1.一种高效生物固定丁醇发酵尾气和工业环氧乙烷尾气的方法,其特征在于,包括如下步骤:
第1步,获得丁醇发酵尾气以及工业环氧乙烷尾气;
第2步,获得用于琥珀酸发酵的种子液;
第3步,获得用于生物固定丁醇发酵尾气以及工业环氧乙烷尾气的培养基;
第4步,将第1步中得到的丁醇发酵尾气以及工业环氧乙烷尾气以及第2步中得到的种子液供入培养基中,进行发酵,获得含有琥珀酸的发酵液。
2.根据权利要求1所述的高效生物固定丁醇发酵尾气和工业环氧乙烷尾气的方法,其特征在于,在一个实施方式中,种子培养基中包括:LB培养基,包括蛋白胨10 g/L, 酵母粉
5 g/L, and NaCl 5 g/L;在一个实施方式中,发酵培养基中按照每升计,包括:3.0 g 柠檬酸, 3.0 g Na2HPO4·7H2O, 8.0 g KH2PO4, 8.0 g (NH4)2HPO4, 0.2 g NH4Cl, 0.8 g (NH4)2SO4, 1.0 g MgSO4·7H2O, 10.0 mg CaCl2·2H2O, 0.5 mg ZnSO4·7H2O, 0.3 mg CuCl2·2H2O, 2.5mg MnSO4·H2O, 1.8 mg CoCl2·6H2O, 0.1 mg H3BO3, 1.8 mg Al2(SO4)3·5H2O, 0.5 mg Na2MoO4·2H2O, 16.1 mg 柠檬酸铁, 20.0 mg VB1, and 2.0 mg 生物素, 0.12 g甜菜碱, 100g/L葡萄糖。
3.根据权利要求1所述的高效生物固定丁醇发酵尾气和工业环氧乙烷尾气的方法,其特征在于,在一个实施方式中,第4步中进行发酵时,还包括:对丁醇发酵尾气以及工业环氧乙烷尾气构成的混合气体中的CO2含量进行调控的步骤;在一个实施方式中,所述的进行调控是指调控丁醇发酵尾气以及工业环氧乙烷尾气的体积比;在一个实施方式中,所述的进行调控是指将混合气体中的CO2含量调至95%-90%;在一个实施方式中,所述的丁醇发酵尾气中CO2含量为60%-80%,其余为H2;在一个实施方式中,所述的环氧乙烷副产物产生的脱水尾气CO2含量约为99%。
4.根据权利要求1所述的高效生物固定丁醇发酵尾气和工业环氧乙烷尾气的方法,其特征在于,在一个实施方式中,第4步中发酵温度是35-38℃,发酵时间控制在50-100h;在一个实施方式中,第4步中琥珀酸发酵菌株是E. coliBSM 209或琥珀酸高产工业大肠杆菌。
5.根据权利要求1所述的高效生物固定丁醇发酵尾气和工业环氧乙烷尾气的方法,其特征在于,在一个实施方式中,还包括:对第4步中获得的含有琥珀酸的发酵液中提取琥珀酸的步骤,包括以下步骤:S1,对发酵液采用微滤膜进行过滤处理;S2,对微滤的透过液采用超滤膜进行浓缩处理;S3,对超滤膜的透过液采用第一纳滤膜浓缩处理;S4,纳滤膜的浓缩液进行结晶、离心后,获得琥珀酸。
6.根据权利要求5所述的高效生物固定丁醇发酵尾气和工业环氧乙烷尾气的方法,其特征在于,在一个实施方式中,所述的微滤膜的平均孔径范围是50-200nm;在一个实施方式中,所述的超滤膜的截留分子量是5000-20000 Da;在一个实施方式中,所述的第一纳滤膜的截留分子量是200-400Da;在一个实施方式中,将超滤膜的浓缩液中加入絮凝剂进行絮凝处理,絮凝后的清液中加入二价金属盐离子,再送入第二纳滤膜进行过滤处理,使琥珀酸透过第二纳滤膜,采用反渗透膜对第二纳滤膜的透过液进行浓缩后,再进行结晶、离心处理,获得琥珀酸;在一个实施方式中,第二纳滤膜的截留分子量是400-800Da;在一个实施方式中,所述的二价金属盐离子是氯化镁或者氯化钙,加入量是1-5g/L。
7.一种高效生物固定丁醇发酵尾气和工业环氧乙烷尾气的装置,其特征在于,包括:
发酵罐(8),用于采用厌氧法进行琥珀酸的发酵;
环氧乙烷尾气通入口(6),连接于发酵罐(8)上,用于向发酵罐(8)中供入环氧乙烷生产尾气;
丁醇发酵尾气通入口(7),连接于发酵罐(8)上,用于向发酵罐(8)中供入丁醇发酵尾气;
微滤膜(9),连接于发酵罐(8),用于对发酵后的发酵液进行微滤处理,去除菌体和固体杂质;
超滤膜(10),连接于微滤膜(9)的渗透侧,用于对微滤膜(9)的渗透液进行超滤处理,分离蛋白和琥珀酸;
第一纳滤膜(11),连接于超滤膜(10)的渗透侧,用于对超滤膜(10)的渗透液中的琥珀酸进行浓缩;
结晶器(12),连接于第一纳滤膜(11)的截留侧,用于对第一纳滤膜(11)的浓缩液进行结晶;
离心机(13),连接于结晶器(12),用于对结晶产生的母液进行离心处理,获得琥珀酸。
8.根据权利要求7所述的高效生物固定丁醇发酵尾气和工业环氧乙烷尾气的装置,其特征在于,在一个实施方式中,超滤膜(10)的浓缩侧连接于絮凝槽(14),絮凝槽(14)用于对超滤膜(10)中获得的浓缩液进行絮凝处理,去除大分子蛋白和胶体;絮凝槽(14)上设有絮凝剂投加罐(15),用于向絮凝槽(14)中加入絮凝剂;
还包括:
第二纳滤膜(17),连接于絮凝槽(14)的清液侧,用于对絮凝槽(14)中得到的清液进行纳滤处理,使小分子蛋白和琥珀酸分离;在第二纳滤膜(17)的进料口上还连接有二价盐加入口(16),用于向进料口中加入二价盐;
反渗透膜(18),连接于第二纳滤膜的(17)的渗透侧,用于对第二纳滤膜(17)的渗透液进行浓缩处理;反渗透膜(18)的浓缩侧连接于结晶器(12)。
9.根据权利要求7所述的高效生物固定丁醇发酵尾气和工业环氧乙烷尾气的装置,其特征在于,在一个实施方式中,第一纳滤膜(11)的截留分子量是200-400Da;在一个实施方式中,第二纳滤膜(17)的截留分子量是400-800Da。
10.根据权利要求7所述的高效生物固定丁醇发酵尾气和工业环氧乙烷尾气的装置,其特征在于,在一个实施方式中,还包括:CO2 传感仪(1)、H2 传感仪(2)、pH 电极(3)、温度探头(4),分别连接于发酵罐(8)上,分别用于对发酵罐内的CO2、H2、pH和温度进行检测。