水污染控制工程第十一章生物处理的基本概念和生化反应动力学基础.ppt

实验表明反应速度与一种反应物A的浓度ρA成正比时，称这种反应对这种反应物是一级反应。 实验表明反应速度与二种反应物A、B的浓度ρA、ρB成正比时，或与一种反应物A的浓度ρA的平方ρA2成正比时，称这种反应为二级反应。 实验表明反应速度与ρA·ρB2成正比时，称这种反应为三级反应；也可称这种反应是A的一级反应或B的二级反应。 在生化反应过程中，底物的降解速度和反应器中的底物浓度有关。 一般地： aA+bB → gG+hH 如果测得反应速度：v＝dcA/dt=kcAa · cBb a+b=n, n为反应级数。 反 应 级 数 设生化反应方程式为： 现底物浓度ρS以[S]表示，则生化反应速度： 式中：k——反应速度常数，随温度而异； n——反应级数。 上式亦可改写为： 该式可用图表示，图中直 线的斜率即为反应级数n。 或 lgv lg[S] 反应速度不受反应物浓度的影响时，称这种反应为零级反应。在温度不变的情况下，零级反应的反应速度是常数。 对反应物A而言，零级反应： 式中：v——反应速度； t——反应时间； k——反应速度常数, 受温度影响。 在反应过程中，反应物A的量增加时，k为负值；在废水生物处理中，有机污染物逐渐减少，反应常数为正值。 反应速度与反应物浓度的一次方成正比关系，称这种反应为一级反应。对反应物A而言，一级反应： 式中：v ——反应速度； t——反应时间； k——反应速度常数, 受温度影响。 在反应过程中，反应物A的量增加时，k为负值；在废水生物处理中，有机污染物逐渐减少，反应常数为正值。 反应速度与反应物浓度的二次方成正比，称这种反应为二级反应。 对反应物A而言，二级反应： 式中：v——反应速度； t——反应时间； k——反应速度常数, 受温度影响。 在反应过程中，反应物A的量增加时，k为负值；在废水生物处理中，有机污染物逐渐减少，反应常数为正值。 第四节 米歇里斯-门坦 （Michaelis-Menten）方程式 一切生化反应都是在酶的催化下进行的。这种反应亦可以说是一种酶促反应或酶反应。酶促反应速度受酶浓度、底物浓度、pH、温度、反应产物、活化剂和抑制剂等因素的影响。 在有足够底物又不受其他因素影响时，则酶促反应速度与酶浓度成正比。 当底物浓度在较低范围内，而其他因素恒定时，这个反应速度与底物浓度成正比，是一级反应。 当底物浓度增加到一定限度时，所有的酶全部与底物结合后，酶反应速度达到最大值，此时再增加底物的浓度对速度就无影响，是零级反应，但各自达到饱和时所需的底物浓度并不相同，甚至差异有时很大。 浓度对酶反应速度的影响 vmax n=0 0n1 n=1 KS 底物浓度[S] 1/2 vmax 酶反应速度 v 中间产物假说： 酶促反应分两步进行，即酶与底物先络合成一个络合物（中间产物），这个络合物再进一步分解成产物和游离态酶，以下式表示： 式中，S代表产物，E代表酶，ES代表酶－产物中间产物（络合物），P代表产物。 从上式可以看出，当底物S浓度较低时，只有一部分酶E和底物S形成酶-底物中间产物ES。 此时，若增加底物浓度，则将有更多的中间产物形成，因而反应速度亦随之增加。 当底物浓度很大时，反应体系中的酶分子已基本全部和底物结合成ES络合物。 此时，底物浓度虽再增加，但无剩余的酶与之结合，故无更多的ES络合物生成，因而反应速度维持不变。 1913年前后，米歇里斯和门坦提出了表示整个反应中底物浓度与酶促反应速度之间关系的式子，称为米歇里斯－门坦方程式，简称米氏方程式，即： 式中:v——酶促反应速度；vmax——最大酶反应速度； ρS——底物浓度； Km——米氏常数。 此式表明，当Km和vmax已知时，酶反应速度与酶底物浓度之间的定量关系。 由上式得： 该式表明，当vmax/v=2或v=1/2vmax时，Km=ρS，即Km是v=1/2v