氧和生物反应器

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氧和生物反应器之间的区别

氧 vs. 生物反应器

氧（IUPAC名：Oxygen）是一種化學元素，符號為O，原子序為8，在元素週期表中屬於氧族。氧屬於非金屬，是具有高反應性的氧化劑，能夠與大部分元素以及其他化合物形成氧化物。氧在宇宙中的總質量在所有元素中位列第三，僅居氫和氦之下。Emsley 2001, p.297在標準溫度和壓力下，兩個氧原子会自然鍵合，形成無色無味的氧氣，即雙原子氧（）。氧氣是地球大氣層的主要成分之一，在體積上佔20.8%。地球地殼中近一半的質量都是由氧和氧化物所組成。 氧是細胞呼吸作用中重要的元素。在生物體中，主要有機分子，如蛋白質、核酸、碳水化合物和脂肪等，還有組成動物外殼、牙齒和骨骼的無機化合物，都含有氧原子。生物體絕大部分的質量都由含氧原子的水組成。光合作用利用陽光的能量把水和二氧化碳轉化為氧氣。氧氣的化學反應性強，容易與其他元素結合，所以大氣層中的氧氣成分只能通過生物的光合作用持續補充。臭氧（）是氧元素的另一種同素異構體，能夠較好地吸收中紫外線輻射。位於高海拔的臭氧層有助阻擋紫外線，從而保護生物圈。不過，在地表上的臭氧屬於污染物，為霧霾的副產品之一。在低地球軌道高度的單原子氧足以對航天器造成腐蝕。 卡爾·威廉·舍勒於1773年或之前在烏普薩拉最早發現氧元素。約瑟夫·普利斯特里亦於1774年在威爾特郡獨立發現氧，因為其成果的發表日期較舍勒早，所以一般被譽為氧的發現者。1777年，安東萬-羅倫·德·拉瓦節進行了一系列有關氧的實驗，推翻了當時用於解釋燃燒和腐蝕的燃素說。他也提出了氧的現用IUPAC名稱「oxygen」，源自希臘語中的「ὀξύς」（oxys，尖銳，指酸）和「-γενής」（-genes，產生者）。這是因為命名之時，人們曾以為所有酸都必須含有氧。許多化學詞彙都在清末傳入中國，其中原法文元素名「oxygène」被譯為「養」，後譯為「氱」，最終演變為今天的中文名「氧」。 氧的應用包括暖氣、內燃機、鋼鐵、塑料和布料的生產、金屬氣焊和氣割、火箭推進劑、及航空器、潛艇、載人航天器和潛水所用的生命保障系統。. 生物反應器（Bioreactor）是指任何提供生物化學反應的適當環境或工程設備。通常是指利用酶(由一個或一群酵素所推動)或生物體（如微生物）使裝置具有模擬生物的功能，可在細胞外進行生化反應，在模擬的過程中既可進行有氧反應也能進行無氧反應。這些系統在酒類、組織工程、生化工程、醫藥生產、有機污染物降解...等應用上是相當重要的一個裝置。 在來源上可分為自然生物反應器(如人的胃)及工程生物反應器(如發酵罐、固定化酶或固定化細胞反應器等，這些生物反應器通常呈圓筒狀，其體積從幾升到幾立方米不等，常由不銹鋼製成)兩種。 依原料加入的方式可分為批次式反應器(Batch reactor)、饋料批次式反應系統(fed batch)以及連續流反應器(Continuous reactor)(如連續攪拌釜式反應器、恆化器)三種。 生物反應器與化學反應器不盡相同，化學反應器從原料進入到產物的生成過程中常需要加壓和加熱，屬於一個高耗能的裝置。而生物反應器則不同，在酶和微生物的參與及常溫常壓下就可以進行化學合成。因此，生物反應器問世之後受到化工部門的重視。化學工程專家認為，應該盡可能地讓化學合成的過程改由生物去完成，因此設計理想的生物反應器，就成了現代生物技術產業的一個重要任務。 在生物反應器中生長的微生物可以被浸泡在液體介質中或附著在固體介質表面。被浸泡的培樣物質可分為懸浮性與固定化：.

二氧化碳

二氧化碳（IUPAC名：carbon dioxide，分子式：CO2）是空氣中常見的化合物，由两个氧原子与一个碳原子通过共价键连接而成。空氣中有微量的二氧化碳，約佔0.04％。二氧化碳略溶於水中，形成碳酸，碳酸是一種弱酸。 在二氧化碳分子中，碳原子的成键方式是sp杂化轨道与氧原子成键。碳原子的两个sp杂化轨道分别与两个氧原子生成两个σ键。碳原子上两个没有参加杂化（混成）的p轨道与成键的sp杂化轨道成90°的直角，并同氧原子的p轨道分别发生重叠，故缩短了碳氧键的间距。 二氧化碳平均约占大气体积的400ppm，不過每年因為人為的排放增加，比率還在逐步上升。2018年4月大氣二氧化碳月均濃度超過410ppm，為過去80萬年來最高。大气中的二氧化碳含量随季节变化，这主要是由于植物生长的季节性变化而导致的。当春夏季来临时，植物由于光合作用消耗二氧化碳，其含量随之减少；反之，当秋冬季来临时，植物不但不进行光合作用，反而制造二氧化碳，其含量随之上升。 二氧化碳常壓下為無色、無味、不助燃、不可燃的氣體。二氧化碳是一種溫室氣體。二氧化碳的濃度自1900年至2016年11月增長了約127ppm。.

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生化需氧量

生化需氧量（Biochemical oxygen demand，简写为BOD），是水体中的好氧微生物在一定温度下将水中有机物分解成无机质，这一特定时间内的氧化过程中所需要的溶解氧量。.

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藻類

藻類，又稱作懸浮植物，包括數種不同類以光合作用產生能量的生物，其中有屬於真核細胞的藻類，也有屬於原核細胞的藻類。它們一般被認為是簡單的植物，並且一些藻類與比較高等的植物有關。雖然其他藻類看似從藍綠藻得到光合作用的能力，但是在演化上有獨立的分支。所有藻類缺乏真的根、莖、葉和其他可在高等植物上發現的組織構造。藻類與細菌和原生動物不同之處，是藻類產生能量的方式為光合自營。 藻類涵蓋了原核生物、原生生物界和植物界。原核生物界中的藻類有生活在無機動物中的原核綠藻。屬於原生生物界中的藻類有裸藻門、甲藻門（或稱渦鞭毛藻）、隱藻門、金黃藻門（包括矽藻等浮游藻）、紅藻門、綠藻門和褐藻門。而生殖構造複雜的輪藻門則屬於植物界。屬於大型藻者一般僅有紅藻門、綠藻門和褐藻門等為大型肉眼可顯而易見之固著性藻類。此類大型藻幾乎99%以上之種類棲息於海水環境中，故大型藻多以海藻稱之。另外，有些肉眼可見的固著性藍綠藻和少數之矽藻嚴格而言應該亦屬於大型藻的範圍。.

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脂肪

脂肪（Fat）是室温下呈固态的油脂（室溫下呈液態的油脂稱作油），多来源于人和动物体内的脂肪组织，是一種羧酸酯，由碳、氫、氧三種元素組成。與醣類不同，脂肪所含的碳、氫的比例較高，而氧的比例較低，所以發熱量比醣類高。脂肪最後產生物是膽固醇（形成血栓）。脂肪組織是絕大多數脊椎動物特有的構造，可以使之一段時間不進食，而不會能量耗竭而死；脂肪體則為昆蟲特有，主代謝類似脊椎動物的肝。 脂肪是由甘油和脂肪酸組成的三酰甘油酯，其中甘油的分子比較簡單，而脂肪酸的種類和長短卻不相同，包括飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸。 食用脂肪是人可直接食用或烹调的油脂，主要成分是三酸甘油酯，也就是中性脂肪。脂肪是常見的食物營養素之一，亦是三種提供能量的營養之一。 食物中的脂肪在腸胃中消化，吸收後大部分又再度轉變為脂肪。它主要分佈在人體皮下組織、大網膜、腸繫膜和腎臟周圍等處。體內脂肪的含量常隨營養狀況、能量消耗等因素而變動。 過多的脂肪讓我們行動不便，而且血液中過高的血脂，很可能是誘發高血壓和心臟病的主要因素。.

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溶解性

溶解性或溶解度（）是指定溫、定壓時，每單位飽和溶液中所含溶質的量；也就是一种物质能够被溶解的最大程度或飽和溶液的濃度。通常用體積莫耳濃度、質量百分濃度或「每100公克溶劑能溶解的溶質重」表示之。溶解度主要取决于溶质在溶劑中的溶解平衡常数(溶度積)、溫度、極性、和-zh-hans:压强; zh-hk:壓強; zh-tw:壓力-。相同溶質在不同溶劑下的溶解度不盡相同；相同溶劑在不同溶質下的溶解度不盡相同；即便是相同的溶質和溶液，在不同的環境因素下溶解度也不盡相同。 當溶質分子進入溶液時，因為分子可以自由移動，有些分子會碰撞到未溶解的晶體表面，並被吸引回到晶體表面析出，此即為結晶或沉澱。在分子不斷溶解和結晶的過程中，當溶解速率和結晶速率相等時，稱為溶解平衡。達到溶解平衡的溶液稱為飽和溶液，此時溶質的濃度定義為溶解度。濃度低於溶解度的溶液稱為未飽和溶液；在某些特殊環境下，會產生濃度大於溶解度的溶液，稱為'''過飽和溶液'''。 如果一种溶质對溶液的溶解度很高，我们就说这种物质是可溶的；如果溶解度不高，称这种物质是微溶的；如果溶解度極低，则称这种物质是不溶或难溶的。在台灣，可溶、微溶、難溶這三種狀態分別以體積莫耳濃度10^M和10^M做為分野。在中國大陸，將每100mL溶剂中溶质的溶解度小于0.01g的物质称为难溶物质，在0.01~1克之间的为微溶，1~10克为可溶，10克以上为易溶。.

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