在化石能源储备耗竭与环境污染的双重压力下,开发可再生的绿色能源迫在眉睫。丁醇是一种新兴生物燃料,因其具有高热值、挥发性、吸水性以及可以与汽油任意比例混合等特性越来越受到人们的重视。然而,生物制丁醇技术距离大规模的工业化生产还有很多关键性技术问题有待解决。降低生产成本,提高系统的产丁醇能力是生物制丁醇技术实现工业化的根本问题。针对目前制约丁醇发酵过程中的关键影响因子,本研究借助动力学模型考察了不同条件下丁醇发酵过程动力学参数,并对影响丁醇发酵的关键因子进行优化。在此基础上,探究恒定pH外加丁酸条件对丁醇发酵过程的影响。论文取得主要研究成果如下:(1)以实验室筛选的拜氏梭菌(Clostridium beijerinckii)F-6为研究对象,利用Gompertz模型与散乱节点插值法对不同发酵因素如温度、初始pH、接种量、添加有机酸等条件下的合成丁醇过程进行动力学分析。基于动力学分析,筛选影响丁醇合成的显著因子,确定显著因子的中心水平,并确定丁醇发酵最优条件。研究发现初始pH,温度和丁酸为影响丁醇发酵的显著因子,并在其分别为pH7.0、温度37.16℃和丁酸1.23g/L的添加量时丁醇产量达最大值。对最优条件进行实验验证,验证结果与预测结果相一致,且丁醇最高产量和最大合成速率分别达到7.88g/L和0.244g/L-1h-1,与优化前相比分别提高了77.08%和76.81%。(2)为了进一步阐明pH对丁醇发酵的影响,对不同恒定pH条件下的菌体生长动力学,底物消耗动力学及丁醇合成动力学进行探究。研究发现在pH为6.5时,菌体的生长量达到最大值,但在pH5.0条件下葡萄糖消耗量和丁醇产量达到最大。该研究表明pH5.0为最佳合成丁醇pH。(3)在确定最佳pH控制条件产丁醇的基础上,运用恒定pH外加丁酸控制策略对丁醇发酵过程进一步调控。研究发现,运用pH外加丁酸控制策略使菌体干重提升4.8%,葡萄糖消耗量提升21.3%,丁醇产量提升210.3%。本研究为提升丁醇产量提供了重要的理论基础和实验方法,为生物丁醇走向产业化提供相应的动力学理论和实验基础。