微生物与废物资源化ppt课件.ppt

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1、第十二章微生物与废物资源化微生物湿法冶金微生物冶金的发展微生物浸矿原理冶金用浸矿微生物微生物浸矿的影响因素微生物浸矿工艺9菌体与矿物表面的相互作用影响吸附效率的因素主要有：１）菌体的生理状态２）菌体表面的电荷３）胞外聚合物的影响10菌体内氧化还原酶的作用浸出菌的呼吸链上，电子传递部位在细胞质膜上按特定部位排列。细菌体内存在的这种氧化酶氧化系统及其决定的氧化还原反应，都与呼吸链偶联，推动ＡＴＰ的合成，提供细菌生理活动能量。11浸矿微生物目前大多数为化能自养型细菌，耐酸，在ｐＨ值小于１时仍能生存。以硫化细

2、菌为最常见。浸矿微生物可能存在的地点①矿山、矿堆、尾矿中流出的酸性水；②被开采的矿石；③温泉等。12冶金用浸矿微生物生物质能(biomassenergy)太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料微生物与可再生生物质能源太阳能生物质光合生物燃料酒精生物氢光合作用生物光解发酵制氢发酵产酒精太阳能固定生物柴油催化水解微生物制氢技术光解生物制氢直接光解生物制氢间接光解生物制氢发酵生物制氢光解制氢方法1.直接光

3、解技术（蓝藻）在厌氧条件下，可以利用氢作为电子供体用于二氧化碳的固定或释放氢气绿色植物、绿藻、蓝细菌等光合作用light6H2O+6CO2C6H12O6+6O2+能量光解与光合作用差别绿藻的光解作用产氢氢化酶hydrogenase2H++2eH2蓝细菌和光合细菌光解作用产氢固氮酶nitrogenaseN2+8H++8e-+能量2NH3+H2蓝藻光解水制氢机制氢酶基因Membrane-boundhydrogenaseIhynShynLisp2isp1Membrane-boundhydrogenas

4、eII(H2-uptake)hupShupLSolublehydrogenase(H2-production)hoxFHoxLHoxShoxUhoxE氧对氢酶的严重抑制，必须将光合放氧和光合放氢在时间上或空间上分开，可以通过部分抑制PSII光化学活性来实现：元素调控，如：硫、磷PSII抑制剂，如：DCMU、CCCP、FCCP代表性藻株有:Chlamydomonasreinhardtii产氢速率为：7.95mmolH2/L,100h.2.间接光解产氢（蓝细菌）固氮酶：催化还原氮气成氨，氢气作为副产物产生

5、吸氢酶：氧化由固氮酶催化产生的氢气可逆氢酶：能够氧化合成氢气发酵法生物制氢FermentativeH2Production产氢-产酸发酵细菌对碳水化合物的代谢途径N.Ren,B.Wang,J.C.Huang.1997,Biotech.&Bioeng.,54(5):4282H22CH3(CH2)2COOHButyrateCarbohydrate2CH3COCOHPyruvate2CH3COSCoA2ATP2ADP2FdH22Fd2CO22NAD+2NADH+H+2NADH+H+2NAD+2ADP2ATP

6、2CH3COOHAcetate2CH3CH2OHEthanol2CH3CH2COOHPropionate2CH3CHOHCOOHLactateC6H12O64NAD+4NADH+H+2NAD+2NADH+H+ATP2ATPADP2ADP4NAD+4NADH+H+2CO2C6H12O62H2产氢-产酸发酵原理经典生物产氢机理（一）Gray和Gest提出的梭杆菌型专性厌氧菌产氢TPP–ECH3COSCoAHSCoA丙酮酸脱氢酶CH3COCOOHCO22Fe2+8FeFd2Fe3+氢化酶2H+H2TPP-E

7、：含硫胺素焦磷酸的氧化还原酶CH3–COHTPP–E2e经典生物产氢机理（二）Gray和Gest提出的肠杆菌型兼性厌氧菌产氢Fd：铁氧还蛋白酶2eHCOOH2H+2Fe2+Fd2Fe3+氢化酶H2CO2CH3COCOOH丙酮酸-甲酸裂解酶CH3COSCoAHSCOA生物体内NAD+/NADH平衡调节释放H2的方式：NADH+H+NAD++H2Go=-21.84kJ/mol经典生物产氢机理（三）Tanisho提出产氢NADH平衡调节产氢发酵法生物产氢—H2理论产量C6H12O6+2H2O2CH3CO

8、OH+2CO2+4H2Kaliaetalsaid“Hydrogenisastrongcontenderasafuturefuel.Biologicalhydrogenproductionrangesfrom0.37to3.3mole-H2/mole-Glucoseand,consideringthehightheoreticalvaluesofproduction(4.0mole-H2/mole-Gglucose),itisworthexploringa