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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:吳季穎
研究生(外文):Wu, Jiying
論文名稱:微藻生長模式建立與模擬
論文名稱(外文):Modeling Growth of Microalgae and Simulation for Cultivation
指導教授:余世宗余世宗引用關係
口試委員:余世宗吳淑姿胡淳怡
口試日期:2012-07-19
學位類別:碩士
校院名稱:大葉大學
系所名稱:工學院碩士在職專班
學門:工程學門
學類:其他工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:75
中文關鍵詞:光生物反應器擬球藻比生長速率
外文關鍵詞:photobioreactorNannochloropsis sp.specific growth rate
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微藻是極具潛能的綠色能源,掌握微藻生長環境要件,即能增加微藻產能。本實驗以碳酸氫鈉為碳源,於未滅菌的條件下批次培養擬球藻,結果顯示擬球藻(Nannochloropsis sp.)能利用此無機碳生長,擬球藻最高濃度可達1 g/L. 重要實驗結果如下:(1) 在六組碳酸氫鈉與硝酸鈉添加量中,以每升12 g與0.3 g經10天培養,擬球藻有最高之藻體乾重濃度與平均體積生產速率,(2) 建立碳酸氫鈉濃度對微藻之生長動力模式,碳酸氫鈉濃度大於5 g/L (0.06 M)對擬球藻生長有抑制作用,(3) 擬球藻培養液光強度衰減可以Beer模式表示,擬球藻培養液之吸收係數ε = 0.215 OD-1cm-1。利用Monod生長動力及四階Runge-Kutta法,來模擬微藻生長並繪製生長曲線以及碳源消耗曲線,可以得到起始碳源濃度和產率會影響微藻生質產量,而最大比生長速率和碳源飽和常數影響的則是微藻生長的速率。在光源模擬方面,欲有較佳的光分布,微藻濃度不能太高,以免產生光遮蔽,且比吸收係數ε值會影響光照範圍。

Microalgae is a great potential for green energy. The supply of carbon dioxide is one of the key factors for cultivation of microalgae. Sodium hydrogen carbonate could be used as the carbon source for growth of microalgae.In this study, sodium hydrogen carbonate was used as the only carbon source in medium without sterilization for cultures of Nannochloropsis sp. It has been shown that Nannochloropsis sp. was able to grow using sodium hydrogen carbonate as the only carbon source in medium. The biomass concentration of culture of Nannochloropsis sp. was up to 1 g/L. Major events for the study as following : (1) In the six combinations, the culture with 12 g/L of sodium hydrogen carbonate and 0.3 g/L of sodium nitrate in medium had the highest biomass concentration and volumetric productivity for Nannochloropsis sp. (2) The kinetic growth model with inhibition effect for was established with sodium hydrogen carbonate as the major substrate for cultures of Nannochloropsis sp. Growth inhibition was observed as the concentration of sodium hydrogen carbonate greater than 5 g/L (0.06 M). (3) The absorption coefficient ε of 0.215 OD-1cm-1 in Beer’s model was determined for cultures of Nannochloropsis sp.Using the Monod growth kinetics and the fourth order Runge-Kutta method to simulate for cultivation of growth curve, as well as the carbon source consumption curve. The initial carbon source concentration and yield affected the biomass production. The maximum specific growth rate and half saturation constant affected the growth rate. For better light distribution, the biomass concentration was not too high, in order to avoid light shielding. The absorption coefficient ε affected the range of light.
目錄
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的與內容 2
第二章 文獻資料 4
2.1微藻光生物反應器  4
2.1.1管狀光生物反應器 4
2.1.2平板式光生物反應器  5
2.1.3圓柱型光生物反應器 6
2.1.4光纖光生物反應器 7
2.1.5新型光生物反應器 8
2.1.6塑膠桶及塑膠袋式光生物反應器 10
2.2微藻生長模式 13
2.2.1微藻生長週期 13
2.2.2微藻的生長模式 15
2.3微藻生長限制因子 17
2.3.1光源 17
2.3.2碳源 19
2.3.3氮源 20
2.3.4溫度 21
2.3.5培養基成分 22
2.3.6 pH 23
第三章 研究流程與方法 24
3.1研究流程與架構 24
3.2實驗材料 26
3.2.1藻種來源 26
3.2.2培養基配方 27
3.2.3培養設備 30
3.2.4相關實驗設備 31
3.2.5實驗藥品 32
3.3藻體乾重的測定方法 34
3.4微藻培養模式之動力生長 35
3.4.1批式培養模式 35
3.4.2模擬數值方法 37
3.5光分布模式建立 39
第四章 結果與討論 41
4.1不同碳源濃度對擬球藻生長之影響 41
4.1.1不同碳酸氫鈉與硝酸鈉添加量對擬球藻生長之影響 41
4.1.2比生長速率與碳酸氫鈉濃度之生長動力模式建立 46
4.2光強度的測量 50
4.3批次培養下限制因子對微藻生長之影響 53
4.3.1不同起始生質濃度 53
4.3.2不同起始碳源濃度 55
4.3.3不同最大比生長速率 57
4.3.4不同碳源飽和常數 59
4.3.5不同產率 61
4.4光源分布的模擬 64
4.4.1不同微藻濃度之光分布 64
4.4.2不同光照強度之光分布 66
4.4.3不同光之比吸收係數之光分布 68
第五章 結論與未來展望 70
5.1結論 70
5.2未來展望 71
參考文獻 72

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