Атомно-эмиссионный спектральный анализ позволяет подробно изучить состав исследуемого вещества. Важная роль в этом процессе отводится изделиям из графита. ООО «Полипроф-Л» профессионально занимается изготовлением расходного оборудования для аналитических лабораторий, такого как:

Заказать электроды из графита

Для проведения достоверного спектрального анализа минералов, руд, чистых веществ, сплавов и прочих материалов необходимо качественное оборудование. Компания «Полипроф-Л» производит электроды графитовые спектральные (угли) D6*300 и D6*200 мм следующих марок:

• ОСЧ 7-2, аналогичные маркам ЕС-23, СЭ, С-3М;
• ОСЧ7-3, аналогичные маркам ЕС-22, СЭУ, С-2М;
• ОСЧ 7-4, аналогичные маркам ЕС-12 и СЭУ-1;
• ЕС-02, аналогичные марке СУ-120.

Желаете приобрести графитовые электроды? Звоните нам!

(499)204-69-41, (916)119-78-63

Характеристики электродов

Размеры h, a, b, c, d, e, f задаются заказчиком. Контроль качества изготавливаемых электродов осуществляется проведением испытаний на содержание примесей следующих элементов: Fe, B, Si, Mg, Mn, Al, Ti, Ca, Cu, V, Mo.

У нас можно не только купить графитовые электроды, но и заказать фасонные электроды и тигли графитовые, применяемые при проведении газового анализа, как стандартные, так и по эскизам заказчика. Для выполнения индивидуальных заказов обычно требуется около двух-трех недель, а поставки готовой продукции выполняются очень быстро.

Примеры наших работ

Поставки графитовых электродов для лабораторного анализа

Остались вопросы? Готовы оформить заказ?

	Звоните (499) 204-69-41, (916) 951-42-41, (915) 347-33-67		Отправляйте заявки на почту poliprof@bk. ru, [email protected]
	Приезжайте: г. Москва, ул. Декабристов, влад. 51, Научно-исследовательский институт точных приборов, стр. 15		Оставьте заявку на сайте, и мы свяжемся с Вами в течение часа оставить заявку

Рынок графитовых электродов | Рост, тенденции, влияние COVID-19 и прогнозы (2021 г.

Обзор рынка

Самый быстрорастущий рынок:

Азиатско-Тихоокеанский регион

Крупнейший рынок:

Азиатско-Тихоокеанский регион

CAGR:

6.5%

Обзор рынка

Мировой рынок графитовых электродов был оценен в 4 431,49 млн долларов США в 2020 году, и, по прогнозам, в течение прогнозируемого периода (2021-2026 гг.) Среднегодовой темп роста рынка составит более 6,5%. Основным сырьем, используемым для производства графитовых электродов, является игольчатый кокс. (на нефтяной или угольной основе).

Из-за воздействия COVID-19 в первой половине 2020 года мировая сталелитейная промышленность оказалась в катастрофической ситуации, намного худшей, чем все, что происходило с начала этого тысячелетия, с серьезными последствиями для отечественных производителей стали. По данным Worldsteel, мировое производство стали снизилось на 6% в первой половине 2020 года до почти 877 миллионов метрических тонн. В связи со спадом производства стали спрос на графитовые электроды существенно снизился в 2020 году.

• В краткосрочной перспективе рост производства стали в развивающихся странах, увеличение доступности стального лома в Китае, что приведет к увеличению использования электрической дуги. Ожидается, что печи будут стимулировать спрос на рынке в течение прогнозируемого периода.
• Ожидается, что рост производства стали с помощью электродуговых печей в Китае откроет новые возможности для рынка в будущем.
• Ожидается, что Азиатско-Тихоокеанский регион будет доминировать на рынке из-за высокого спроса со стороны Китая на глобальном уровне.

Объем отчета

Графитовые электроды широко используются для электродуговых и плавильных печей на сталелитейных, кремниевых и других заводах. Рынок сегментирован по марке электродов, применению и географии. По маркам электродов рынок делится на сверхмощные, мощные и обычные). По областям применения рынок делится на электродуговые печи, кислородные печи и изделия, не связанные с сталью). Отчет также охватывает размер рынка и прогнозы рынка графитовых электродов в 15 странах в основных регионах. Для каждого сегмента размер рынка и прогнозы были сделаны на основе объема (килотонны) и стоимости (млн долларов США).

Объем отчета можно настроить в соответствии с вашими требованиями. Кликните сюда.

Ключевые тенденции рынка

Увеличение производства стали с помощью технологии электродуговых печей

• Электродуговая печь принимает стальной лом, DRI, ГБЖ (горячекатаное железо, прессованное DRI) или чушковый чугун в твердой форме и плавит их производить сталь. На маршруте EAF электричество обеспечивает мощность для плавления сырья.
• Графитовый электрод в основном используется в процессе выплавки стали в электродуговых печах (EAF) для плавления стального лома. Электроды изготовлены из графита из-за его способности выдерживать высокие температуры.В ЭДП кончик электрода может достигать 3 000 градусов по Фаренгейту, что составляет половину температуры поверхности солнца. Размер электродов варьируется в широких пределах: от 75 мм в диаметре до 750 мм в диаметре и до 2800 мм в длину.
• Рост цен на графитовые электроды привел к увеличению затрат на ЭДП. По оценкам, средняя ЭДП потребляет около 1,7 кг графитовых электродов для производства одной метрической тонны стали.
• Рост цен связан с консолидацией отрасли в глобальном масштабе, остановкой мощностей в Китае в связи с соблюдением экологических норм и ростом производства ЭДП во всем мире.Предполагается, что это увеличит стоимость производства ДСП на 1-5%, в зависимости от практики закупок комбината, и, вероятно, ограничит производство стали, поскольку в эксплуатации ДСП нет заменителя графитового электрода.
• Кроме того, политика Китая по борьбе с загрязнением воздуха была усилена жесткими ограничениями предложения не только для сталелитейного, но и для угольного, цинкового и других секторов, которые вызывают загрязнение твердыми частицами. В результате производство стали в Китае за последние годы резко сократилось.Однако ожидается, что это окажет положительное влияние на цены на сталь и сталелитейные предприятия в регионе, что приведет к повышению рентабельности.
• Ожидается, что все вышеупомянутые факторы будут стимулировать рынок графитовых электродов в течение прогнозируемого периода.

Чтобы понять основные тенденции, загрузите образец отчета

Азиатско-Тихоокеанский регион будет доминировать на рынке

• Азиатско-Тихоокеанский регион доминирует на мировом рынке. Китай занимает наибольшую долю по потреблению и производственным мощностям графитовых электродов в мировом сценарии.
• Китай — крупнейший производитель стали в мире. Несмотря на то, что вспышка COVID-19 нанесла урон мировому производству стали, китайская сталелитейная промышленность продемонстрировала значительный подъем в 2020 году. Общее производство нерафинированной стали увеличилось на 5,89% и достигло 1054,4 миллиона метрических тонн в 2020 году по сравнению с 2019 годом.
• Кроме того, Китай ввел новое положение о разрешениях на сброс загрязняющих веществ, которое может вступить в силу с 1 марта 2021 года. Таким образом, это, вероятно, усилит тенденцию производства стали из ЭДП в стране.
• Уровень использования класса UHP в Китае не претерпел каких-либо значительных изменений, как сообщалось, с ~ 53,7% в 2019 году до ~ 52,3% в 2020 году. Тем не менее, уровень содержания не-UHP значительно снизился, как сообщалось в составит ~ 47,5% в 2020 году с ~ 65,7% в 2019 году.
• Ожидается, что все вышеперечисленные факторы, в свою очередь, повысят спрос на графитовые электроды в регионе в течение прогнозируемого периода.

Чтобы понять тенденции в географии, загрузите образец отчета.

Конкурентная среда

Мировой рынок графитовых электродов частично консолидирован, на долю шести крупнейших игроков приходится более 45% всего рынка. Что касается рыночной доли, то в настоящее время на рынке доминируют несколько крупных игроков. Ключевые игроки на рынке графитовых электродов, среди прочих, включают Fangda Carbon New Material Technology Co.Ltd, GrafTech International, Graphite India Limited, Jilin Carbon Co.Ltd и SHOWA DENKO K.K.

Вы также можете приобрести части этого отчета.Хотите ознакомиться с прайс-листом по разделам?

Содержание

1. 1. ВВЕДЕНИЕ

   1. 1.1 Допущения исследования

   2. 1.2 Объем исследования

2. 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

4. 4. ДИНАМИКА РЫНКА

   1. 4.1 Движущие силы

      1. 4.1.1 Значительный рост производства стали в развивающихся странах

      2. 4.1.2 Рост доступности стального лома в Китае

   2. 4.2 Ограничения

      1. 4.2.1 Влияние COVID-19

      2. 4.2.2 Другие ограничения

   3. 4.3 Анализ цепочки создания стоимости в отрасли

   4. 4.4 Анализ пяти сил Портера

      1. 4.4.1 Торговая сила поставщиков

      2. 4.4.2 Торговая сила покупателей

      3. 4.4.3 Угроза новых участников

      4. 4.4.4 Угроза заменяющих продуктов и услуг

      5. 4.4.5 Степень конкуренции

5. 5. СЕГМЕНТАЦИЯ РЫНКА (объем рынка и стоимость)

   1. 5. 1 Марка электрода

      1. 5.1. 1 Сверхвысокая мощность (UHP)

      2. 5.1.2 Высокая мощность (SHP)

      3. 5.1.3 Обычная мощность (RP)

   2. 5.2 Приложение

      1. 5.2.1 Электродуговая печь

      2. 5.2.2 Базовая кислородная печь

      3. 5.2.3 Применение не из стали

   3. 5.3 География

      1. 5.3.1 Азиатско-Тихоокеанский регион

         1. 5.3.1.1 Китай

         2. 5.3.1.2 Индия

         3. 5.3.1.3 Япония

         4. 5.3.1.4 Южная Корея

         5. 5.3.1.5 Остальные страны Азиатско-Тихоокеанского региона

      2. 5.3.2 Северная Америка

         1. 5.3.2.1 США

         2. 5.3.2.2 Мексика

         3. 5.3.2.3 Канада

      3. 5.3.3 Европа

         1. 5.3.3.1 Германия

         2. 5.3.3.2 Соединенное Королевство

         3. 5.3.3.3 Италия

         4. 5. 3.3.4 Франция

         5. 5.3.3.5 Остальная Европа

      4. 5.3.4 Южная Америка

         1. 5.3.4.1 Бразилия

         2. 5.3.4.2 Аргентина

         3. 5.3.4.3 Остальная часть Южной Америки

      5. 5.3.5 Ближний Восток и Африка

         1. 5.3.5.1 Саудовская Аравия

         2. 5.3.5.2 Южная Африка

         3. 5.3.5.3 Остальные страны Ближнего Востока и Африки

6. 6. КОНКУРЕНТНЫЙ ЛАНДШАФТ

   1. 6.1 Слияния и поглощения, совместные предприятия, сотрудничество и соглашения

   2. 6.2 Анализ доли рынка

   3. 6.3 Стратегии, принятые ведущими игроками

   4. 6.4 Профиль компании

      1. 6.4.1 EPM Group

      2. 6.4.2 Fangda Carbon New Material Technology Co. Ltd

      3. 6.4 .3 GrafTech International

      4. 6.4.4 Graphite India Limited

      5. 6. 4.5 HEG Limited

      6. 6.4.6 Jilin Carbon Co. Ltd

      7. 6.4.7 Kaifeng Pingmei New Carbon Material Technology Co. Ltd

      8. 6.4.8 Nantong Yangzi Carbon Co. Ltd

      9. 6.4.9 Nippon Carbon Co. Ltd

      10. 6.4.10 SANGRAF International INC

      11. 6.4 .11 SEC CARBON LIMITED

      12. 6.4.12 SHOWA DENKO KK

      13. 6.4.13 Tokai Carbon Co. Ltd

* Список не исчерпывающий

7. 7. РЫНОЧНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ И БУДУЩИЕ ТЕНДЕНЦИИ

   1. 7.1 Рост производства стали с помощью технологии EAF в Китае

80% наших клиентов ищут отчеты, сделанные на заказ. Как вы хотите, чтобы мы адаптировали вашу?

Связанные отчеты

Графитовые электроды влияют на производительность и стоимость сталеплавильного производства в ДСП

Что такое графитовый электрод?

Графитовый электрод , проводник, высвобождающий электрическую энергию в виде электрической дуги, используется для нагрева и плавления стальных обрезков в электродуговой печи. В настоящее время они являются единственными продуктами с высокой электропроводностью, способными поддерживать чрезвычайно высокое тепловыделение в этой сложной среде. С ростом спроса на качественную сталь в аэрокосмической, автомобильной и электронной промышленности графитовые электроды также становятся все более популярными.

Почему графитовый электрод?

1. Графитовый материал имеет лучшую электрохимическую стабильность. Этот тип электрода имеет низкий коэффициент потерь.
2. Графитовый электрод легко обрабатывать, и скорость обработки очевидно выше, чем у медного электрода.
3. Графит легкий и обладает хорошей теплопроводностью и электропроводностью.

Графитовый электрод , с указанными выше незаменимыми эксплуатационными преимуществами, играет незаменимую роль в области высокотемпературного производства, такой как выплавка чугуна и стали, электролитического алюминия, ферросплавов, карбида кальция, промышленного кремния и плавления желтого фосфора.

Графитовые электроды делятся на три типа в зависимости от мощности электропечи, мощности трансформатора, разницы в сырьевых материалах, используемых при производстве электродов, а также физико-химических показателей готовых электродов:

Графитовый электрод UHP.

Изготовлен из высококачественного игольчатого кокса и обработан продольной графитизацией (LWG). Температура графитации может достигать 2800 ° C — 3000 ° C. Готовые изделия имеют более низкое электрическое сопротивление и линейное расширение, хорошую стойкость к тепловому удару и допускают большую плотность тока.

Графитовый электрод HP.

В качестве сырья используется качественный нефтяной кокс или низкосортный игольчатый кокс. Его физико-механические свойства выше, чем у графитового электрода RP, такие как более низкое электрическое сопротивление и более высокая плотность тока.

Графитовый электрод RP.

В производство принят кокс нефтяной обыкновенный. Этот тип графитового электрода обрабатывается низкой температурой графитации. Допустимая плотность тока ниже, чем у графитового электрода HP. Стандартные силовые графитовые электроды указаны с допустимой плотностью тока менее 17 А / см ² .

Основные приложения

Сталеплавильное производство в ДСП.

Выплавка стали в ДСП — основная область применения графитового электрода.Производство стали для электродуговых печей в Китае составляет около 18% от объема нерафинированной стали. 70% — 80% расхода графитового электрода используется в сталеплавильном производстве в ДСП. В сталеплавильном производстве из ДСП графитовый электрод используется для подачи электрического тока в печь. А высокотемпературный источник тепла для плавки создается за счет дуги между электродом и стальными обрезками.

Печь с флюсом

Печь с погруженной дугой в основном используется для производства промышленного желтого фосфора и кремния. Требуется использование графитового электрода для погружной электропечи с высокой плотностью тока. Требуется около 100 кг графитового электрода для производства 1 т кремния и около 40 кг графитового электрода для производства 1 т желтого фосфора.

LF (печь-ковш)

В сталеплавильном цехе ДСП налажена печь-ковш. После перемешивания шлака печь-ковш используется для выполнения задачи дальнейшего восстановления и рафинирования. Обычно графитовые электроды используются в ковшовых печах трехфазного переменного тока.

Основные факторы, влияющие на расход графитовых электродов в сталеплавильном производстве в ДСП

• Основными причинами потери и расхода графитовых электродов являются перегрузка и тайм-аут.
• Низкое качество или неправильная пропорция лома приводит к плохому шлаковому эффекту и увеличению времени плавки.
• Увеличенное время подачи приводит к большей вероятности повреждения и поломки днища электрода.
• Электропитание электропечи не соответствует техническим характеристикам электродов.
• Выбор кривой мощности и передачи, управление напряжением и током пусковой и стабилизирующей дуг, использование длинных, средних и коротких дуг и конфигурация системы водяного охлаждения важны для срока службы и расхода электродов.
• Качество самого графитового электрода влияет на коэффициент расхода. В настоящее время плавка и процесс в электродуговых печах предъявляют повышенные требования к антиокислительным характеристикам и термостойкости графитовых электродов.Более того, пользователи очень обеспокоены высоким потреблением, вызванным колебаниями качества. Следовательно, однородность и стабильность графитового электрода являются наиболее важными факторами, определяющими расход.

Графитовые электроды — Showa Denko Carbon Division

С полным набором диаметров и длин Showa Denko Carbon Division (SDK) предлагает графитовый электрод для любого применения

• SDK производит электроды для максимальной производительности и экономичности
• SDK использует высококачественное сырье для достижения оптимальных тепловых и электрических характеристик

Рекомендуемые токовые нагрузки:

Стандартные размеры электродов можно найти здесь.

Графитовые электроды сверхдлинной длины (SLL):

SDK позволяет изготавливать электроды длиной более 3600 мм (140 дюймов).

SLL обеспечивают каждому заказчику следующие преимущества:

• Повышенная безопасность персонала за счет необходимости меньшего количества электродов
• Повышенная производительность электрода за счет меньшего количества стыков на колонне
• Увеличение производства за счет сокращения времени простоя для добавления электродов

Чтобы узнать, как электроды SDK могут помочь вашей работе, отправьте нам сообщение, используя контактную форму.

Мы используем файлы cookie на нашем веб-сайте. Некоторые из них очень важны, а другие помогают нам улучшить этот сайт и, следовательно, ваш опыт работы в Интернете.

ПРИНЯТЬ ВСЕ

Сохранять

Индивидуальные настройки конфиденциальности

Cookie-Детали Политика конфиденциальности Отпечаток

Здесь вы найдете обзор всех используемых файлов cookie. Вы можете дать свое согласие на использование целых категорий или отобразить дополнительную информацию и, таким образом, выбрать только определенные файлы cookie.

Графитовый электрод в качестве единственного донора электронов для восстановительного дехлорирования тетрахлорэтена с помощью Geobacter lovleyi

РЕФЕРАТ

Возможность того, что графитовые электроды могут служить прямым донором электронов для восстановительного дехлорирования, катализируемого микробами, была исследована с помощью Geobacter lovley. При первоначальной оценке того, может ли G. lovleyi электронным образом взаимодействовать с графитовыми электродами, ячейки были снабжены ацетатом в качестве донора электронов и электродом в качестве единственного акцептора электронов. Ток был произведен на уровнях прибл. В 10 раз ниже, чем ранее сообщалось, для Geobacter sourreducens при аналогичных условиях и G. lovleyi анодные биопленки были соответственно тоньше. Когда в качестве донора электронов использовался электрод, установленный на -300 мВ (по сравнению со стандартным водородным электродом), Гс.lovleyi эффективно восстанавливает фумарат до сукцината. Стехиометрия электронов, потребляемых для получения сукцината, составляла 2: 1, соотношение, ожидаемое, если электрод служил единственным донором электронов для восстановления фумарата. G. lovleyi эффективно восстанавливает тетрахлорэтен (PCE) до цис -дихлорэтен с уравновешенным электродом в качестве единственного донора электронов со скоростями, сравнимыми со скоростями, полученными, когда ацетат служит донором электронов. Ячеек на электродах было меньше, когда электроды служили донором электронов, чем когда они служили акцептором электронов.PCE не снижалось в контроле без клеток или при прерывании подачи тока к клеткам. Эти результаты демонстрируют, что G. lovleyi может использовать уравновешенный электрод в качестве прямого донора электронов для восстановительного дехлорирования PCE. Возможность совместной локализации дехлорированных микроорганизмов с помощью электродов имеет несколько потенциальных преимуществ для биоремедиации подповерхностных хлорированных загрязнителей, особенно в зонах источников, где доставка доноров электронов затруднена и часто ограничивает дехлорирование.

Широкое разнообразие микроорганизмов может электрохимически взаимодействовать с электродами, напрямую отдавая или принимая электроны с поверхностей электродов (17, 18, 23). В большинстве предыдущих исследований микроорганизмы отдавали электроны анодам микробных топливных элементов, которые служили акцептором электронов. Однако, когда электрод находится под достаточно низким потенциалом, Geobacter sulfatereducens и Geobacter metallireducens могут принимать электроны от графитовых электродов, используя электроны для восстановления электрохимически более положительных акцепторов электронов, таких как фумарат, нитрат или U (VI) (10, 11).Аналогичным образом могут действовать и другие, еще не определенные микроорганизмы (23).

Предыдущие исследования показали, что виды Geobacter непосредственно переносят электроны на поверхности электродов без потребности в растворимых носителях электронов (7, 24; К.П. Невин, Б.-К. Ким, Р.Х. Главен, Дж. П. Джонсон, Т.Л. Вудард, Б.А. Мете. , RJ DiDonato, Jr., SF Covalla, AE Franks, A. Liu и DR Lovley, представлены для публикации), и ожидается, что перенос электронов также является прямым, когда электроны текут от электрода к ячейкам Geobacter (10, 11).Это контрастирует с наблюдениями, сделанными с рядом организмов, включая Shewanella (14, 19, 30), Pseudomonas (22) и Geothrix (8) видов, которые производят шаттлы электронов, способствующие переносу электронов между электродом и микробом. .

Тетрахлорэтен (PCE) и трихлорэтен (TCE) являются преобладающими загрязнителями подземных вод из-за их широкого коммерческого, промышленного и военного использования (20). PCE и TCE образуют плотные жидкости в неводной фазе (DNAPL), и такие источники могут подпитывать загрязняющие шлейфы растворенной фазы в течение десятилетий (1, 28).Биоремедиация посредством стимуляции микробного восстановительного дехлорирования PCE и TCE до нетоксичного конечного продукта этена может быть достигнута путем добавления ферментируемых органических субстратов для косвенного предоставления продуктов ферментации, водорода и ацетата, в качестве доноров электронов для дехлорированных микроорганизмов (12, 15, 16) . Однако этот подход также стимулирует рост нежелательных, недехлорирующих микроорганизмов и производство метана, мощного парникового газа. Кроме того, доставка и постоянная поставка донора (ов) электронов в зоны источников DNAPL являются инженерными проблемами (16) и считаются основными ограничениями для достижения растворения DNAPL, усиленного микробами (4).

Ранее предполагалось (10), что так же, как электроды могут служить донором электронов для микробного восстановления загрязнителя грунтовых вод U (VI) (11), электроды могут быть подходящим донором электронов для ускорения восстановительного дехлорирования, катализируемого микробами. Первоначальные исследования оценивали эту возможность с использованием смешанной культуры, способной дехлорировать TCE (5). К сожалению, электрод не служил донором электронов для дехлорирования, даже несмотря на то, что он находился под очень низким потенциалом (-500 мВ) по сравнению со стандартным водородным электродом (5).Однако, когда был добавлен метилвиологен-челнок для электронов, TCE дехлорировался, прежде всего, до цис -1,2-дихлорэтен ( цис -DCE) (5). Было незначительное восстановительное дехлорирование TCE с уравновешенным электродом в присутствии метилвиологена в отсутствие смешанной культуры. Эти и другие результаты свидетельствуют о том, что смешанная культура способна принимать электроны от восстановленного электродом метилвиологена для восстановительного дехлорирования.

В попытке способствовать прямому переносу электронов от электрода к дехлорирующим микроорганизмам метилвиологен был адсорбирован на стеклоуглеродном электроде (5).Немедленно началось дехлорирование ТХЭ. Это контрастирует с периодом задержки, который можно было бы ожидать, если бы клетки сначала должны были прикрепиться к поверхности электрода, чтобы использовать ее в качестве донора электронов. Хотя было высказано предположение о «незначительном» растворении метилвиологена с электрода и в культуре (5), такое растворение не было напрямую подтверждено, и кажется вероятным, что метилвиологен выщелачивается с такой поверхности. Кроме того, не было определено, прикреплены ли клетки к электроду или являются планктонными.Таким образом, не было получено окончательных доказательств того, что существует прямой перенос электронов от электрода к дехлорирующим микроорганизмам. Более того, использование метилвиологена, высокотоксичного соединения, в качестве медиатора для биоремедиации неприемлемо.

Чтобы оценить возможность прямого переноса электронов от электродов к дехлорирующим микроорганизмам в более определенных и экологически безопасных условиях, мы провели эксперименты с Geobacter lovleyi , который восстанавливает дехлорирование PCE и TCE до cis -DCE с ацетатом в качестве донора электронов (29).Была выдвинута гипотеза, что G. lovleyi может напрямую взаимодействовать с электродами аналогично тому, как это наблюдалось для ранее исследованных видов Geobacter . Мы сообщаем здесь, что G. lovleyi может как отдавать электроны, так и принимать электроны от графитовых электродов, и что электрод является таким же эффективным донором электронов, как и ацетат, для дехлорирования PCE.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Источник бактерий, питательная среда и условия культивирования. G. lovleyi штамм SZ (= ATCC BAA-1151) поддерживали в ранее описанной среде (7) в строго анаэробных условиях в присутствии смеси N ₂ и CO ₂ (80:20, об. / об.). В периодических культурах ацетат (10 мМ) служил донором электронов, а фумарат (20 мМ) или PCE (начальная водная концентрация от 200 до 400 мкМ) служил акцептором электронов.

Эксперименты с электродом. Исследования с электродом в качестве акцептора или донора электронов проводили при 25 ° C в потенциостатированных двухкамерных системах, как описано ранее (7, 10).Общий объем каждой камеры составлял 265 мл, и каждая камера была заполнена 250 мл среды. Рабочий электрод был установлен на +500 или -300 мВ (по сравнению со стандартным водородным электродом), в зависимости от того, служил ли электрод донором электронов или акцептором электронов.

Для роста с электродом в качестве акцептора электронов, в лог-фазе клетки, выращенные на ацетате, были засеяны (10% [об. / Об.] Инокулята) в камеру рабочего электрода (сбалансированный графит) двухкамерной системы обоими фумаратами (20 мМ) и уравновешенный графитовый электрод (+500 мВ по сравнению со стандартным водородным электродом), изначально доступные в качестве акцепторов электронов. Когда оптическая плотность культуры при 600 нм достигала 0,1–0,2, среду заменяли средой, содержащей ацетат (10 мМ), но не фумарат. В этих условиях уравновешенный электрод был единственным доступным акцептором электронов для окисления ацетата. Пополнение ацетата производилось по мере необходимости путем замены среды в камере рабочего электрода.

Рост с электродом, служащим донором либо для фумарата, либо для восстановления PCE, также был установлен ступенчатым образом путем подачи сначала ацетата и электрода в качестве доноров электронов и, в конечном итоге, адаптации ячеек для использования электрода в качестве единственного донора электронов в отсутствие ацетата.Для электродов, восстанавливающих фумарат, среду заменяли дважды, прежде чем были получены стехиометрические измерения. Адаптация к снижению PCE включала промежуточный этап, на котором лактат (2 мМ) добавлялся в качестве источника углерода (29). Как указано ниже, были включены элементы управления, в которых подача электронов от электрода к ячейкам была прекращена путем отключения двухкамерной электродной системы от потенциостата или PCE был добавлен к электродной системе в отсутствие ячеек.

Конфокальная лазерная сканирующая и электронная микроскопия.Биопленки, которые росли, когда электрод служил акцептором электронов, были окрашены с помощью набора LIVE / DEAD BacLight для определения жизнеспособности (Molecular Probes), а изображения были получены с помощью конфокальной лазерной сканирующей лазерной микроскопии, как описано ранее (24). Изображения биопленок, которые росли, когда электрод служил донором электронов, были получены с помощью сканирующей электронной микроскопии, как описано ранее (7, 10).

Аналитические методы. Измерения тока были получены, как описано ранее, с помощью блока Power Laboratory 4SP и ДИАГРАММЫ 4.0 (AD Instruments) (7, 10). Число перенесенных электронов было рассчитано, как описано ранее (10), с использованием следующих преобразований: 1 C = 1 A · s, 1 C = 6,24 × 10 ¹⁸ электронов и 1 моль = 6,23 × 10 ²³ электронов (96 500 С моль ^-1 ). Летучие жирные кислоты анализировали с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (жидкостной хроматограф Shimadzu LC-10AT) с использованием УФ-видимого детектора (Shimadzu SPD-10A VP) при длине волны 210 нм. Колонка представляла собой колонку Aminex HPX-87H (Bio-Rad), а элюент — 8 мМ H ₂ SO ₄ .PCE, TCE и cis -DCE разделяли на капиллярной колонке VOCOL (60 м на 0,25 мм; Supelco) и детектировали пламенно-ионизационным детектором с использованием газового хроматографа Perkin Elmer Clarus 600. Гелий был газом-носителем, и разделенная скорость потока инжектора составляла 25 мл / мин (скорость потока колонки 0,89 мл / мин; соотношение разделенных потоков 28,1: 1). Температура на входе была установлена ​​на 200 ° C, температура печи была 140 ° C, а температура детектора была 250 ° C. Образцы свободного пространства (50 мкл) удаляли из камеры рабочего электрода через отверстия для отбора проб с помощью газонепроницаемого стеклянного шприца и вводили вручную в газовый хроматограф.Стандартные кривые были построены с использованием исходного раствора метанола, содержащего известные количества каждого соединения, в пробирках с таким же соотношением свободного пространства и водной фазы, что и в камере рабочего электрода (3, 9). Приведенные ниже значения являются средними для повторяющихся образцов свободного пространства для каждой временной точки. Концентрацию в водной фазе рассчитывали с использованием констант закона Генри для каждого соединения при 24,8 ° C (9). Водород анализировали на колонке Carbosieve S-II (Supelco) при комнатной температуре, используя N ₂ в качестве газа-носителя; колонка была присоединена к анализатору восстановительного газа (RGD2; Trace Analytical) (10).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Текущее производство. Хотя многие Geobacteraceae могут переносить электроны на электроды или от них (6, 7, 13), эта способность не универсальна в пределах семейства (25). Поэтому сначала оценивалась способность G. lovleyi производить ток. G. lovleyi был способен окислять ацетат с помощью электрода, служащего единственным акцептором электронов (рис. 1). Однако максимальный ток, ок. 1 мА, было значительно меньше, чем ок.15 мА, которое G. Sourreducens обычно производит в той же системе (24; Невин и др. , Представлены). Высота анодных биопленок составляла примерно 12 мкм (рис. 2). Таким образом, эти биопленки были значительно тоньше, чем биопленки толщиной 50 мкм, которые G. sulfureducens образует на аналогичных анодах (21a, 24), что согласуется с более низким током, который производит G. lovleyi . Клетки окрашивались преимущественно зеленым цветом с помощью окрашивания LIVE / DEAD, что позволяет предположить, что большинство клеток биопленки были метаболически активными.Эти результаты продемонстрировали, что G. lovleyi может электрохимически взаимодействовать с графитовым электродом. Физиологические различия, которые приводят к относительно низкой текущей продуктивности у этого вида, требуют дальнейшего изучения.