产氢光发酵细菌的选育及光发酵最佳产氢模式的确定

发布时间：2023-05-28 09:33

　　日益严重的环境污染问题和能源短缺问题迫使人类不得不寻求新型能源。氢气作为“绿色能源”受到大家广泛关注。光发酵产氢在产生氢气的同时还可利用有机废水，是一种理想的产氢方式。但是由于产氢效率较低，目前光发酵制氢还未实现大规模生产。本研究通过筛选高效光发酵产氢细菌和设计运行新型圆盘式光发酵产氢反应器，优化光发酵细菌的产氢特性，探讨反应器的运行模式并对其关键参数进行优化，建立有效的连续流和半连续流产氢调控对策，为实现光发酵产氢的工业化生产提供理论指导。 从反应器污泥中筛选分离获得一株高效光发酵细菌菌株A7，经细胞形态检测、脂肪酸成分分析、分子生物学鉴定和系统进化树分析，其与Rhodopseudomonaspalustris strain ATCC17001的相似性最高为97%，将其鉴定其为沼泽红假单胞属的一个新种，命名为A7。采用分批培养实验对其生长和产氢条件进行了优化，其最佳生长和产氢条件为初始pH7.0，温度35℃，光照强度150W/m2，接种量10%，接种菌龄14h，乙酸钠60mmol/L，谷氨酸钠15mmol/L，氢气产量达159mL氢气/60mL培养基。 针对现有光发酵产氢反应器光能转...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题背景
    1.3 生物制氢的研究现状
        1.3.1 暗发酵生物制氢技术
        1.3.2 光解水生物制氢技术
        1.3.3 光发酵制氢技术
        1.3.4 暗光发酵生物耦合制氢技术
    1.4 光发酵产氢反应器的研究现状
        1.4.1 管式光发酵产氢反应器
        1.4.2 板式光发酵产氢反应器
        1.4.3 柱式光发酵产氢反应器
        1.4.4 环式光发酵产氢反应器
    1.5 光发酵制氢反应器运行方式的研究现状
    1.6 本课题的研究内容和技术路线
第2章 实验材料与方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 菌种来源
        2.1.2 实验装置
        2.1.3 培养基
        2.1.4 主要仪器和设备
    2.2 实验方法
        2.2.1 光发酵细菌的富集、分离和筛选方法
        2.2.2 细菌形态特征观察
        2.2.3 光发酵细菌鉴定方法
        2.2.4 光发酵细菌产氢性能优化方法
        2.2.5 间歇产氢实验方法
        2.2.6 连续流及半连续流产氢实验方法
        2.2.7 氢气含量测定方法
        2.2.8 生物量测定方法
        2.2.9 乙酸浓度测定方法
第3章 产氢光发酵细菌的选育及其产氢性能优化
    3.1 筛选分离高效产氢的光发酵细菌
        3.1.1 光发酵产氢细菌的富集和分离
        3.1.2 高效产氢光发酵细菌的筛选
    3.2 光发酵产氢细菌的鉴定
        3.2.1 细菌的形态特征
        3.2.2 脂肪酸鉴定
        3.2.3 分子生物学分析
    3.3 菌株 A7 产氢和生长条件优化
        3.3.1 碳源筛选及优化
        3.3.2 氮源筛选及优化
        3.3.3 初始 pH
        3.3.4 接种菌龄
        3.3.5 接种量的优化
    3.4 菌株 A7 与菌株 ATCC 17001 的特征比较
    3.5 本章小结
第4章 光发酵产氢的最佳模式-半连续产氢
    4.1 新型光发酵生物制氢反应器的设计
    4.2 光发酵制氢反应器连续流运行关键参数的优化控制
        4.2.1 补料时间的优化
        4.2.2 水力停留时间的优化
    4.3 光发酵制氢反应器半连续流运行关键参数的优化控制
        4.3.1 补料间隔时间的优化
        4.3.2 初始补料时间的优化
        4.3.3 补料量的优化
    4.4 圆盘式光发酵产氢反应器的光能转化效率
    4.5 半连续流产氢模式是光发酵产氢的最佳模式
    4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3824377