[發(fā)明專利]使用中空纖維膜的用于培養(yǎng)微藻類的光生物反應(yīng)器有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201110264588.8 | 申請(qǐng)日： | 2011-09-08 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN102776117A | 公開（公告）日： | 2012-11-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 鄭范錫;林珠煥;高大英;河秀鉉;李愿培;裵臣泰 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社;明知大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力團(tuán) |
| 主分類號(hào)： | C12M1/00 | 分類號(hào)： | C12M1/00;C12M1/02 |
| 代理公司： | 北京尚誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322 | 代理人： | 龍淳;李巍 |
| 地址： | 韓國(guó)*** | 國(guó)省代碼： | 韓國(guó);KR |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 使用 中空 纖維 用于 培養(yǎng) 藻類 生物反應(yīng)器 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種使用中空纖維膜的用于培養(yǎng)微藻類的高速光生物反應(yīng)器。更具體地，本發(fā)明涉及使用中空纖維膜的用于培養(yǎng)微藻類的高速光生物反應(yīng)器，其能夠通過(guò)增加在培養(yǎng)基中的二氧化碳的飽和率而促進(jìn)微藻類的生長(zhǎng)并使二氧化碳的固定最大化。
背景技術(shù)
已經(jīng)進(jìn)行了各種嘗試以解決與全球變暖和化石燃料消耗相關(guān)的全球性的環(huán)境問(wèn)題。在這些嘗試的一些中是通過(guò)利用微藻類的光合作用生物學(xué)地減少CO2并產(chǎn)生生物柴油的方法，其已被證實(shí)具有如下優(yōu)勢(shì)：其可在正常溫度和壓力實(shí)現(xiàn)且以自然碳循環(huán)為基礎(chǔ)。因此，該方法被視作用于減少溫室氣體的最實(shí)用的解決方案。
為了使基于微藻類的光合作用的技術(shù)成為成功的解決方案，應(yīng)該選擇具有優(yōu)異CO2吸收能力的微藻類，并且須研發(fā)用于培養(yǎng)它的光生物反應(yīng)器。通常，可以將用于培養(yǎng)微藻類的常規(guī)設(shè)備分為外蕩(open?pond)系統(tǒng)和封閉系統(tǒng)。由于外蕩系統(tǒng)使用開放溝渠或池塘，初始投資費(fèi)用就相當(dāng)?shù)汀Ｈ欢驗(yàn)槊繂挝幻娣e生產(chǎn)力也低且難以控制養(yǎng)分量、溫度、pH和針對(duì)微藻類的生長(zhǎng)必需的其它因素，需要大的安裝空間。
為了克服與外蕩系統(tǒng)相關(guān)的問(wèn)題，有時(shí)使用封閉系統(tǒng)以允許微藻類在小型反應(yīng)器中以高密度生長(zhǎng)，因此封閉系統(tǒng)可被活躍地研究。典型地，這些用于培養(yǎng)微藻類的現(xiàn)有設(shè)備由養(yǎng)分供應(yīng)器、微藻光生物反應(yīng)器和采集器組成。養(yǎng)分供應(yīng)器供應(yīng)針對(duì)微藻類的生長(zhǎng)必需的養(yǎng)分和水，并且微藻光生物反應(yīng)器允許微藻類使用天然光/人造光光合作用以便于固定CO2。采集器，如其名稱所示，移出生長(zhǎng)的微藻類。
在這些構(gòu)件中，實(shí)際實(shí)現(xiàn)CO2固定的微藻光生物反應(yīng)器是生物學(xué)CO2固定方法的核心元件。通常，微藻類需要9-10天從初始濃度生長(zhǎng)至最終濃度。微藻類生長(zhǎng)得這么慢是因?yàn)镃O2氣體簡(jiǎn)單地通過(guò)起泡方法被注入反應(yīng)器，由此因CO2在水中的低溶解度而不能保證CO2與微藻類長(zhǎng)的接觸時(shí)間。因此，在培養(yǎng)基中停留時(shí)間短。另外，由于從培養(yǎng)基中釋放的氣體不完全無(wú)CO2，需要另外的收集裝置以再使用來(lái)自培養(yǎng)基的氣體。而且，由于培養(yǎng)基和微藻類應(yīng)該分離地管理，所以在水的再使用和微藻類的采集中也會(huì)有問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及提供一種使用中空纖維膜的用于培養(yǎng)微藻類的高速光生物反應(yīng)器，其能夠促進(jìn)微藻類的生長(zhǎng)并通過(guò)使用具有大的膜表面積的中空纖維膜而使二氧化碳最大化，由此增加在培養(yǎng)基中的二氧化碳的飽和率。
在一個(gè)一般方面，本發(fā)明提供使用中空纖維膜的用于培養(yǎng)微藻類的高速光生物反應(yīng)器，其包括用于培養(yǎng)微藻類的反應(yīng)器主體、用于將二氧化碳供應(yīng)至在反應(yīng)器主體中的培養(yǎng)基中的中空纖維膜模件、用于循環(huán)培養(yǎng)基的培養(yǎng)基循環(huán)泵、和用于去除在培養(yǎng)基中產(chǎn)生的泡沫的消泡器。
反應(yīng)器主體可以配備有分離膜，其分離混合有微藻類的微藻類-混合的培養(yǎng)基和包括從中空纖維膜模件供應(yīng)的二氧化碳的循環(huán)培養(yǎng)基，并將包括在循環(huán)培養(yǎng)基中的二氧化碳通過(guò)濃度梯度轉(zhuǎn)移至微藻類-混合的培養(yǎng)基。
設(shè)置在反應(yīng)器主體外側(cè)的光源可以配置成將具有活化光合作用的波長(zhǎng)的光照射入反應(yīng)器主體中。而且，可以將一個(gè)或更多個(gè)攪拌器設(shè)置在反應(yīng)器主體中，以保證微藻類的流動(dòng)性。
更具體地，分離膜可以具有大小為約0.4μm或更小的孔，以阻斷微藻類的移動(dòng)。中空纖維膜模件的中空纖維膜可以是具有大小為約0.1μm或更小的孔的疏水膜。中空纖維膜模件的中空纖維膜也可以是孔隙率為約10-40％的膜。
而且，可以將另一個(gè)中空纖維膜模件設(shè)置在中空纖維膜模件和反應(yīng)器主體之間，并且另一個(gè)中空纖維膜模件的氣體入口可以與中空纖維膜模件的氣體出口連接以增加二氧化碳與培養(yǎng)基的接觸時(shí)間。
由于根據(jù)本發(fā)明的使用中空纖維膜的高速光生物反應(yīng)器能夠?qū)⑽⒃孱愐愿咚偕L(zhǎng)所必需的CO2供應(yīng)至培養(yǎng)基，并能使用分離膜從無(wú)微藻類的培養(yǎng)基中分離微藻類-混合的培養(yǎng)基，供應(yīng)養(yǎng)分并去除有害物質(zhì)就很容易，由此促進(jìn)微藻類的生長(zhǎng)。而且，通過(guò)模塊化，放大是可能的，并且可以使微藻生長(zhǎng)和二氧化碳固定最大化。
下文將描述本發(fā)明的上述和其它的方面和特征。
附圖說(shuō)明
現(xiàn)在將參考本發(fā)明的某些示例性實(shí)施方式來(lái)詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)，其在所附附圖中說(shuō)明，下文給出的這些實(shí)施方式僅僅用于說(shuō)明，因此不是對(duì)本發(fā)明的限制，其中：
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