环境污染和资源短缺是人类面临的重大难题,废弃生物质虽“废”实“宝”,若能有效回收其中蕴含的大量资源和能源,不仅能遏制随意丢弃导致的环境污染,且能够推动绿色理念下的可持续能源供应。目前,越来越多的研究集中在开发新的废弃生物质利用方式—中链脂肪酸(MCFA)的生产。MCFA具有更高的能量密度和更低的溶解度,它可以用作为生物柴油或化学品的前体。碳链延长(CE)是一种基于逆β氧化反应的生产MCFA的新兴技术。发酵法生物制氢技术具有底物来源广、制氢装置和操作简单可行、氢产率高等特点,备受青睐,但由于受发酵废液污染环境和底物转化率较低的问题所局限,掣肘了其进一步的发展。因此,本研究以发酵产氢废液为底物,探讨了利用该物质生产高附加产品MCFA的可行性,取得的研究成果主要包括以下几个方面:首先,探究了利用碳链延长技术处理发酵产氢废液生产MCFA的可行性。在保持电子供体(乙醇)和电子受体(乙酸)比例固定条件下,设置低/高底物浓度两组实验,探索了底物浓度对MCFA浓度和组成的影响。接种经过驯化的混合菌群,两组实验均有目标产物己酸生成。底物浓度低时主产物为丙酸和丁酸,底物浓度高时主产物为丁酸和己酸。在两组反应器运行第12天时,己酸浓度和选择度达峰值,此时低/高底物浓度两组实验产得己酸浓度分别为161.34±8.13 mg COD/L和1550.89±25.42 mg COD/L,己酸选择度分别为10.29±0.52%和16.92±1.00%。结合p H值、顶空气体组分以及胞外聚合物等指标分析可知,发酵产氢废液是一种良好的碳链延长底物,底物浓度越高则MCFA产量、选择度和电子转移效率也更高。为进一步提高产物中MCFA浓度及选择度,本论文首次将碳纳米管引入碳链延长体系,设置四种浓度梯度(0 mg/L、500 mg/L、1000 mg/L和1500 mg/L)以探究碳纳米材料添加浓度对MCFA产物结构及浓度变化的影响。检测结果表明,在低浓度底物条件下,添加碳纳米管的反应器中MCFA浓度较没有添加材料的对照组均有降低,添加浓度为1500 mg/L碳纳米管的反应器中,发酵液中检测到了己酸、庚酸和辛酸生成,提高了MCFA的种类和丰富度;在高浓度底物条件下,碳纳米管添加量为500mg/L时,己酸浓度及选择度达到最高并分别为871.03±49.62mg/L、21.07±1.20%,此时MCFA浓度为1935.44±110.26 mg COD/L,较对照组提高了24.80%,添加1500mg/L碳纳米管时,同样获得了最多种类的MCFA。