[发明专利]一种结合氧化亚氮生产聚羟基烷酸酯的方法

说明书

本发明公开了一种结合氧化亚氮生产聚羟基烷酸酯的方法，该方法为：在无氧环境下，往接种有活性污泥的反应器中通入氧化亚氮直至其浓度达到饱和，密封反应器进行聚羟基烷酸酯的合成；反应器中，合成聚羟基烷酸酯的底物为挥发性脂肪酸溶液。本发明方法利用各种挥发性脂肪酸作为碳源，在N₂O气体条件下高效合成PHA，当反应条件为pH值为8、合成温度为15℃时，PHA的合成产率和合成速率可得到很大程度地提高，本发明方法不仅能够实现温室气体N₂O的消纳，而且还能处理污水并合成得到生物塑料PHA，为减弱温室效应及城市污水的综合开发利用提供了一种新思路。

技术领域

本发明涉及一种结合氧化亚氮生产聚羟基烷酸酯的方法，属于环境保护和资源化利用技术领域。

背景技术

氧化亚氮(N₂O)作为全球三大温室气体之一，对温室效应有着重要影响。目前数据显示全球大气中N₂O的浓度不断攀升，且呈现出上升加剧的趋势，因此如何有效控制N₂O的产生、减少N₂O的排放已经成为全球的研究热点。虽然N₂O作为温室气体对人类生存环境存在诸多不利的影响，但是目前有研究显示N₂O可以作为一种潜在的资源被人们使用。

聚羟基烷酸酯(PHA)是一种胞内生物聚酯，可以作为细胞的碳源和能源物质储存于细胞内。与传统石化工业合成的塑料相比，PHA不仅具有与其相似的物理化学性质，还具有完全可生物降解性、生物相容性和热塑料塑性等性能，是替代合成塑料的理想材料，引起了生物科学领域和材料学领域越来越多的关注。目前采用细菌发酵法和基因工程法是工业合成PHA的主要方法，但这些方法操作成本高、工艺复杂，严重制约着PHA生产的市场化。近年来利用富含多种混合菌群微生物和丰富碳源的活性污泥生产PHA成为了研究热点，并且取得了很大的成果。此外，研究者们还发现，在反硝化脱氮过程中，多种微生物都可以将外界有机碳源转化成PHA存储于细胞内。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种结合氧化亚氮生产聚羟基烷酸酯的方法，该方法利用各种挥发性脂肪酸作为碳源，在N₂O气体条件下高效合成PHA。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种结合氧化亚氮生产聚羟基烷酸酯的方法，该方法为：在无氧环境下，往接种有活性污泥的反应器中通入氧化亚氮直至反应器中氧化亚氮的浓度达到饱和，密封反应器进行聚羟基烷酸酯的合成；反应器中，合成聚羟基烷酸酯的底物为挥发性脂肪酸溶液。

其中，PHA的合成温度为15～35℃，优选15℃，适宜的温度有利于PHA合成菌进行PHA的合成储存。

其中，挥发性脂肪酸溶液作为合成聚羟基烷酸酯的碳源，包括乙酸、丙酸、丁酸或戊酸中的一种或多种的组合；乙酸、丙酸、丁酸、戊酸作为碳源均可以以N₂O作为电子受体合成PHA，在N₂O气体条件下，四种VFAs分别作为单独碳源时，活性污泥中PHA的产量由大到小依次为：乙酸＞丙酸＞丁酸＞戊酸，因此优选乙酸含量多的污水进水进行PHA的合成。

其中，合成聚羟基烷酸酯时，进水的pH值为6～10，优选pH值为8，pH值能够影响微生物的膜通透性和酶活性，从而影响PHA的合成过程。

其中，反应前，利用机械搅拌将反应体系中各物质混合均匀，搅拌速度为150～180rpm/min。