細(xì)菌A和B均能利用基質(zhì)S作為唯一碳源和能源生長,且利用S時的生長速率均符合Monod方程。已知A和B的生長動力學(xué)參數(shù)為:
μmax,A=0.5h-1,Ks,A=1mg/L,Yx/s,AA=0.4mg(細(xì)胞)/mg(基質(zhì)),μmax,B=0.3h-1,Ks,B=0.2mg/L,Yx/s,B=0.3mg(細(xì)胞)/mg(基質(zhì))。若以S為唯一基質(zhì),用連續(xù)培養(yǎng)器對A和B進行混合培養(yǎng),已知培養(yǎng)器的有效體積為0.5m3,新鮮培養(yǎng)液中S的濃度為50mg/L,試回答以下問題:
(1)在培養(yǎng)達到穩(wěn)定態(tài)時,保證A和B共存的必要條件是什么?
(2)在培養(yǎng)液供應(yīng)量為0.2m3/h的條件下,試計算培養(yǎng)達到穩(wěn)定態(tài)時培養(yǎng)器內(nèi)A和B的細(xì)胞濃度分別為多少?基質(zhì)的轉(zhuǎn)化率是多少?
(3)在培養(yǎng)液供應(yīng)量為0.06m3/h的條件下,試計算達到穩(wěn)定態(tài)時培養(yǎng)器內(nèi)A和B的細(xì)胞濃度分別為多少?基質(zhì)的轉(zhuǎn)化率是多少?
(4)討論利用連續(xù)培養(yǎng)器進行混合菌培養(yǎng)時的注意事項以及影響培養(yǎng)器內(nèi)基質(zhì)轉(zhuǎn)化率的主要參數(shù)和操作條件。
在氣固相催化反應(yīng)本征動力學(xué)實驗中,向一連續(xù)反應(yīng)器內(nèi)裝入質(zhì)量為m1的催化劑(填充層高h(yuǎn)1),保持溫度、壓力、進口物料組成不變,改變反應(yīng)物A的進料摩爾流速qnA0,測定相應(yīng)的反應(yīng)率xA,得到xA-m/qnA0曲線。在同一反應(yīng)器內(nèi)裝入質(zhì)量為m2(填充層高度為h2)的催化劑,在同樣的溫度、壓力和進口物料組成的條件下得到另一條xA-m/qnA0曲線(見圖)。簡要回答以下問題:
(1)說明如何利用該實驗結(jié)果,確定消除外擴散影響的物料流速條件,并說明理由。
(2)h1和h2的大小關(guān)系如何,為什么?
(3)該實驗較宜使用積分反應(yīng)器還是微分反應(yīng)器?為什么?