可再生清潔新能源的研究有助于解決當前環(huán)境污染和能源短缺問題,近年來綠色氫能被人們視為最有發(fā)展前景的能源之一。生物制氫因其是利用微生物通過轉化有機物來產氫,所以具有產氫原料廣泛、能耗低、無污染等諸多優(yōu)點;光合細菌制氫技術,還很好的將光能利用、氫能生產和環(huán)境污染治理這三個社會熱點問題相結合,既解決了能源短缺問題,同時也減少了環(huán)境的污染問題。光合細菌制氫技術的起步較晚,許多研究還處于初期探索性階段。光合細菌種類繁多、代謝途徑多樣、影響產氫的因素廣泛,導致目前光發(fā)酵生物制氫的生產率較低。已有的報道大都是實驗室的分批產氫研究,有關連續(xù)性產氫的研究較少;光合制氫反應器受光照傳輸過程中光強衰減和光合細菌生長特性限制,反應器難以實現(xiàn)容積擴大、產氫模式難以進行連續(xù)性生產,這些都嚴重阻礙了光合菌生物制氫技術在實際生產中的實施。本研究先進行了光合細菌產氫菌種的篩選,對比研究了該菌株利用不同分子結構有機基質進行光合產氫的特性;在總結現(xiàn)有光合制氫反應器發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上設計出了新型大容積內置光源反應器,結合光合細菌生物固定化技術改善了連續(xù)產氫的穩(wěn)定性;最后,對光合細菌的一段連續(xù)高效產氫模式進行了實驗研究。論文獲得...

【文章頁數(shù)】：141 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
縮略詞
1.緒論
    1.1 引言
    1.2 氫能
        1.2.1 氫能
        1.2.2 制氫方法
        1.2.3 生物制氫
    1.3 光合細菌制氫
        1.3.1 光合細菌特征和分類
        1.3.2 光合細菌制氫機理
        1.3.3 影響光合細菌制氫因素
    1.4 光生物制氫反應器
        1.4.1 反應器類型
        1.4.2 反應器光源
        1.4.3 光合制氫反應器現(xiàn)狀
    1.5 光合細菌固定化技術
    1.6 研究目的、意義和內容
        1.6.1 研究目的和意義
        1.6.2 研究的技術路線和內容
2.試驗材料與方法
    2.1 試驗材料
        2.1.1 污泥來源
        2.1.2 光合細菌菌種
        2.1.3 培養(yǎng)基
        2.1.4 粉末活性炭
        2.1.5 側面發(fā)光光纖
    2.2 試驗儀器
    2.3 實驗裝置
        2.3.1 分批產氫實驗裝置
        2.3.2 內置光源反應系統(tǒng)和連續(xù)制氫實驗裝置
        2.3.3 一段連續(xù)產氫實驗裝置
    2.4 實驗設計和方法
        2.4.1 光合細菌的富集、分離與鑒定
        2.4.2. Rps. palustris PS-6 光合產氫特性研究
        2.4.3.內置光源新型反應器的制備及連續(xù)光合產氫性能研究
        2.4.4. Rps. palustris PS-6 以葡萄糖為基質的一段連續(xù)產氫試驗
    2.5 分析方法
        2.5.1 細菌濃度的測定
        2.5.2 pH值的測定
        2.5.3 ORP值的測定
        2.5.4 光照強度的測定
        2.5.5 COD和NH4
+-N值測定
        2.5.6 細菌干重測定
        2.5.7 細菌形態(tài)測定
        2.5.8 氫氣產量的測定
        2.5.9 氫氣含量的測定
        2.5.10 葡萄糖含量的測定
        2.5.11 VFAs的測定
3.光合細菌的富集、分離與鑒定
    3.1 前言
    3.2 結果與討論
        3.2.1 光合細菌的富集
        3.2.2 光合細菌的純化分離和增殖培養(yǎng)
        3.2.3 產氫光合細菌的篩選
        3.2.4 光合細菌PS-6 的形態(tài)特征
        3.2.5 菌株PS-6 的生理生化實驗
        3.2.6 菌株PS-6 的活細胞吸收光譜
        3.2.7 菌株PS-6 生物量的測定
        3.2.8 菌株PS-6 的 16S rDNA基因序列分析
        3.2.9 菌株ID與相近物種的系統(tǒng)發(fā)育學分析
    3.3 本章小結
4. Rps. palustris PS-6 光合產氫特性研究
    4.1 前言
    4.2 結果與討論
        4.2.1 Rps. palustris PS-6 以葡萄糖為基質產氫性能研究
        4.2.2 Rps. palustris PS-6 以有機酸為基質產氫性能研究
    4.3 本章小結
5. 內置光源新型反應器的制備及連續(xù)光合產氫性能研究
    5.1 前言
    5.2 結果與討論
        5.2.1 內置光源反應器設計及制備
        5.2.2 內置光源制氫反應器性能評價
        5.2.3 惰性載體投加量對光合產氫的影響
        5.2.4 內置光源反應系統(tǒng)連續(xù)制氫性能的研究
    5.3 本章小結
6. Rps. palustris PS-6 以葡萄糖為基質的一段連續(xù)產氫試驗
    6.1 前言
    6.2 結果與討論
        6.2.1 谷氨酸鈉投加量對產氫性能的影響
        6.2.2 HRT對連續(xù)產氫性能的影響
        6.2.3 葡萄糖濃度對連續(xù)產氫影響
        6.2.4 一段光合菌制氫法的性能評價
    6.3 本章小結
7. 結論與建議
    7.1 研究結論
    7.2 本文創(chuàng)新點
    7.3 建議與展望
致謝
參考文獻
攻讀學位期間的主要成果



本文編號：3748504

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