由农林生物质等热解气化产生的以CO、CO2、H2为主要组分的含碳气体,可以利用微生物厌氧发酵技术将其转化为如乙酸、乙醇等含碳有机物。在CO、CO2、H2的转化过程中,生物反应器作为微生物生长繁殖和进行产物合成的场所,对气体转化效率有着十分重要的影响。相对于悬浮式反应器,生物膜反应器内的微生物密度高、生物膜产生的群体效应提高了微生物对于环境的耐受性,且固定化的细胞更加有利于菌种的重复利用。CO、CO2、H2在微生物内部进行转化之前,需要预先溶解于培养液后才能到达细胞表面供其生长代谢和产物合成。然而,由于气体底物的微溶性,使得气液传质效率低下成为反应过程进行的一大限速步骤。与此同时,生物膜反应器内也存在着载体表面的生物膜吸附能力较弱,成膜周期较长的问题,因此,为解决上述气体发酵过程中的瓶颈问题,本研究首先利用温敏材料N-异丙基丙烯酰胺对生物膜基底进行了改性,以提高细胞的吸附成膜能力,研究了温敏接枝浓度,环境参数等影响因素对同型产乙酸菌成膜、生物膜微观结构的影响规律及发酵产醇性能。在此基础上,为了提高气液传质速率,以多孔PVDF透气疏水膜作为基底,研究了其气体传输及产醇性能。最后,以温敏修饰多孔基底为载体构建高效气液分离式生物膜反应器,以稳定连续的进行气体发酵生产乙醇。本论文所得主要研究结论如下:（1）利用温敏材料N-异丙基丙烯酰胺修饰后的Si C基底,在37℃下的水接触角为89.4°,Zeta电位为+7.7 m V,界面自由能在37℃时下降到-41.74 MJ m-2,更加有利于同型产乙酸菌的初始吸附,同时表面生物膜生长周期缩短至4天,在第4天的生物膜干重可以达到79.68 g m-2,成膜速率提升至19.92 g m-2 d-1,相比于未经温敏修饰的Si C基底提升了6.2倍。在代谢产物的生产方面,乙酸的产量在第4天达到最大的5.52 g L-1,在液体流速为10 m L min-1的工况条件下,得到了最大的乙醇浓度5.44 g L-1和最大的乙醇生产速率0.54 g L-1 d-1。（2）利用PVDF多孔透气疏水膜作为生物膜基底构建了气液分离式的反应系统,相比于气液同侧传输的平面式生物膜基底,多孔基底有着更大的比表面积（7.73 m2g-1）,其表面孔隙率为61%,孔径为100~1000 nm,有着更强的气体传输能力,在0.3 Mpa的供气压力下,气液传质系数KLa达到0.035 s-1。对发酵液中的代谢产物浓度进行了分析测试,在液体流速为10 m L min-1,气体流速为40 SCCM的工况条件下,得到的乙醇浓度为6.32 g L-1,乙醇生产速率为0.63 g L-1 d-1。（3）利用N-异丙基丙烯酰胺修饰的管状PVDF透气疏水膜作为生物膜基底构建了生物膜反应器并在连续流的运行条件实现了乙醇的连续生产。在0.12 d-1的稀释率下,乙醇浓度为6.96 g L-1,产率为0.8 g L-1 d-1。CO和H2的利用率稳定于50%左右,CO2的利用率为13.5%左右。之后采用两步法p H调控对气体发酵过程进行强化,在第20天,乙醇浓度达到最高值12.9 g L-1,产率为0.65 g L-1 d-1,在反应器切换至连续流运行后,乙醇浓度被稀释至9 g L-1左右,而乙醇的产率却增加至1.08 g L-1 d-1。对产酸阶段和产醇阶段的菌群结构进行了16SRNA分析,Clostridium ragsdalei P11、Clostridium sp.ECT.2c5、Clostridium sp.W14A为产酸阶段的优势菌种,其相对丰度分别为73.1%、13.8%、4.5%,进入产醇阶段后,相对丰度变化为95.1%、2.6%和0.1%,此时乙醇的生成主要依靠Clostridium ragsdalei P11的代谢作用完成。