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摘 要

随着化石燃料的大规模使用，人类得到了飞快发展，但也带来了如能源短缺，环境污染，温室效应等严重问题。CO₂是最主要的温室气体，但也是最廉价的C1资源。将丰富的CO₂资源转化为有用的生物燃料，不但可以缓解化工产品的短缺情况，而且还可以提高能源利用效率，减少环境污染达到良性的能源利用循环。生物电化学因可同时实现污染治理、零碳排放、CO₂捕捉、生物柴油及藻体残渣等有价回收的多重功效，具有广阔的应用前景。

本课题主要研究的是微生物固定二氧化碳，主要借助生物电化学系统来提高产乙酸菌CK的乙酸产量，重点从微生物固定二氧化碳反应器构建、影响微生物固定二氧化碳工艺优化这两个方面着手，以期为微生物固定二氧化碳提供科学依据。首先通过测量OD值绘制生长曲线分析出CK菌的最佳接种期；其次通过对不同碳源，电位与电压对提高乙酸产量的对比和影响产量波动的因素，加电子介体与自然驯化四个方面进行探索研究。

最后发现在电压的作用下阴极的CK菌能很好的利用CO2耦合H2合成乙酸。通过匀速搅拌的方式可消除造成产量波动较大的因素。并可通过自然驯化得到可利用电子的产乙酸菌但整个周期较长，相比较加电子介体效率更高。

关键词：CO₂ 生物电化学 乙酸 反应器构建 工艺优化

A preliminary study of microbial CO2 fixation

Abstract

With the massive use of fossil fuels, human development has been fast, but it also brings such as energy shortages, environmental pollution, global warming and other serious problems. CO₂ is the main greenhouse gas, but it is also the cheapest C1 resources. The CO₂-rich resources into useful biofuels, not only can ease the shortage of chemical products, but also can improve energy efficiency and reduce environmental pollution virtuous cycle energy use. Bioelectrochemical can simultaneously achieve due to pollution, zero carbon emissions, CO₂ capture, bio-diesel and other valuable algae residues recovered multiple effects, has broad application prospects.

The main topic of research microbial fixed carbon dioxide, the main means of biological systems to improve the electrochemical production of acetic acid Acetogens CK, focusing on construction of a fixed carbon dioxide from microbial reactor, microbial carbon dioxide fixation process optimization of these two aspects, with a view to microbial fixed carbon to provide a scientific basis. First, the optimal growth curve analysis of CK inoculated bacteria by measuring the OD; followed by different carbon sources, and the voltage potential to improve the contrast and the factors affecting the yield of acetic acid production fluctuations, plus electron mediator and natural acclimatization four exploratory research.

Finally found the role of the cathode voltage CK bacteria can make good use of CO₂ coupled H₂ acetic acid. By way of constant agitation to eliminate fluctuations caused by production factors. May be obtained using electron Acetogens the longer it by natural acclimation period, compared to the higher efficiency of the electron mediator added.

Keywords: CO₂，bio-electrochemical， Acetic acid，Reactor build，Process Optimization.

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 5

1.1二氧化碳与环境问题 5

1.2微生物对CO₂的固定 5

1.2.1 固定CO₂的微生物种类 5

1.3微生物固定CO₂的方法 6

1.4 微生物电合成的工作原理 7

1.5微生物固定二氧化碳的应用前景 7

1.6．本课题主要研究内容 8

第二章 实验材料与方法 9

2.1实验材料 9

2.1.1主要试剂及仪器 9

2.1.1.1研究微生物菌种 9

2.1.1.2主要试剂 9

2.1.2实验装置 11

2.2实验方法 11

2.2.1产乙酸菌CK的活化及二级培养 11

2.2.2实验装置的搭建 12

2.2.2.1.碳毡的处理 12

2.2.2.2阴、阳极室溶液 13

2.2.2.3微生物固定二氧化碳实验 13

2.2.3测定指标及方法 13

2.2.3.1．乙酸的测定 13

2.2.3.2.电流的测定 13

2.2.3.3、其他指标的分析方法 14

第三章 结果与讨论 15

3.1产乙酸菌的生长曲线（37度） 15

3.2不同碳源对于CK产乙酸的影响 16

3.3研究外加电压和电位对CK产乙酸的影响 16

3.4研究搅拌对于CK合成乙酸的影响 17

3.5.CK在不加电子介体的情况下利用CO₂的探索 18

第四章 结论与展望 20

4.1结论 20

4.2 展望 20

参考文献 22

致谢 25

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