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ChineseJournalofBioprocessEngineering
Vol.10No.6
Nov.2012
doi:10.3969/j.issn.1672-3678.2012.06.007
STUM
:2012-02-10
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:1672-3678(2012)06-0034-04
IronmodifiedzeoliteefectsonimmobilizationefficiencyofClostridium
acetobutylicumXY16andfermentationperformance
LIZhigang1,WUHao1,JIANGMin1,WEIPing1,CHENXiaopeng1,SUNBaijun1,GUOTing2
(1StateKeyLaboratoryofMaterialsOrientedChemicalEngineering,ColegeofBiotechnologyandPharmaceuticalEngineering,
NanjingUniversityofTechnology,Nanjing210009,China;2.SugarcaneResearchInstituteofGuangzhou,SugarcaneBiorefinery
andImprovementLaboratoryofGuangdongProvince,Guangzhou510316,China)
Abstract:TheimmobilizationeficiencyofClostridiumacetobutylicumXY16byfourinorganicironsalt
modifiedzeolitecariersandtheirefectsonbutanolproductionwereinvestigated.Resultsshowediron
zeoliteimmobilizedeficiencybeterthanunmodifiedzeoliteandFe3+modificationwasbeterthanthatof
Fe2+,andmodifiedzeolitewithfericchlorideisthebestabsorptioninteraction.WhenFe3+zeoliteaddi
tioninfermentatorwas180g/L,theimmobilizationeficiencywas87%.Theefectsofthezeoliteload
ingamountofFe3+onbutanolfermentationwerecompared.WhenthezeoliteloadingamountofFe3+was
60mg/gandglucoseconcentrationwas60g/Linfermentationmedium,theconcentrationofbutanolwas
135g/L,totalsolventwas20g/Landsolventproductivitywas0385g/(L·h),thusitwasincreased
by95%,103% and40% thanthefermentationresultsbyfreecels.
Keywords:butanol;immobilizedcarier;iron;modifiedzeolite;fermentation
q8#Ö78-ïYó.Û¯WA01
[1],
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Clostridiumacetobutylicum
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K2HPO41,KH2PO41,FeSO4·7H2O01;pH60。
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(g/L):CH3COONH422,K2HPO4
05,KH2PO4 05,MgSO402,MnSO4001,FeSO4·
7H2O001,NaCl001,®ã1,C6H12O660;pH65。
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Fe2(SO4)3
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ClostridiumacetobutylicumXY16
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C.acetobutylicumXY16
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Table1 Efectsofferricmodifiedzeolitesoneficiencyofimmobilizationof
C.acetobutylicumXY16andfermentation
ÁW
ρ(DCW)/
(g·L-1)
/
%
ρ(q8)/
(g·L-1)
ρ(I<=)/
(g·L-1)
Zeta
~
/
mV
FeCl2zeolite 049 728 121 179 -2015
FeSO4zeolite 051 717 119 176 -2198
FeCl3zeolite 024 867 126 187 -1827
Fe2(SO4)3zeolite 038 788 122 182 -1933
G
059 672 121 176 -258
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180 112 171
22 Fe3+zeolite^
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C.acetobutylicumXY16
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K
Fe3+zeolite
ÎÏ
60~200g/L
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72h,
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2。
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2 Fe3+zeolite^
_1
C.acetobutylicumXY16
²µ|^£Z
Table2 EfectsofdosageofFe3+zeoliteoneficiency
ofimmobilizationofC.acetobutylicumXY16
andfermentation
G
[J
/
(g·L-1)
ρ(DCW)/
(g·L-1)
/
%
ρ(q8)/
(g·L-1)
ρ(I<=)/
(g·L-1)
60 072 449 120 172
100 045 654 122 176
140 033 756 124 185
180 017 870 129 187
200 016 874 131 188
240 016 874 132 189
nÏ
130 117 170
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2
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K
Fe3+zeolite
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á
á
180g/L,
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Fe3+zeolite
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,
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áÃ
189g/L,
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:
Fe3+zeolite
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180g/L。
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Fe3+
1
Cacetobutylicum
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K
Fe3+
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43~91mg/g
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FeCl3ze
olite
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,
áJ4
180g/L,
Ã5-
72h,
B
3。
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3
S
:
Y
Fe3+
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43mg/g
á
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60mg/g,
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Fe3+zeolite
CacetobutylicumXY16
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CacetobutylicumXY16
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Fe3+1CacetobutylicumXY16
²µ`^£Z
Table3 EfectsofzeoliteloadingamountofFe3+onthe
eficiencyofimmobilizationofCacetobutylicum
XY16andfermentation
Fe3+
à
ÁJ
/
(mg·g-1)
ρ(DCW)/
(g·L-1)
/
%
ρ(q8)/
(g·L-1)
ρ(I<=)/
(g·L-1)
43 055 693 120 176
51 039 782 122 179
60 023 871 124 185
82 021 883 129 187
91 020 888 130 189
G
061 659 121 176
nÏ
179 117 170
u
Fe3+zeolite
YCÞ
,
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(0187g/L)
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(0546g/L)
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,
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026g/g
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031g/g,
¡g
19%,
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1233g/L
¡g
135g/L,
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462mmol/(g·h)
¡
g
174mmol/(g·h),
I<=HJä³$
1814g/L
¡gÃ
20g/L。
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14h,
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M$
0803g/(L·h)
¡gÃ
1058g/(L·h),
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32%,
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0275g/(L·h)
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0385g/(L·h),
áá
40%。
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Fe3+zeolite
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,
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G
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1 CacetobutylicumXY16
®¯°^
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CacetobutylicumXY16
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,
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Fe2+,
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Fe3+
Jl
60mg/g
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,
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n
2 Fe3+
CacetobutylicumXY16
°^
Fig.2 BatchfermentationofCacetobutylicum
XY16immobilizedbyFe3+zeolite
3O
。
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180g/LFeCl3zeolite°|
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,
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87%,
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257%,
q86J4
135g/L,
I
<=Sl
20g/L,
I<=YA6M4
0385
g/(L·h),
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95%、
103%
/
40%。
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