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合成气主要用作化工原料,制备生物燃料及化学品(如甲烷、氢气、乙醇和乙酸盐)。其利用多为化学催化法,但催化剂选择性差,易受合成气中硫污染,温度和压力高,合成气组分比固定。厌氧微生物也可实现合成气转化,其条件温和,更加节能,酶特异性强,产物收率高,副产物少,无需固定的CO/H2比。氢气作为可再生能源,可用于冶金,燃料电池和有机合成等。乙酸在化学品(酯类等)制备方面应用广泛。本课题利用厌氧微生物研究合成气的定向转化,为获得H：和高附加值的乙酸提供环保可行的路线。首先,考察了不同温度下混合微生物转化CO的代谢产物。结果表明,利用剩余污泥,以CO作底物,中温发酵有利于生成乙酸；高温发酵主要生成H2。其次,考察了高温混合微生物实现合成气中CO制氢的工艺特性及微生物学机制。分别以剩余污泥和厌氧颗粒污泥为接种物,结果表明,后者转化CO制氢的能力更强。比较了不同pH、预处理法和CO分压对产氢的影响。结果表明,与pH=5.5相比,7.5更适合CO制备H2。对比氯仿、BES和热处理方法,结果发现,氯仿有效抑制了产甲烷菌和同型产乙酸菌。当CO分压高达0.4 atm时,能最大程度转化为H2,连续重复试验稳定性较好。最后,利用UASB反应器研究了连续产氢的稳定性。结果表明,反应器产氢稳定性好,气体回流使CO的利用率提高48%。接着采用16S rRNA基因高通量测序技术,研究了微生物群落。仅1%的微生物(Desulfotomaculum)是已知利用CO的细菌,44%的不能进行生物学分类,这些或许是驯化的能够利用CO的微生物,表明目前对利用CO的微生物的认识有限。最后,考察了中温混合微生物实现合成气定向产乙酸的特性,首次提出中温污泥发酵产酸与合成气发酵产酸相耦合。探究了pH、进气组成和方式对耦合产酸的影响。以CSTR为厌氧反应器,pH控制为9.0,驯化出耗CO产乙酸菌,20%的CO转化为乙酸,也产生了甲烷。所以提高pH到9.5,以CO和H2为基质,结果表明,乙酸产量增加,23%的合成气生成乙酸,但44%转化为甲烷。最后pH调到10,用于产乙酸的合成气增大至26%,而41%的合成气转化为甲烷。气体回流后无甲烷产生,49%的合成气被消耗产生乙酸,这可能是降低了CO分压。