عنوان پایان‌نامه
کشت ریز جلبک در مدول غشایی الیاف نازک تو خالی به منظور حذف دی اکسید کربن از جریان های گازی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1367.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60864
- تاریخ دفاع
- ۱۸ دی ۱۳۹۲
- دانشجو
- وحید مرتضایی کیا
- استاد راهنما
- امید توکلی
- چکیده
- هدف از انجام این پژوهش، مطالعه و بررسی تاثیر استفاده از فتوبیوراکتورهای غشایی الیافنازک توخالی بر روی رشد گونه Synechococcus elongatus در حالت کشت ناپیوسته و نیمهپیوسته، تحت تزریق غلظتهای مختلف CO2 میباشد. عملیات کشت در فتوبیوراکتورهای غشایی تماسدهنده شامل غشاهای الیافنازک توخالی پلیپروپیلنی معمولی(PP-MPB) و آبدوستشده(HPP-MPB) و فتوبیوراکتور غشایی-پاششی(MS-PB)، تحت شدت نور Lx3000 و دمای محیط انجام شده و در طول کشت ناپیوسته دبی گاز و مایع ثابت نگهداشتهشدهاست. آزمایشها تحت تزریق CO2 در غلظتهای 04/0%، 10% و 15% حجمی برای مدولهای تماسدهنده و 04/0% و 5% برای مدول غشایی-پاششی انجام شدهاند. بالاترین غلظت زیستتوده در فتوبیوراکتورهای تماسدهنده غشایی (g L-11/2)، بیشینه رشد مشخصه ( d-176/1) و مقدار بیشینه تثبیت بیولوژیکی دیاکسیدکربن ( g L-1 d-108/2)در حالت آبگریز و تزریق CO210% حاصل شد. اگرچه میزان تثبیت برای غشای آبدوستشده کمتر از حالت آبگریز بوده، اما میزان رسوبگذاری در سطح غشا نیز به‌مراتب کمتر بودهاست. برای فتوبیوراکتور غشایی-پاششی، بیشینه غلظت زیستتوده، رشد مشخصه و تثبیت CO2 به ترتیب (g L-1 24/2)،(d-1 5/2) و (g L-1 d-151/2)در CO25% بدست آمدهاست. در حالت کشت نیمهپیوسته، میزان رشد مشخصه متوسط ریزجلبک در PP-MPB، HPP-MPB وMS-PB به ترتیب (d-1 23/1)، (d-1 99/0) در CO210% و (d-1 37/1) در CO25% بدست آمدهاست. با توجه به نتایج حاصل‌شده، می‌توان نتیجه گرفت که فتوبیوراکتور تماس دهنده آبگریز برای کشت در درصدهای معمول CO2 در گاز دودکش (15%-10%) و فتوبیوراکتور غشایی-پاششی برای درصدهای پایینتر (5%-04/0%) مناسب میباشند. ضمن آنکه استفاده از غشاهای آبدوست شده منجر به کاهش رسوب زیستتوده بر روی غشاها شدهاست.
- Abstract
- The biofixation of carbon dioxide (CO2) by microalgae has been proven to be an efficient and economical method, mainly due to the photosynthetic ability of these microorganisms to use this gas as a source of carbon for their growth. The aim of this work was to study the effectiveness of hollow fiber membrane photobioreactors (HFMPB) on the growth of Synechococcus elongatus with the injection of different concentrations of CO2 in batch and semicontinuous mode. The cultures were carried out in different types of membrane photobioreactors, typical and hydrophilized Poly Propylene (PP) and membrane-sparger under 3000 Lx and none-controlled temperature. During batch cultivation of S. elongatus, gas and liquid flow rate were fixed at 25 ml.min-1 and 34.4 ml.min-1, respectively. The experiments were subjected to CO2 injections at concentrations of 0.04%, 10% and 15% (v/v) for Poly-propylene membrane photo-bioreactor (PP-MPB), Hydrophilized Poly-propylene membrane photobioreactor (HPP-MPB) and 0.04% and 5% for membrane-sparger photobioreactor (MS-PB). Semicontinuous cultures were carried out for experiments using batch cultures as a pre-culture medium. The highest concentration of biomass for batch culture in PP-MPB (2.1 g L-1), maximum specific growth rate (1.76 d-1) and CO2 biofixation (2.08 g L-1 d-1) were obtained in dry mode in culture with an injection of 10% (v/v) CO2. Although CO2 biofixation in hydrophilized membrane is less than hydrophobic PP membrane but biomass fouling on membrane surface was further decreased. Maximum biomass concentration, CO2 biofixation and specific growth rate was 2.24 g L-1, 2.5 d-1 and 2.51 g L-1 d-1 for MS-PB, in 5% (v/v) CO2, respectively. In semicontinuous mode, growth rate for PP-MPB and MS-PB was increased by increase in liquid flow rate although in the case of HPP-MPB a little change was observed. Mean specific growth rate in PP-MPB, HPP-MPB and MS-PB was 1.23 d-1, 0.99 d-1 in 10% CO2 (v/v) and 1.37 d-1 in 5% CO2 (v/v), respectively. It can be concluded that PP-MPB is capable for carbon biofixation in high level of CO2 content of flue gas (approximately 10-15%) and MS-PB can be considered as an alternative for gas streams with low content of CO2 (below 5%).
