比、入口H_2S浓度和温度对H_2S脱除率的影响，得到吸收表观速率方程。研究了9K-还原液的循环利用问题，在适当调整液体pH值和适量添加9K培养基的基础上，T.f菌生长良好，还原液可以达到循环利用的目的，使其闭式循环连续化操作得以实现。
Along with the strength of environmental protection regulation and day by day requiring strictness of environmental protection,the development research of biodesulfurization technique has become the issue solved forwardly in environmental protection field. In this assignment,we use the indirect oxidation of Thiobacillus ferrooxidans(ab.T.f)We augmented the cell density and accelerated the reaction by immobilization technique,then the continuous operation was realized and the upper work capacity was obtained.In this thesis we studied parts of removing H2S in acidic industrial gas using T.f from bacterium,reactor and absorption tower.
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We construced the fixed bio-reactor with H-2 soft filling as carrier and examined the influence of aeratin rate, dilution and the concentration of reactant and product in the culture medium and
obtained the dynamics model of the fix bed bioreactor.
We studied the removal of H2S in acidic industrial gas and studied the effects of liquid gas ratio,the concentration of H2S and temperature on the abatement efficiency of H2S.We obtained the apparent kinetic equation.We studied the adjustment of 9K reverting culture and we can realize continue and circulate operation of the bioreactor before adjusted the pH and added right 9K culture.
引文
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