【摘要】：本研究是在國家863計劃項目“太陽能生物制氫技術(shù)研究”(編號:2004AA515010)支持下開展的系列研究。能源短缺、環(huán)境污染是嚴重威脅當(dāng)今人類生存的兩大難題,開發(fā)可再生的清潔能源迫在眉睫,氫氣以其能量密度高、可再生、以及潔凈燃燒而被全球能源界公認為化石燃料的最佳替代者,在所有生產(chǎn)氫氣的方法中,生物制氫以其生產(chǎn)條件溫和(常溫、常壓中性pH值)、成本低廉(可利用工農(nóng)業(yè)廢棄物為原料)被認為最具發(fā)展?jié)摿Α９夂霞毦哂锌山到舛喾N有機物產(chǎn)氫不放氧、高原料轉(zhuǎn)化效率和光轉(zhuǎn)化效率、高純度、高太陽光譜響應(yīng)范圍并且可與多種微生物共生建立良好微生物體系等特點,光合細菌太陽能生物制氫技術(shù)在生物制氫技術(shù)中占有重要的地位。 降低成本、提高轉(zhuǎn)化效率、提供穩(wěn)定的生產(chǎn)系統(tǒng)是實現(xiàn)生物制氫工業(yè)化進程的唯一途徑,目前光合細菌制氫研究中多采用葡萄糖、蘋果酸、乳酸、乙酸等為產(chǎn)氫原料,成本很高,本文主要研究以豬糞為原料的的光合細菌產(chǎn)氫技術(shù),在降低成本的同時處理環(huán)境污染,一舉兩得;菌種性能的好壞是影響光轉(zhuǎn)化效率和原料轉(zhuǎn)化效率的根本因素,本文突破了在光合細菌產(chǎn)氫的研究中,多沿用資料報道的單株菌進行純菌種產(chǎn)氫試驗的弊端,進行了優(yōu)勢光合產(chǎn)氫菌群的系統(tǒng)篩選,采用原料不滅菌直接生產(chǎn)技術(shù),初步解決了生物制氫的工業(yè)化進程中面臨的混合優(yōu)勢菌群篩選及其產(chǎn)氫工藝等主要問題。 主要研究成果有以下幾個方面: 1.根據(jù)各類光合細菌的生態(tài)特性和生理特征,在不同的季節(jié),從具有代表性的6個地點獲得24個典型樣品,按照各類光合細菌的生長條件和營養(yǎng)需求,從培養(yǎng)基組成、pH值、光照強度,光照時間和周期、培養(yǎng)溫度、厭氧狀態(tài)幾個方面設(shè)計出相應(yīng)的培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件,對光合細菌進行了廣泛地富集和分離,獲得33株光合細菌;按照豬糞的成分特點,對所分離出的33株光合細菌,進行了豬糞、相關(guān)小分子有機酸和葡萄糖利用能力研究,從中篩選出能較好地利用這三類基質(zhì)的優(yōu)勢菌株作為初步篩選的結(jié)果;依據(jù)乙酸丙酸和丁酸是豬糞微生物轉(zhuǎn)化的重要成分的原則,分別以這三種酸為產(chǎn)氫基質(zhì)、以氫氣產(chǎn)量為篩選標(biāo)準(zhǔn)進行產(chǎn)氫試驗,篩選出7株高效產(chǎn)氫菌株;依據(jù)混菌培養(yǎng)具有原料利用廣泛性的特點,研究了7株優(yōu)勢菌種的混合體系的產(chǎn)氫能力,結(jié)果表明7株優(yōu)勢產(chǎn)氫光合細菌所組成的混合菌群利用乙酸、丙酸和丁酸的產(chǎn)氫量分別為1590ml/g乙酸、2130ml/g丙酸和2520ml/g丁酸,高于大多數(shù)單株菌的產(chǎn)氫量,該氫氣產(chǎn)量分別是乙酸、丙酸和丁酸的最大理論產(chǎn)氫量的95.7%、90.6%和89.0%,表明所篩選的優(yōu)勢光合細菌組合具有極高的原料轉(zhuǎn)化效率。 2.依據(jù)影響光合細菌產(chǎn)氫的原理和工業(yè)化生產(chǎn)中低成本的需求,研究了以葡萄糖為基質(zhì)利用高效產(chǎn)氫光合菌群生產(chǎn)氫氣的影響因素,結(jié)果表明,高效產(chǎn)氫光合菌群產(chǎn)氫必須在光照、厭氧的條件下進行,高效產(chǎn)氫光合菌群的最佳產(chǎn)氫工藝條件是為:光照強度2000-60001x、溫度28℃-34℃、pH值為5-8、接種量為10%-100%,添加氮源對產(chǎn)氫效果沒有顯著的影響,由于豬糞中含有大量的有機氮,表明豬糞產(chǎn)氫具有較好的工程應(yīng)用前景。
【圖文】：

圖.22平板分離的光合細菌F.si.22pbo以卵hteticb咖“衍p睡osiatlino硫磺細菌3株，記為Hl、H2和H3。別對分離出的33株光合細菌進行小分子能夠利用豬糞或豬糞發(fā)酵產(chǎn)物(小分子廢水產(chǎn)氫，，表明未經(jīng)處理的豬糞廢水中是從表中可以看出，許多光合細菌可以利Fll、sl、52、59、L3、H3可以利用被56、7s、510、L6可以利用大部分試驗糖產(chǎn)氫，Ll、M只能利用乙酸、丙酸、。

F19翻2.3產(chǎn)氮光合細恤利用乙膠產(chǎn)紐能力研究.2.3H，dro:enproduction.biiitvofhvdro‘enProduct云onphotob.ct.ri-.ith一oet一t.
【學(xué)位授予單位】：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：X703

【引證文獻】

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本文編號：2639143