產(chǎn)氫光發(fā)酵細(xì)菌的選育及光發(fā)酵最佳產(chǎn)氫模式的確定.pdf

1、日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題和能源短缺問(wèn)題迫使人類(lèi)不得不尋求新型能源。氫氣作為“綠色能源”受到大家廣泛關(guān)注。光發(fā)酵產(chǎn)氫在產(chǎn)生氫氣的同時(shí)還可利用有機(jī)廢水，是一種理想的產(chǎn)氫方式。但是由于產(chǎn)氫效率較低，目前光發(fā)酵制氫還未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。本研究通過(guò)篩選高效光發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌和設(shè)計(jì)運(yùn)行新型圓盤(pán)式光發(fā)酵產(chǎn)氫反應(yīng)器，優(yōu)化光發(fā)酵細(xì)菌的產(chǎn)氫特性，探討反應(yīng)器的運(yùn)行模式并對(duì)其關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，建立有效的連續(xù)流和半連續(xù)流產(chǎn)氫調(diào)控對(duì)策，為實(shí)現(xiàn)光發(fā)酵產(chǎn)氫的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論

2、指導(dǎo)。
　　從反應(yīng)器污泥中篩選分離獲得一株高效光發(fā)酵細(xì)菌菌株A7，經(jīng)細(xì)胞形態(tài)檢測(cè)、脂肪酸成分分析、分子生物學(xué)鑒定和系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)分析，其與Rhodopseudomonas palustris strain ATCC17001的相似性最高為97％，將其鑒定其為沼澤紅假單胞屬的一個(gè)新種，命名為A7。采用分批培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)對(duì)其生長(zhǎng)和產(chǎn)氫條件進(jìn)行了優(yōu)化，其最佳生長(zhǎng)和產(chǎn)氫條件為初始pH7.0，溫度35℃，光照強(qiáng)度150W/m2，接種量10%，接種菌齡

3、14h，乙酸鈉60mmol/L，谷氨酸鈉15mmol/L，氫氣產(chǎn)量達(dá)159mL氫氣/60mL培養(yǎng)基。
　　針對(duì)現(xiàn)有光發(fā)酵產(chǎn)氫反應(yīng)器光能轉(zhuǎn)化效率低的問(wèn)題，設(shè)計(jì)并運(yùn)行了圓盤(pán)式光發(fā)酵產(chǎn)氫反應(yīng)器，優(yōu)化了反應(yīng)器運(yùn)行的主要參數(shù)。連續(xù)流運(yùn)行時(shí)，在HRT為2d、補(bǔ)料時(shí)間4d時(shí)獲得最佳產(chǎn)氫效果，比產(chǎn)氫率和產(chǎn)氫速率分別為2.68mol氫氣/mol乙酸和17.9mL/L/h。半連續(xù)流運(yùn)行時(shí)，在初次補(bǔ)料時(shí)間4d、間隔補(bǔ)料時(shí)間1d、補(bǔ)料量40%最佳條件下獲

4、得最大比產(chǎn)氫率3.22 mol氫氣/mol乙酸，最大產(chǎn)氫速率30mL/L/h。
　　根據(jù)圓盤(pán)式光發(fā)酵產(chǎn)氫反應(yīng)器的運(yùn)行效果，計(jì)算了其光能轉(zhuǎn)化效率，連續(xù)流運(yùn)行產(chǎn)氫的光能轉(zhuǎn)化率為1.6%，半連續(xù)流運(yùn)行產(chǎn)氫時(shí)光能轉(zhuǎn)化效率為1.9%，光能轉(zhuǎn)化效率高于大部分現(xiàn)在已存在的光發(fā)酵產(chǎn)氫反應(yīng)器，主要是由于反應(yīng)器具有較好的攪拌系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和相對(duì)較大的光照面積。
　　對(duì)不同的產(chǎn)氫模式進(jìn)行了比較分析。結(jié)果認(rèn)為：半連續(xù)流產(chǎn)氫模式是最佳的光發(fā)酵產(chǎn)氫