维生素B4对秸秆类生物质光发酵产氢的影响

以玉米秸秆类生物质为产氢原料,研究维生素B4对HAU-M1光合细菌生长和产氢过程的影响规律。结果表明,当维生素B4浓度为75 mg/L时,光合细菌生长情况最好,细菌干重最大值为0.934 g/L;维生素B4浓度为100 mg/L时,氢气累积产量达178 mL,比对照组显著提高了43.8%,对光合细菌产氢的促进效果最好;添加维生素B4对HAU-M1光合细菌发酵产氢过程的pH值影响显著,可减弱发酵液酸化,有利于光合细菌发酵产氢。显见,维生素B4对HAU-M1光合细菌生长及秸秆类生物质光合产氢具有明显的促进作用,可为进一步研究开发秸秆类生物质光合细菌发酵产氢工艺技术提供科学参考。     

嗜硫红假单胞菌产氢机理的研究及与荚膜红假单胞菌的比较

研究了嗜硫红假单胞菌(Rhodobacter Sulfidophilus)的氢酶、固氮酶活力与产氢机理,并与荚膜红假单胞菌(Rhodobacter capsulatus)进行了比较。认为氢酶活力不是影响其产氢能力的主要因素,由于不同时期氢酶活力与固氮酶活力的变化,导致了嗜硫红假单胞菌在对数生长期末期才开始产氢。     

光合产氢细菌优势菌群富集及其产氢实验研究

利用特殊培养基从光照充裕、有机质含量高的猪场粪便排放处的污泥中富集培养光合细菌混合产氢菌群,对该混合菌群的产氢培养基进行优化,并研究混合菌群的产氢特性。实验结果表明,此菌群的最佳产氢培养基配方为:氯化铵0.4g/L,氯化镁0.2g/L,酵母膏0.1g/L,磷酸氢二钾0.5g/L,氯化钠2.0g/L,谷氨酸钠3.5g/L。此菌群以1%的葡萄糖为基质时,产氢时间长达204h,最大产氢量为3.41L/L,最大产氢速率为44.17mL/(L.h),最高氢气含量为46.73%,具有工业化应用价值。     

光合细菌混合菌群HAU-M1产氢动力学实验研究

研究光合细菌混合菌群以葡萄糖为底物,光合产氢过程中的生长和产氢动力学特性,分析混合菌群利用葡萄糖产氢过程中的基质降解规律及代谢产物的生成规律。研究结果表明:光合细菌混合菌群以葡萄糖为底物产氢时,150 mmol/L的葡萄糖添加量是最佳添加浓度,产氢过程存在代谢产酸的过程,产氢高峰期葡萄糖主要代谢产物为乙酸,此时产气速率大;产氢末期葡萄糖主要代谢产物为丁酸,此时产气速率较低。建立基于Monod方程的光合细菌混合菌群产氢过程中的生长动力学模型,模型可较好地描述混合菌群产氢过程中生长延滞期和对数增长期菌体的生长变化规律,最大比生长速率μmax为0.214 h~(-1),饱和常数KS为8.257。建立光合细菌混合菌群产氢过程中的底物消耗动力学模型,模型可较好地描述混合菌群产氢过程中产氢延滞期和产氢高峰期的葡萄糖降解规律,细胞得率系数YX/S为0.352 g/mol,维持系数m为0.85。     

序批式培养沼泽红假单胞菌光照产氢的能量分析

实验研究了沼泽红假单胞菌产氢过程中光波长及光照强度对产氢量、光能光生化转化率、底物能量光生化转化率及合成生物量的能量消耗率影响.结果表明:同种波长光作用下光合细菌的光生化转化效率随光照强度增加量呈下降趋势;相同光照强度下590nm光作用的光生化转化率最高,实验得到最高的光能光生化转化率为31.91%;光波长为470nm时,相同光照强度下,光合细菌产氢过程表现最低的效率.因此产氢过程受光照强度及光波长共同影响,不同波长光引起的色素分子能级跃迁形式不同,产生不同的光化学途径,低光照强度下,主要进行葡萄糖发酵,光照强度适宜,则以产氢代谢为主,高光照强度下,则对生理代谢产生抑制作用.同时在590nm,6000lx条件下,其产氢代谢中合成生物量和产生氢能的能量消耗占总能量的利用率仅为7.37%,其余大部分能量被细胞呼吸作用消耗或转变为中间代谢产物能量.     

暗间歇时长对光合生物制氢的影响

通过改变暗间歇时长,考察HAU-M1光合产氢细菌的生长及pH值和底物浓度的变化情况,研究暗间歇时长与光合细菌产氢量及其工艺参数之间的相关关系。实验结果表明:暗间歇时长为0(持续光照)、6、12、18h时,累计产氢量分别为351、380、275和181mL;反应器内的光合细菌浓度最大值分别为0.547、0.632、0.665和0.449g/L;反应残液的p H值分别为5.58、5.17、4.98和4.71。表明适宜的暗间歇时长可促进光合生物制氢反应过程中光合细菌的生长,同时有利于光合生物产氢过程的进行,可为光合生物制氢工艺技术的进一步优化和产业化发展提供科学参考。     

序批式光合制氢反应器中光衰减特性及其对产氢性能的影响

研究了不同入射光波长及光照强度条件下含不同浓度沼泽红假单胞菌CQK-01的序批式光合制氢反应器中的光强衰减特性,同时分析了在光波长为590nm照射下光路长度和光照强度对产氢速率的影响.实验结果表明:在可见光波段范围内,反应器中光衰减系数随光波长的增加而减小,随细菌浓度的增加而增加;反应器中光合细菌在短光路长度、高光照强度下可较快达到最大产氢速率,并获得较大的平均产氢速率.同时在实验结果的基础上,拟合得到光衰减系数与光波长和细菌浓度的实验关联式,并将不同光波长、细菌浓度和入射光强影响下光衰减关联式计算值与实验测量值进行比较,结果表明两者吻合较好.     

固定化光合细菌处理有机废水过程产氢的研究——Ⅱ.红假单胞菌菌株D利用有机物光产氢的特性

应用固定化细胞技术,研究红假单胞菌菌株D(Rhodopseudomonas sp.D)利用有机物光产氢的过程特性,发现以琼脂包埋的固定化细胞,在以苹果酸作为基质的条件下,光照培养120h,总产氢量达到119.5ml,产氢速率为19.92ml(1·h)~(-1)。与悬浮细胞相比,产氢能力提高90％,而且光产氢持续时时延长。菌体菌龄、颗粒内生物量、光照强度、光照/黑暗时间、基质初始pH以及基质浓度均影响产氢过程。试验还证实除苹果酸外,废水中常见污染物如葡萄糖、乳酸、丙酸也是良好的产氢基质。本实验结果表明用光合细菌处理有机废水同时回收氢能的可能性。     

光合产氢混合菌群的碳源代谢实验研究

以红螺菌科光合产氢混合菌群为研究对象,通过血清瓶培养实验,研究不同碳源对光合细菌生长和产氢过程的影响。结果表明:光合细菌能有效利用乙酸和丁酸快速增殖和产氢,其中以乙酸最佳,促使光合产氢混合菌群增殖的最佳乙酸浓度为80mmol/L,最佳产氢浓度为40mmol/L。光合产氢混合菌群利用乳酸增殖产氢的能力较低,而乙醇则对其表现为抑制效应。     

光合细菌小分子酸醇产氢试验研究

以光合产氢混合菌群为研究对象,研究了光合细菌在乙酸、乙醇、乳酸、丁酸几种小分子脂肪酸条件下菌体的生长和产氢特性,详细考察了乙酸和丁酸对光合产氢细菌生长和产氢的影响.研究发现,乙酸、丁酸既是光合细菌良好的生长碳源,也是高效氢供体,光合细菌在乙酸和丁酸条件下产氢率分别达到2.05和2.81molH2/mol.光合细菌以乙酸和丁酸产氢时,乙酸和丁酸的最佳添加浓度均为40mmol/L;光合细菌在乳酸条件下有较高的生长活性,但乳酸并不是光合细菌高效氢供体,光合细菌在乳酸条件下产氢活性较低;乙醇既不是光合细菌良好生长碳源,也不是高效氢供体,乙醇对光合细菌的生长和产氢均有较强的抑制作用.     

光照波长对HAU-M1光合菌群产氢影响的研究

以菌体干重、比产氢速率、pH值和葡萄糖浓度等为主要实验指标,研究不同波长光源对HAU-M1光合菌群生长及光发酵产氢的影响,并用产氢动力学对光合菌群产氢进行分析.结果表明:相同光照强度下,相对于连续全光谱,492～622 nm波长光照能促进光合菌群生长及产氢;492～577 nm波长下菌群生长及产氢效果最佳,菌体干重达到...     

厌氧高效产氢细菌的筛选及其耐酸性研究

采用厌氧Hungate技术 ,从生物制氢反应器厌氧活性污泥中分离到 18株发酵产氢细菌 ,并从中优选出 1株高效产氢细菌B4 9。通过间歇试验 ,B4 9获得最大比产氢速率QH2 为 2 5 .0mmol/g·h ,单位体积产氢量YH2 为 1813.8mL/L ,氢气含量为 6 4 .15 %。B4 9菌株为乙醇型发酵产氢细菌 ,具有良好的耐酸性 ,在 pH3.3仍能生长。发酵产氢和细菌生长的最适 pH值约为 3.9～ 4 .2。     

海洋光合菌群利用乙酸产氢的实验研究

通过富集获得产氢海洋光合菌群,该菌群可以有效利用发酵产氢的关键副产物乙酸作为产氢碳源.温度、光照强度、起始pH和乙酸浓度都对该菌群产氢和生长有明显影响.当在30℃、4000lx光照和起始pH=8.0的条件下培养时,此光合菌群产氢量和底物转化效率较高.乙酸浓度对产氢影响巨大,低浓度乙酸的底物转化效率较高,但总产氢量不高;高浓度乙酸的底物转化效率不高,但总产氢量较高.此实验结果为海洋光合细菌与海洋发酵细菌偶联产氢提供科学参考.     

Fe3O4纳米颗粒对玉米秸秆光发酵产氢的影响

以HAU-M1光合菌群作为发酵细菌,以玉米秸秆为发酵底物,研究Fe₃O₄纳米颗粒对光发酵产氢过程的影响。结果表明:粒径60 nm的Fe₃O₄纳米颗粒浓度为100 mg/L时,比产氢量达到(46.68±1.00)mL/g VSS,与对照组的(35.07±0.56)mL/g VSS相比提升(33.11±0.01)%,此时的能量转化率也提高33.10%。产氢动力学分析结果也表明Fe₃O₄纳米颗粒对反应体系有明显的影响,粒径60 nm的Fe₃O₄纳米颗粒浓度为100 mg/L时,最大产氢潜能和最大产氢速率分别为46.97 mL/g VSS和1.06 mL/(g VSS·h)。适宜的Fe₃O₄纳米颗粒的粒径和浓度能显著促进光发酵产氢能力,而浓度过高则会产生抑制作用。     

折流型光纤束生物膜制氢反应器的产氢特性

针对连续流光合细菌生物膜制氢反应器研究中遇到的难以同时实现细胞固定化和保持反应器高透光性的问题,采用使光合细菌生物膜直接附着生长在具有高导光性的弥散光纤表面的方法,构造了新型折流型光纤束生物膜制氢反应器。在以葡萄糖作为有机底物,模拟太阳光光工况的条件下,对该反应器的连续产氢特性进行实验研究。结果表明该反应器具有较高的产氢速率和光能转化效率。当反应器进口底物浓度为11g/L,流速为100mL/h,光照强度为5.10W/m2时,反应器的产氢速率和光能转化效率分别达到0.6mmol/(L.h)和3.64%。本研究成果可为规模化光生物制氢反应器的结构探索提供参考。     

活性污泥分离混合菌的光合产氢特性分析

对从沼气池活性污泥分离出以多种光合细菌为主的混合菌种与纯菌种沼泽红假单胞菌Rh.Palustris Z02进行了光合产氢的实验研究,并利用修正的Gompertz方程进行产氢动力学分析.结果表明,混合菌种比纯菌种的光合细菌表现出更高的产氢能力和更好的稳定性.尤其在对蔗糖和可溶性淀粉的利用上,混合菌种对这两种碳源的利用比较充分,产氢率分别为3.47mol H2/mol蔗糖和6.68mmol H2/g可溶性淀粉,氢气含量分别为83.30%和76.06%,气相中没有甲烷气产生.而纯菌种Rh.Palustris Z02产氢率分别只有0.49mol H2/mol蔗糖和1.95mmol H2/g可溶性淀粉.混合菌种的产氢条件较肋Rh Palustris Z02更为宽松,以乙酸钠做碳源为例,混合菌种在温度20～40℃,pH=5～8时产氢较好,甚至在pH=5.0和9.0时,仍有微量氢气产生.而纯菌种Rh.Palustris Z02仅在25～35℃产氢较佳,在20℃仅有微量产氢(0.23mol H2/mol乙酸钠),产氢pH范围6～8,光强产氢范围同混合菌种相似,但是产氢率低于混合菌种.     

光合细菌产氢研究进展与问题

化石能源的日益枯竭及其长期使用造成了严重的环境污染,寻找清洁的可再生能源成为当前亟待解决的世界性重大课题。光合细菌产氢以其较高的底物转化效率、较高的光能利用率以及能够灵活利用多种小分子有机酸等特点而成为大规模生物产氢的研究热点。文章从光合细菌产氢机理(主要针对光合单位、固氮酶和氢酶的联合产氢机理)、影响光合细菌产氢的各种物理因素和如何提高光合细菌的产氢量等方面,系统介绍了当前国内外光合细菌产氢的最新研究结果及进展,并对该领域研究存在的主要问题及发展趋势进行了简要评述。     

猪粪污水浓度对球形红假单胞菌光合制氢的影响

通过猪粪污水光合制氢技术的实验,重点研究了畜禽粪便污水原料浓度对利用红假单胞菌(RHODOBACTERSPHAEROIDES)1.1737菌株进行光合产氢的影响规律,结果表明光合产氢量与原料浓度成正比,当畜禽粪便污水中的COD含量为5687MG/L时的体积产氢率可达23.7ML/(L.D),则单位COD体积产氢率达11.3ML/(G.D),将光合生物制氢和畜禽粪便污水处理有机地结合起来,具有显著的社会、环境和经济效益,为畜禽粪便资源化技术研究开发提供科学参考。     

光合生物制氢系统菌种连续培养装置的设计及实验研究

根据光合生物制氢系统连续运行的菌种要求以及光合产氢菌种HAU-M1的生长特性,设计一套针对大中型光合生物制氢系统的光合细菌菌种培养装置,研究该装置对菌种的连续培养和菌种稳定供应的影响因素,优化其初始接种量、水力停留时间等工艺参数并进行连续性培养及运行实验。研究表明:在初始接种量15%,水力停留时间48 h,温度30℃,光照强度2080 Lux,p H值6.8的条件下,菌种培养装置出口培养液浓度可稳定在10%~20%,出口流量维持在约28.96 L/h,可满足光合生物制氢系统对菌种稳定供应的实际需要,验证了光合细菌菌种培养装置应用于光合生物制氢系统连续性运行的技术可行性。     

链霉素对蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa产氢及其生长的影响

以蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa为材料,研究不同链霉素浓度对其生长及其产氢过程的影响。结果表明,添加600 mg/L的链霉素对蛋白核小球藻的产氢具有最大促进作用,产氢时间可持续8 d,比对照组延长近6 d,总产氢量为354.54μL/mg,分别是对照组、200 mg/L和1 000 mg/L试验组的18.44,5.85和1.35倍;通过比较不同条件下蛋白核小球藻的光合及生长状况,证实链霉素明显抑制了蛋白核小球藻的光合放氧,对藻细胞产氢后期的生长也有一定抑制作用。