微藻由于具有高生长速率、高光合效率、高油脂含量以及培养不占用耕地等优势,被认为是极具潜力的可再生生物质能源。利用微藻以实现生物柴油的产业化应用是当前的研究热点。目前微藻传统的悬浮培养模式存在着生物量产量低、培养成本高、采收能耗大等不足。研究表明微藻吸附式固定化培养因其相对简单的操作和采收方法能有效克服悬浮培养的不足。因此,本课题基于提高微藻生物量以及降低采收成本的目的,开展了改性膜材料表面的小球藻细胞吸附特性及反应动力学研究,以期为微藻的规模化培养提供一定的科学依据及理论支持。课题以小球藻为藻种,开展了改性膜材料对小球藻吸附特性影响的研究。首先,以选择透过性PTFE滤膜为基底材料,正硅酸乙酯（TEOS）、甲基三乙氧基硅烷（MTES）为混合硅源,通过溶胶凝胶法合成纳米SiO2对其进行改性;其次,设计了一种气液分离膜式光生物反应器,并利用该反应器系统研究了改性膜材料表面特性对小球藻吸附生长的影响。结果表明TEOS/MTES比例对PTFE滤膜的亲疏水性有显著的影响,小球藻易于在疏水性的膜材料表面吸附生长,但当疏水性增大到一定程度（接触角130°左右）后小球藻的吸附量反而有降低的现象。小球藻在TEOS/MTES比例为6:6的改性PTFE膜（接触角为105.5°）上获得了最大的生物量产量（53.84g/m2）、生物量产率（5.98 g/m2/d）以及油脂产率（2.14 g/m2/d）。以优化后吸附性能最好的膜材料为小球藻吸附生长的基底材料,开展了CO₂浓度、光照强度以及气体流量等参数对所设计的气液分离膜式光生物反应器内小球藻吸附特性影响的研究。结果表明,CO₂浓度过低会限制小球藻的生长,过高会对小球藻的生长产生抑制;光照强度增大会促进小球藻在膜材料上的吸附生长;气体流量对小球藻吸附生长的影响较小;但三者对藻细胞内的油脂含量没有显著影响。在该光生物反应器中,小球藻吸附生长的最佳条件为:CO₂浓度为5%（v/v）,光照强度为6mW/cm2,气体流量为20mL/min。根据以上的研究发现,CO₂浓度、光照强度以及气体流量等参数对小球藻的生长有显著影响,由此开展了在CO₂浓度、光照强度以及气体流量影响下的小球藻生化反应动力学特性研究,以构建能反应小球藻本征动力学行为的数学模型。根据实验数据拟合得到了在不同培养条件参数影响下最大比生长速率的经验关系式,并建立了小球藻生长、底物消耗和油脂合成动力学模型。模型与实验结果基本吻合,较好的反映了CO₂浓度、光照强度以及气体流量对小球藻生长、底物消耗和油脂合成动力学特性的影响规律。