光强和pH调节对普通小球藻培养细胞密度影响的实验研究

摘要

规模化培养微藻的细胞密度是影响微藻生物柴油成本的关键因素之一。已有研究表明，调节藻液pH值和外界光强水平能够提高微藻培养的细胞密度。本文工作主要包括，以普通小球藻(Chlorella vulgaris, FACHB-1227)为研究对象，在光照培养箱中培养，以细胞密度和藻液pH变化为检测指标，实验研究了外界光强、pH值及其调节方法对微藻细胞增殖的影响。另外，基于课题组前期设计的相切套管内置沿程曝气光生物反应器的概念性结构，进行了实验管段的设计加工，初步实验了其微藻培养性能，并分析了其循环周期特性。
　　光照培养箱中采用250mL BG11培养基在500mL锥形瓶中培养普通小球藻20天。其中设定3个光强水平（3960，7920，和11920lux）、4个pH值（7，8，9和10）和2种pH调节方法（恒定pH调节和只调初始pH值）。结果表明：（1）本实验条件下，恒定pH调节方式下，在各个pH水平下，均是7920lux光强对细胞增殖更有利，且恒定pH为10下，7920lux光强下细胞密度较11920lux光强下高出29.7％；在初始pH调节下，在各个pH水平下，3960lux光强下普通小球藻细胞密度积累最高。（2）pH恒定调节时，相同光强水平下，均是pH为10条件下的细胞密度最高；且恒定pH为10下，藻液pH在10到10.5间波动，为小球藻生长的最适pH范围。（3）本实验条件下，7920lux光强且恒定pH为10组细胞密度最高，达到16.99477×106个/mL，比该光强下初始pH10组高出56.7%；而在7920lux光强下，初始pH为7下的细胞密度比恒定pH调节为7下的密度高出34.7%；保持藻液pH在其最适生长范围内的恒定调节对小球藻的细胞增殖最有利。
　　在相切套管内置沿程曝气光生物反应器中，以普通小球藻(Chlorella vulgaris, FACHB-1227)为研究对象，在BG11培养基、3960lux光强及10L/min的曝气流量下培养10天，并以培养过程中细胞密度、藻液pH值和溶氧量变化为检测指标。结果表明，培养末期细胞密度为2.7×106个/mL，藻液溶氧量在培养过程中一直在7.0-7.3 mg/L间波动，且藻液pH从初始值7.5±0.1波动到9.0附近。经模型分析知，在相切套管反应器中，藻液循环周期较长，宜适当提高曝气流量以获得更好的培养效果。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1微藻生物柴油的研究背景

1.2微藻生物柴油的研究思路

1.3影响微藻生长的主要因素

1.4微藻培养系统及其发展

1.5本文工作的研究意义和内容

第二章 光照强度、pH及pH调节法对普通小球藻生物积累的影响

2.1材料与方法

2.2实验结果与讨论

2.3本章小结

第三章 新型光生物反应器的设计加工及微藻培养的初步实验

3.1相切套管内置曝气光生物反应器的设计

3.2相切套管光生物反应器中的流场传质模拟分析

3.3相切套管光生物反应器的加工及微藻培养实验台

3.4相切套管反应器微藻培养的初步实验

3.5本章小结

第四章 光生物反应器光暗循环参数的初步分析

4.1气升式光生物反应器循环周期的计算方法

4.2同轴套管循环周期计算

4.3相切套管式反应器循环周期估算

4.4本章小结

第五章 全文总结与展望

5.1全文总结

5.2工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢