[發(fā)明專利]利用膜萃取促進微生物電催化二氧化碳合成乙酸的方法

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• 申請日: 2022-04-09
• 公開（公告）號: CN114686909A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設計）人: 駱海萍;劉森;劉廣立;張仁鐸
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學
• 主分類號: C25B3/07
• 分類號: C25B3/07;C25B3/26;C25B9/21;C12P7/54
• 代理公司: 深圳科灣知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 44585
• 代理人: 李曉林

1.利用膜萃取促進微生物電催化二氧化碳合成乙酸的方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：組裝三室反應器，陰極室和萃取室之間用離子交換膜隔開，其中實驗組用陰離子交換膜，對照組用陽離子交換膜；萃取室和陽極室都用陽離子交換膜隔開，將培養(yǎng)好的菌液倒入50mL的離心管中進行離心(6000rpm，5min)，倒掉上清液后，量取40mL陰極液與離心管中沉淀充分混合，然后倒入陰極室，完成陰極室接種，再將配置好的溶液基質(zhì)對應注入萃取室和陽極室，注入的溶液體積均為15mL，完成三室反應器的構(gòu)建；

步驟2：陰極室通入純CO₂氣體5min為產(chǎn)乙酸菌群提供充足碳源，測定陰極室pH，然后再通入N₂/CO₂氣體5min以除溶解氧；為了防止反應器產(chǎn)生過多的甲烷，往氣袋中通入2mL乙炔并與陰極室連通，最后對反應器外加2.4V的電壓并放入32℃的生化培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)；采用多通路電壓數(shù)據(jù)采集器以實時監(jiān)測反應器的產(chǎn)電情況。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用膜萃取促進微生物電催化二氧化碳合成乙酸的方法，其特征在于：所述步驟1中陰極采用碳氈電極(直徑×厚度＝3cm×3mm)，陽極采用定制的銥鉭涂層鈦板(長度×寬度×厚度＝6cm×6cm×0.5cm)，兩電極之間的距離為5.5cm；陰極室的圓柱玻璃管連接5mL氣袋；外加電壓為2.4V，陰極連接外電阻10Ω，采用多通路電壓數(shù)據(jù)采集器實時采集反應器產(chǎn)生的電壓。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用膜萃取促進微生物電催化二氧化碳合成乙酸的方法，其特征在于：陰極材料碳氈預處理方法的具體流程為：

將其浸泡于1mol/L的氫氧化鈉溶液中，并置于電加熱器上加熱煮沸30min；用去離子水充分沖洗后，再將其浸泡于1mol/L的鹽酸溶液中，并置于電加熱器上加熱煮沸30min；用去離子水充分沖洗后，將其浸沒在去離子水中，并置于電加熱器上加熱煮沸30min；取出晾干后，用鈦絲環(huán)繞備用。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用膜萃取促進微生物電催化二氧化碳合成乙酸的方法，其特征在于：所述步驟1中萃取室溶液的無機鹽成分與陰極室相同(無微量元素溶液和維生素溶液)，且鹽濃度為陰極液的四倍，此外還需加入卡馬西平和環(huán)丙沙星(均為40mg/L)以抑制異養(yǎng)微生物生長，最后滴加磷酸將pH調(diào)至2.0；陽極室基質(zhì)為7.2g/L的Na₂SO₄溶液，并滴加硫酸將pH調(diào)至2.0，以確保足夠的初始質(zhì)子遷移通過陽離子交換膜。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用膜萃取促進微生物電催化二氧化碳合成乙酸的方法，其特征在于：陰極室接種的微生物是產(chǎn)乙酸混菌。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用膜萃取促進微生物電催化二氧化碳合成乙酸的方法，其特征在于：控制初始條件為25—35℃、pH為7。

7.利用膜萃取促進微生物電催化二氧化碳合成乙酸的裝置，其特征在于：適用于權(quán)利要求1-6任意一項所述的利用膜萃取促進微生物電催化二氧化碳合成乙酸的方法。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用膜萃取促進微生物電催化二氧化碳合成乙酸的裝置，其特征在于：包括外加電源(1)，陰極碳氈(2)，陰極室(3)，萃取室(4)，陽極室(5)，銥鉭涂層鈦板陽極(6)，陽離子交換膜(7)，陰離子交換膜(8)，氣袋(9)。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用膜萃取促進微生物電催化二氧化碳合成乙酸的裝置，其特征在于：適用于從陰極液中提取回收乙酸并促進陰極微生物合成乙酸。