高效光合产氢菌的筛选及连续生物制氢试验研究

发布时间：2023-02-23 18:22

　　可再生清洁新能源的研究有助于解决当前环境污染和能源短缺问题,近年来绿色氢能被人们视为最有发展前景的能源之一。生物制氢因其是利用微生物通过转化有机物来产氢,所以具有产氢原料广泛、能耗低、无污染等诸多优点;光合细菌制氢技术,还很好的将光能利用、氢能生产和环境污染治理这三个社会热点问题相结合,既解决了能源短缺问题,同时也减少了环境的污染问题。光合细菌制氢技术的起步较晚,许多研究还处于初期探索性阶段。光合细菌种类繁多、代谢途径多样、影响产氢的因素广泛,导致目前光发酵生物制氢的生产率较低。已有的报道大都是实验室的分批产氢研究,有关连续性产氢的研究较少;光合制氢反应器受光照传输过程中光强衰减和光合细菌生长特性限制,反应器难以实现容积扩大、产氢模式难以进行连续性生产,这些都严重阻碍了光合菌生物制氢技术在实际生产中的实施。本研究先进行了光合细菌产氢菌种的筛选,对比研究了该菌株利用不同分子结构有机基质进行光合产氢的特性;在总结现有光合制氢反应器发展现状的基础上设计出了新型大容积内置光源反应器,结合光合细菌生物固定化技术改善了连续产氢的稳定性;最后,对光合细菌的一段连续高效产氢模式进行了实验研究。论文获得...

【文章页数】：141 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
缩略词
1.绪论
    1.1 引言
    1.2 氢能
        1.2.1 氢能
        1.2.2 制氢方法
        1.2.3 生物制氢
    1.3 光合细菌制氢
        1.3.1 光合细菌特征和分类
        1.3.2 光合细菌制氢机理
        1.3.3 影响光合细菌制氢因素
    1.4 光生物制氢反应器
        1.4.1 反应器类型
        1.4.2 反应器光源
        1.4.3 光合制氢反应器现状
    1.5 光合细菌固定化技术
    1.6 研究目的、意义和内容
        1.6.1 研究目的和意义
        1.6.2 研究的技术路线和内容
2.试验材料与方法
    2.1 试验材料
        2.1.1 污泥来源
        2.1.2 光合细菌菌种
        2.1.3 培养基
        2.1.4 粉末活性炭
        2.1.5 侧面发光光纤
    2.2 试验仪器
    2.3 实验装置
        2.3.1 分批产氢实验装置
        2.3.2 内置光源反应系统和连续制氢实验装置
        2.3.3 一段连续产氢实验装置
    2.4 实验设计和方法
        2.4.1 光合细菌的富集、分离与鉴定
        2.4.2. Rps. palustris PS-6 光合产氢特性研究
        2.4.3.内置光源新型反应器的制备及连续光合产氢性能研究
        2.4.4. Rps. palustris PS-6 以葡萄糖为基质的一段连续产氢试验
    2.5 分析方法
        2.5.1 细菌浓度的测定
        2.5.2 pH值的测定
        2.5.3 ORP值的测定
        2.5.4 光照强度的测定
        2.5.5 COD和NH4
+-N值测定
        2.5.6 细菌干重测定
        2.5.7 细菌形态测定
        2.5.8 氢气产量的测定
        2.5.9 氢气含量的测定
        2.5.10 葡萄糖含量的测定
        2.5.11 VFAs的测定
3.光合细菌的富集、分离与鉴定
    3.1 前言
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 光合细菌的富集
        3.2.2 光合细菌的纯化分离和增殖培养
        3.2.3 产氢光合细菌的筛选
        3.2.4 光合细菌PS-6 的形态特征
        3.2.5 菌株PS-6 的生理生化实验
        3.2.6 菌株PS-6 的活细胞吸收光谱
        3.2.7 菌株PS-6 生物量的测定
        3.2.8 菌株PS-6 的 16S rDNA基因序列分析
        3.2.9 菌株ID与相近物种的系统发育学分析
    3.3 本章小结
4. Rps. palustris PS-6 光合产氢特性研究
    4.1 前言
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 Rps. palustris PS-6 以葡萄糖为基质产氢性能研究
        4.2.2 Rps. palustris PS-6 以有机酸为基质产氢性能研究
    4.3 本章小结
5. 内置光源新型反应器的制备及连续光合产氢性能研究
    5.1 前言
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 内置光源反应器设计及制备
        5.2.2 内置光源制氢反应器性能评价
        5.2.3 惰性载体投加量对光合产氢的影响
        5.2.4 内置光源反应系统连续制氢性能的研究
    5.3 本章小结
6. Rps. palustris PS-6 以葡萄糖为基质的一段连续产氢试验
    6.1 前言
    6.2 结果与讨论
        6.2.1 谷氨酸钠投加量对产氢性能的影响
        6.2.2 HRT对连续产氢性能的影响
        6.2.3 葡萄糖浓度对连续产氢影响
        6.2.4 一段光合菌制氢法的性能评价
    6.3 本章小结
7. 结论与建议
    7.1 研究结论
    7.2 本文创新点
    7.3 建议与展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的主要成果



本文编号：3748504

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