光合菌群產(chǎn)氫特性及其秸稈發(fā)酵制氫初探

【摘要】：光合細(xì)菌在厭氧和光照條件下有較高的產(chǎn)氫潛力,能將有機(jī)物的利用與氫氣的產(chǎn)生有機(jī)結(jié)合起來(lái),成為生物制氫研究的熱點(diǎn)。本文以光合菌群為研究對(duì)象,研究了光合菌群產(chǎn)氫特性,創(chuàng)新性地采用玉米秸稈水解-光合菌群發(fā)酵制氫工藝,旨在為光合細(xì)菌制氫技術(shù)開(kāi)辟一條新的可循之路。 采用間歇方式培養(yǎng)從花園土壤中富集分離出來(lái)的光合菌群,分別考查碳源、氮源、碳氮源組合、初始pH值、光照方式、接種量、光照強(qiáng)度、培養(yǎng)溫度對(duì)光合菌群產(chǎn)氫行為的影響。結(jié)果表明,與氮源相比,碳源對(duì)產(chǎn)氫量的影響更為顯著,葡萄糖和草酸銨分別是最適宜的碳源和氮源,葡萄糖和谷氨酸鈉為最佳碳氮源組合;在酸性條件下的產(chǎn)氫量高于堿性條件;在12 h光照-12 h黑暗交替光照條件下,產(chǎn)氫量高于連續(xù)光照;當(dāng)接種量為10%、光照度為7000 lux、培養(yǎng)溫度為30℃時(shí)最易形成優(yōu)勢(shì)菌群,產(chǎn)氫量最高。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)得出最佳產(chǎn)氫工藝條件為:采用10號(hào)菌群、碳源為葡萄糖、葡萄糖濃度為3 g/L、氮源為尿素、尿素濃度為9 g/L、接種量為10%、pH值為8.5、光照方式為12 h光照-12 h黑暗交替光照、培養(yǎng)溫度為30℃。方差分析表明,碳源、碳源濃度、氮源、菌種種類是影響產(chǎn)氫量的主要因素。 玉米秸稈經(jīng)水解、脫毒后,進(jìn)行了光合菌群產(chǎn)氫研究,考查了秸稈水解條件、脫毒方法、氮源、磷元素、NaCl、NaHCO_3及金屬離子對(duì)產(chǎn)氫的影響。結(jié)果表明,秸稈的水解最佳條件為硫酸濃度1%,固液比1:12,水解時(shí)間0.5 h,水解溫度為110℃。采用Ca(OH)_2調(diào)節(jié)pH值的脫毒方法產(chǎn)氫效果優(yōu)于其它脫毒方法;當(dāng)尿素(以N計(jì))濃度為2 g/L,K_2HPO_4(以P計(jì))濃度為0.05 g/L,NaCl濃度為1.5 g/L,NaHCO_3濃度為10 g/L時(shí),產(chǎn)氫量分別達(dá)到最高值。在培養(yǎng)基中加入Cu~(2+)獲得的產(chǎn)氫量要明顯高于其他金屬離子。正交實(shí)驗(yàn)得出NH4+為光合菌群產(chǎn)氫顯著影響因素。光合菌群利用秸稈水解液發(fā)酵制氫,是一種低成本高效能的制氫技術(shù),必將在未來(lái)光合細(xì)菌制氫領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。 【關(guān)鍵詞】：光合菌群 產(chǎn)氫 影響因子 秸稈 水解
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：X172
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 生物制氫11-15
• 1.2.1 發(fā)酵細(xì)菌11-12
• 1.2.2 真核藻類(綠藻)12
• 1.2.3 藍(lán)細(xì)菌12-13
• 1.2.4 光合細(xì)菌13-15
• 1.3 微生物利用秸稈制氫研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 農(nóng)作物秸稈的預(yù)處理方法15-16
• 1.3.2 秸稈水解液脫毒處理方法16
• 1.3.3 微生物利用秸稈產(chǎn)氫研究進(jìn)展16-17
• 1.4 本課題的來(lái)源及研究目的、意義及內(nèi)容17-19
• 第2章 高效產(chǎn)氫光合菌的篩選及產(chǎn)氫特性研究19-36
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料與裝置19-20
• 2.1.1 菌種來(lái)源19
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及裝置19-20
• 2.1.3 培養(yǎng)基20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法20-21
• 2.2.1 光合細(xì)菌富集方法20
• 2.2.2 光合細(xì)菌擴(kuò)大培養(yǎng)方法20-21
• 2.2.3 光合細(xì)菌的產(chǎn)氫方法21
• 2.3 分析方法21-22
• 2.3.1 光照強(qiáng)度的測(cè)定21
• 2.3.2 pH 值的測(cè)定21
• 2.3.3 生物量的測(cè)定21
• 2.3.4 氫氣含量測(cè)定21-22
• 2.4 結(jié)果與討論22-32
• 2.4.1 光合菌群富集22
• 2.4.2 光合菌群擴(kuò)大培養(yǎng)22
• 2.4.3 排氧方式的選擇22-23
• 2.4.4 光合菌群菌體形態(tài)23-24
• 2.4.5 光合菌群生長(zhǎng)曲線24-25
• 2.4.6 碳氮源對(duì)產(chǎn)氫的影響25-28
• 2.4.7 pH 值的影響28-29
• 2.4.8 接種量的影響29-30
• 2.4.9 光照強(qiáng)度的影響30-31
• 2.4.10 光照方式的影響31-32
• 2.4.11 培養(yǎng)溫度的影響32
• 2.5 正交實(shí)驗(yàn)32-34
• 2.5.1 實(shí)驗(yàn)方案33
• 2.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果33-34
• 2.6 本章小結(jié)34-36
• 第3章 光合菌群發(fā)酵秸稈水解液制氫研究36-53
• 3.1 秸稈水解液產(chǎn)氫培養(yǎng)基36
• 3.2 光合菌群產(chǎn)氫方法36
• 3.3 分析方法36-37
• 3.3.1 還原糖含量測(cè)定36-37
• 3.3.2 pH 值及氫氣含量的測(cè)定37
• 3.4 結(jié)果與討論37-43
• 3.4.1 光合細(xì)菌的馴化及富集培養(yǎng)37-38
• 3.4.2 硫酸濃度的影響38-39
• 3.4.3 固液比的影響39
• 3.4.4 水解時(shí)間的影響39-40
• 3.4.5 水解溫度的影響40-41
• 3.4.6 水解液脫毒方法對(duì)產(chǎn)氫量的影響41-43
• 3.5 培養(yǎng)基的優(yōu)化43-46
• 3.5.1 氮源的影響43-44
• 3.5.2 P 濃度的影響44-45
• 3.5.3 NaCl 濃度的影響45-46
• 3.5.4 NaHC0_3 濃度的影響46
• 3.6 金屬元素對(duì)產(chǎn)氫的影響46-50
• 3.6.1 M0~(2+)濃度的影響46-47
• 3.6.2 Mg~(2+)濃度的影響47-48
• 3.6.3 Cu~(~(2+))濃度的影響48-49
• 3.6.4 Fe~(2+)、Ni~(2+)、C0~(2+)、C1~(3+)的影響49-50
• 3.7 產(chǎn)氫條件優(yōu)化50-52
• 3.7.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)50-51
• 3.7.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果51-52
• 3.8 本章小結(jié)52-53
• 結(jié)論53-54
• 參考文獻(xiàn)54-58
• 研究生在校期間發(fā)表論文情況58-60
• 致謝60-61
• 詳細(xì)摘要61-69

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有機(jī)廢水厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展    洪天求,郝小龍,俞漢青

秸稈預(yù)處理方法的篩選    唐锘;

豬糞污水光合細(xì)菌制氫的影響因素    張全國(guó);范振山;王艷錦;李鵬鵬;原玉豐;

汽爆玉米秸稈羧甲基纖維素的制備    楊葉;陳洪章;

底物初始濃度對(duì)光合細(xì)菌產(chǎn)氫動(dòng)力學(xué)特性的影響    王永忠;廖強(qiáng);朱恂;巴淑麗;張攀;張川;

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微波預(yù)處理稻草糖化工藝研究    朱圣東,吳元欣,喻子牛,李慧,張霞

固氮類微生物產(chǎn)氫機(jī)理研究進(jìn)展    朱建良,馮有智

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光合產(chǎn)氫菌群的篩選及其利用豬糞污水產(chǎn)氫因素的研究    尤希鳳

光合細(xì)菌利用低分子有機(jī)酸產(chǎn)氫的試驗(yàn)研究    陳明

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玉米秸稈酸解副產(chǎn)物對(duì)酒精發(fā)酵影響的研究    林貝

玉米秸稈稀硫酸預(yù)處理工藝研究    梁瑩

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稻殼制備燃料乙醇及綜合利用    麻越佳

甘蔗壓榨汁制氫系統(tǒng)的工程控制對(duì)策及其微生物群落研究    焦安英

以赤糖為基質(zhì)的生物制氫生態(tài)系統(tǒng)與工藝    岳莉然

直接碳固體氧化物燃料電池    唐玉寶

稻草秸稈同步糖化發(fā)酵制備纖維素乙醇的研究    劉海臣

陶瓷企業(yè)低碳制造系統(tǒng)模式及評(píng)估與建模方法    陶雪飛

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玉米秸稈預(yù)處理及對(duì)發(fā)酵產(chǎn)氫效果影響研究    曾召剛

杜氏鹽藻異養(yǎng)轉(zhuǎn)化藻株的鑒定及初步功能分析    呂文兵

海藻加工廢棄物的復(fù)合降解及乙醇轉(zhuǎn)化    葛蕾蕾

光合細(xì)菌對(duì)大水面養(yǎng)殖生態(tài)作用的研究    任義波

企業(yè)低碳競(jìng)爭(zhēng)力的研究    王皓

藍(lán)藻發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)氫氣和甲烷的機(jī)理研究    張明輝

硫碘開(kāi)路循環(huán)制氫系統(tǒng)流程模擬及本生反應(yīng)兩相分離試驗(yàn)研究    楊劍

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活性污泥厭氧發(fā)酵廢水產(chǎn)氫的動(dòng)力學(xué)研究    徐暢平

天然植物秸稈SE改性及其羧甲基化研究    郝紅英,邵自強(qiáng)

混合菌群的篩選及其與白腐真菌串聯(lián)降解石油的效果初探    胡凌燕;孫東平;邵濤;陳紀(jì)昆;周伶俐;

16S rDNA測(cè)序快速鑒定廢水生物處理系統(tǒng)目標(biāo)細(xì)菌    李永峰;任南琪;楊傳平;陳瑛;鄭國(guó)香;胡立杰;

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氣相色譜法分析厭氧反應(yīng)器中的揮發(fā)性脂肪酸(VFA)    劉艷玲,任南琪,劉敏,王愛(ài)杰,李建政,吳憶寧

產(chǎn)酸相反應(yīng)器快速啟動(dòng)和乙醇型發(fā)酵菌群馴化    李建政,任南琪,秦智,郭爽

混合菌種非固定化技術(shù)制氫反應(yīng)器產(chǎn)氫效能    林明,任南琪,馬汐平,馬放,王愛(ài)杰,王相晶,李建政

幾種金屬離子對(duì)高效產(chǎn)氫細(xì)菌產(chǎn)氫能力的促進(jìn)作用    林明,任南琪,王愛(ài)杰,張穎,王相晶,馬放

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高效產(chǎn)氫新菌種的分離鑒定與16S rDNA全序列    李永峰,任南琪,胡立杰,鄭國(guó)香,陳瑛,林海龍,張文啟

纖維素的酶水解及超聲波對(duì)其加速作用的研究    何澤超

光合產(chǎn)氫菌群的篩選及其利用豬糞污水產(chǎn)氫因素的研究    尤希鳳

廢棄植物纖維水解的研究    楊小寒

畜禽糞便污水光合細(xì)菌制氫技術(shù)研究    王艷錦

生物質(zhì)在超臨界水中液化轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)研究    朱道飛

酒精生產(chǎn)酵母菌株木糖代謝工程及其發(fā)酵工藝的初步研究    史文龍

微生物發(fā)酵菌群的組合及其應(yīng)用研究    呂學(xué)斌

光生物產(chǎn)氫研究進(jìn)展    李鵬,龍敏南

微生物產(chǎn)氫研究的進(jìn)展    康鑄慧,王磊,鄭廣宏,周琪

產(chǎn)氫細(xì)菌Enterbacter sakazakii HP的分離及產(chǎn)氫特性    常娥;齊亞林;鄔小兵;徐惠娟;龍敏南;

Clostridium papyrosolvens厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫研究    靳孝慶;徐昊;沈磊;何冰芳;

混合菌群產(chǎn)氫特性研究    胡吉軍;郭維強(qiáng);賈志國(guó);付寧;張杰;陶勇;高平;李大平;王鑭;

利用電化學(xué)活躍微生物協(xié)助電解發(fā)酵產(chǎn)氫    李建昌;張無(wú)敵;尹芳;徐銳;陳玉保;

潮間帶暗發(fā)酵產(chǎn)氫菌群富集和產(chǎn)氫過(guò)程分析    才金玲;王廣策;李延川;朱大玲;潘光華;

厭氧產(chǎn)氫微生物研究進(jìn)展    馬詩(shī)淳;羅輝;尹小波;張輝;鄧宇;

一株嗜溫高效產(chǎn)氫細(xì)菌Clostridium sp.08-1的分離鑒定與產(chǎn)氫特征    宗文明;于瑞嵩;樊美珍;周志華;

產(chǎn)氫菌的分離鑒定及其產(chǎn)氫特性研究    劉合欽;徐莉;周翔南;付強(qiáng);閆云君;

利用廚余進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫的研究    劉艷;黃曉婷;吳畏;

光合產(chǎn)氫過(guò)程中微生物代謝熱實(shí)驗(yàn)研究    赫倚風(fēng);郭婕;周彩虹;張志萍;王毅;張全國(guó);

一株厭氧高效產(chǎn)氫細(xì)菌的篩選及其耐酸性的研究    任南琪;林明;馬汐平;王愛(ài)杰;李建政;

高效產(chǎn)氫細(xì)菌的分離鑒定與產(chǎn)氫作用    李永峰;李鵬;李建政;

利用農(nóng)林廢棄物發(fā)酵產(chǎn)氫的研究    劉旭;馬春紅;李曉煜;何曉棣;甄占萍;吳哲;王立安;賈銀鎖;

影響天然混合紅螺菌產(chǎn)氫因素的實(shí)驗(yàn)研究    張全國(guó);雷廷宙;尤希鳳;楊群發(fā);原玉豐;張軍合;

產(chǎn)氫微生物培養(yǎng)特性及其擴(kuò)大培養(yǎng)的研究    李永峰;陳晟;史乃鑒;王遠(yuǎn)強(qiáng);

兩相聯(lián)合厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫氣—甲烷的工藝參數(shù)驗(yàn)證    王媛媛;張衍林;晏水平;周洪亮;李武;

影響發(fā)酵細(xì)菌B49產(chǎn)氫因子研究    王相晶;任南琪;李建政;張穎;陳兆波;郭婉茜;李永鋒;

碳源、氮源及碳／氮比值對(duì)發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌RF-9產(chǎn)氫性能的影響    鄭國(guó)香;任南琪;鐘溢鍵;李小玲;吳川福;周湘良;

光合細(xì)菌利用低分子有機(jī)酸產(chǎn)氫的試驗(yàn)研究    陳明

厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫菌篩選及產(chǎn)氫菌突變體庫(kù)構(gòu)建    劉洪艷

高效利用玉米秸稈的產(chǎn)氫菌種及其產(chǎn)氫性能研究    曹廣麗

發(fā)酵產(chǎn)氫菌株與混合培養(yǎng)系統(tǒng)種群生態(tài)研究    陳瑛

生物質(zhì)高效水解及發(fā)酵產(chǎn)氫的機(jī)理研究    戚峰

秸稈類生物質(zhì)暗發(fā)酵產(chǎn)氫關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化及其機(jī)理研究    宋朝霞

Klebsiella pneumoniae ECU-15菌株暗發(fā)酵產(chǎn)氫過(guò)程分析及其利用木質(zhì)纖維素水解液的實(shí)驗(yàn)研究    牛坤

光發(fā)酵細(xì)菌的選育及其與暗發(fā)酵細(xì)菌耦合產(chǎn)氫研究    劉冰峰

同步代謝秸稈木糖和葡萄糖的產(chǎn)氫新菌種及其產(chǎn)氫特性    許繼飛

光合產(chǎn)氫菌群生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)與系統(tǒng)溫度場(chǎng)特性研究    王素蘭

暗發(fā)酵細(xì)菌與光發(fā)酵細(xì)菌兩步法聯(lián)合產(chǎn)氫研究    劉穎

產(chǎn)氫細(xì)菌Ethanoligenens harbinense R3的發(fā)酵產(chǎn)氫基質(zhì)與效能的研究    韓博

光源和光譜對(duì)光合產(chǎn)氫菌群產(chǎn)氫工藝影響研究    安靜

外加電場(chǎng)輔助質(zhì)子傳遞供類球紅細(xì)菌光合產(chǎn)氫研究    鄧文武

產(chǎn)氫菌的分離鑒定及產(chǎn)氫條件的優(yōu)化    張娜

脫氫酶與產(chǎn)氫微生物之間關(guān)系的研究    王秀菊

發(fā)酵產(chǎn)氫菌的分離及其產(chǎn)氫研究    馬生華

畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈發(fā)酵產(chǎn)氫潛力的研究    盧怡

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