摘 要：本文以红茶糖水为培养基，利用红茶菌发酵制备了细菌纤维素膜，该膜的平衡含水量约为90 %，将其改性后电阻由8400 Ω降低到1210 Ω，质子透过性能良好，并具有良好的抗甲醇能力，可用作组装燃料电池的隔膜材料，与现在使用的 Nafion 115膜比较，性能良好且成本低廉。79422

毕业论文关键词：红茶菌，细菌纤维素，电池隔膜 

Abstract：A kind of bacterial cellulose membrane was prepared by Kombucha in the sugar tea aqueous culture medium。 The equilibrium moisture content of which was about 90%。 The resistance of the membrane reduced from 8400 Ω to 1210 Ω after modification, and it also had good performance in proton exchange and anti-methanol, which can be used in fuel cell for good performance and low cost compared with Nafion 115 membrane。

Keywords：Kombucha, Bacterial cellulose, Battery membrane

目    录

1 前言 3

2 实验部分 5

2。1实验仪器与试剂 5

2。2细菌纤维素膜制备方法 5

3 菌液培养方法 5

3。1酵母菌发酵菌液培养方法 5

3。2火龙果发酵菌液培养方法 6

3。3木醋杆菌发酵菌液培养方法 7

4 细菌纤维素膜的改性 8

4。1改性细菌纤维素膜平衡含水量的测定 8

4。2改性细菌纤维素膜质子透过性能测试 8

4。3改性细菌纤维素膜甲醇透过性能测试 9

5 结果与讨论 10

5。1不同电极在各种电解质溶液中的电极电势测量 10

5。2单电极电化学测试条件的优化选择 11

5。3单室微生物燃料电池组装及性能研究 13

参考文献 16

致  谢 18

1  前言

继全球化石能源日益紧缺，人类对可再生资源的关注程度越来越高。纤维素作为地球上最丰富的天然高聚物，其开发利用已成为当今研究焦点之一。目前为止，已经有4种成熟的获得细菌纤维素的方法。其中两种是天然合成—绿色植物的光合作用和微生物合成；另外两种是人工合成，一种由新戊酰衍生物开环聚合生成葡萄糖后再化学合成纤维素，另一种是在生物体外由纤维二糖的氟化物经酶催化合成。人工合成的纤维素聚合度较低，难以达到自然界中高结晶度和高规则的形态结构，而且在合成的过程中需要消耗大量的化学原料，因此目前在工业应用中的大多来自于天然合成。由绿色植物光合作用合成的纤维素（ 植物纤维素，plant cellulose,PC ） 伴有木质素和半纤维素杂质，因而在工业应用前，需要对其进行复杂繁琐的预处理；而对于由微生物细菌合成的纤维素，则无需如此。并且一些细菌，如木醋杆菌，有较强的合成纤维素的能力，具有大规模生产的潜力。论文网

细菌纤维素 ( Bacterial cellulose，BC  ) 是指在条件不同的环境中，由八叠球菌属、土壤杆菌属、醋酸菌属和根瘤菌属等中的某种微生物合成的纤维素的统称。细菌纤维素与植物纤维素相比无木质素、果胶和半纤维素等伴生产物，结晶度高达 95%，而植物纤维素的结晶度为 65%，植物纤维素的聚合度也很高，属于生物纳米纤维材料。直径 3~4 纳米的微纤组合成 40~60 纳米粗的纤维束，并相互交织形成植物纤维素。高纯度和优异的性能使细菌纤维素纤维可在特殊领域广泛应用，包括造纸、燃料电池质子交换膜、高抗张强度和弹性模量等，在食品、纺织、高结晶度、医药材料、超滤膜、高持水性、高级音响振动膜等多个领域具有广阔的应用前景，是国内外备受关注的一种新型材料[1]。 为了推广该纤维素的应用，人们做了许多努力以提高其产量来降低生产成本，包括优化培养基组成、菌种诱变[2和发酵条件[3]、开发廉价培养基[4]，以及研发高附加值产品[5-8]等。这些努力虽然获得了一些进步，但是对于大规模工业生产，还需进一步研究适合生产的发酵方式和途径。与植物纤维素不同，细菌纤维素结构成分是细菌分泌到细胞外的产物，它呈现独立的丝状纤维形态，是完全由葡萄糖缩聚而成的纤维素，其纤维素的含量非常高，而且不掺杂半纤维素、木质素等其他多糖类杂质。Zaar 报道这些丝带宽度约为 70-80 nm，而细菌纤维素的直径不到超细合成纤维直径的 1/10，为棉纤维和木纤维的 1/1000-1/100，是已知纤维中最细的。此外，细菌纤维素还具有其他优势，例如，对培养条件或者对微生物的代谢途径进行调控，可设计出塔顶形态结构的细菌纤维素，获得不同途径的细菌纤维素基体材料[9]。