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《河南农业大学》 2005年
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光合产氢菌群的筛选及其利用猪粪污水产氢因素的研究

尤希凤  
【摘要】:本研究是在国家863计划项目“太阳能生物制氢技术研究”(编号:2004AA515010)支持下开展的系列研究。能源短缺、环境污染是严重威胁当今人类生存的两大难题,开发可再生的清洁能源迫在眉睫,氢气以其能量密度高、可再生、以及洁净燃烧而被全球能源界公认为化石燃料的最佳替代者,在所有生产氢气的方法中,生物制氢以其生产条件温和(常温、常压中性pH值)、成本低廉(可利用工农业废弃物为原料)被认为最具发展潜力。光合细菌具有可降解多种有机物产氢不放氧、高原料转化效率和光转化效率、高纯度、高太阳光谱响应范围并且可与多种微生物共生建立良好微生物体系等特点,光合细菌太阳能生物制氢技术在生物制氢技术中占有重要的地位。 降低成本、提高转化效率、提供稳定的生产系统是实现生物制氢工业化进程的唯一途径,目前光合细菌制氢研究中多采用葡萄糖、苹果酸、乳酸、乙酸等为产氢原料,成本很高,本文主要研究以猪粪为原料的的光合细菌产氢技术,在降低成本的同时处理环境污染,一举两得;菌种性能的好坏是影响光转化效率和原料转化效率的根本因素,本文突破了在光合细菌产氢的研究中,多沿用资料报道的单株菌进行纯菌种产氢试验的弊端,进行了优势光合产氢菌群的系统筛选,采用原料不灭菌直接生产技术,初步解决了生物制氢的工业化进程中面临的混合优势菌群筛选及其产氢工艺等主要问题。 主要研究成果有以下几个方面: 1.根据各类光合细菌的生态特性和生理特征,在不同的季节,从具有代表性的6个地点获得24个典型样品,按照各类光合细菌的生长条件和营养需求,从培养基组成、pH值、光照强度,光照时间和周期、培养温度、厌氧状态几个方面设计出相应的培养基和培养条件,对光合细菌进行了广泛地富集和分离,获得33株光合细菌;按照猪粪的成分特点,对所分离出的33株光合细菌,进行了猪粪、相关小分子有机酸和葡萄糖利用能力研究,从中筛选出能较好地利用这三类基质的优势菌株作为初步筛选的结果;依据乙酸丙酸和丁酸是猪粪微生物转化的重要成分的原则,分别以这三种酸为产氢基质、以氢气产量为筛选标准进行产氢试验,筛选出7株高效产氢菌株;依据混菌培养具有原料利用广泛性的特点,研究了7株优势菌种的混合体系的产氢能力,结果表明7株优势产氢光合细菌所组成的混合菌群利用乙酸、丙酸和丁酸的产氢量分别为1590ml/g乙酸、2130ml/g丙酸和2520ml/g丁酸,高于大多数单株菌的产氢量,该氢气产量分别是乙酸、丙酸和丁酸的最大理论产氢量的95.7%、90.6%和89.0%,表明所筛选的优势光合细菌组合具有极高的原料转化效率。 2.依据影响光合细菌产氢的原理和工业化生产中低成本的需求,研究了以葡萄糖为基质利用高效产氢光合菌群生产氢气的影响因素,结果表明,高效产氢光合菌群产氢必须在光照、厌氧的条件下进行,高效产氢光合菌群的最佳产氢工艺条件是为:光照强度2000-60001x、温度28℃-34℃、pH值为5-8、接种量为10%-100%,添加氮源对产氢效果没有显著的影响,由于猪粪中含有大量的有机氮,表明猪粪产氢具有较好的工程应用前景。
【学位授予单位】:河南农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:X703

【引证文献】
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10 王素兰;张全国;周雪花;;光合生物制氢过程中系统温度变化实验研究[J];太阳能学报;2007年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈红;李永峰;徐菁利;邓婕璇;郜爽;;高效产氢菌种Biohydrogenbacterium R3 sp.nov.连续流厌氧发酵生物制氢的研究[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
2 刘旭;马春红;李晓煜;何晓棣;甄占萍;吴哲;王立安;贾银锁;;利用农林废弃物发酵产氢的研究[A];植保科技创新与病虫防控专业化——中国植物保护学会2011年学术年会论文集[C];2011年
3 刘艳;黄晓婷;吴畏;;利用厨余进行厌氧发酵产氢的研究[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第二卷)[C];2009年
4 王爱杰;辛亮;高灵芳;任南琪;史英君;包红旭;;木质纤维素产氢菌筛选及其产氢能力[A];第十次全国环境微生物学术研讨会论文摘要集[C];2007年
5 杨智满;郭荣波;;污泥预处理对提油后藻渣产氢的影响[A];庆祝中国藻类学会成立30周年暨第十五次学术讨论会摘要集[C];2009年
6 郑国香;任南琪;钟溢键;李小玲;吴川福;周湘良;;碳源、氮源及碳/氮比值对发酵产氢细菌RF-9产氢性能的影响[A];第七届全国氢能学术会议论文集[C];2006年
7 陈洪章;王岚;李冬敏;;汽爆秸秆好氧厌氧交替发酵制氢[A];微生物与人类健康科技论坛论文汇编[C];2009年
8 程军;潘华引;戚峰;周俊虎;刘建忠;岑可法;;污泥和水葫芦混合发酵产氢的影响因素分析[A];第七届全国氢能学术会议论文集[C];2006年
9 何光设;蒋恩臣;;厌氧发酵过程数学模型研究[A];农业工程科技创新与建设现代农业——2005年中国农业工程学会学术年会论文集第四分册[C];2005年
10 李永峰;任南琪;王兴祖;胡立杰;;通过酸性末端产物气相分析判定产氢细菌[A];2004年中国生物质能技术与可持续发展研讨会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 许继飞;同步代谢秸秆木糖和葡萄糖的产氢新菌种及其产氢特性[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 许继飞;同步代谢秸秆木糖和葡萄糖的产氢新菌种及其产氢特性[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 刘洪艳;厌氧发酵产氢菌筛选及产氢菌突变体库构建[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2010年
4 赵鑫;乙醇型发酵群落分析及产乙醇杆菌功能基因表达研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 曹广丽;高效利用玉米秸秆的产氢菌种及其产氢性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 曹广丽;高效利用玉米秸秆的产氢菌种及其产氢性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 屈晓凡;微小空间内光合细菌产氢行为及鼓泡强化产氢实验研究[D];重庆大学;2011年
8 荆艳艳;超微秸秆光合生物产氢体系多相流数值模拟与流变特性实验研究[D];河南农业大学;2011年
9 夏奡;微藻生物质暗发酵和光发酵耦合产氢气以及联产甲烷的机理研究[D];浙江大学;2013年
10 谢斌飞;淀粉/纤维素类生物质发酵联产氢气和甲烷的机理研究[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马生华;发酵产氢菌的分离及其产氢研究[D];西北大学;2011年
2 李兆雯;乙醇产氢发酵特性及其与微生物电解池耦合梯级产氢[D];哈尔滨工业大学;2012年
3 秦丹;厌氧发酵产氢反应器连续运行及产氢菌的分离鉴定[D];哈尔滨理工大学;2011年
4 吴黎阳;暗发酵生物产氢系统的参数优化[D];郑州大学;2012年
5 于文燕;Klebsiella sp.HQ-3产氢代谢调控及其发酵制氢的条件优化[D];华中科技大学;2012年
6 冯宜鹏;秸秆与粪便预混处理技术及产氢实验研究[D];河南农业大学;2012年
7 邴薇;高温产氢微生物的分离筛选与鉴定[D];吉林大学;2013年
8 刘合钦;高效产氢菌株筛选及厌氧发酵条件优化[D];华中科技大学;2009年
9 刘合钦;高效产氢菌株筛选及厌氧发酵条件优化[D];华中科技大学;2009年
10 邓慧;活性污泥中产氢细菌的筛选及其产氢特性研究[D];广西大学;2011年
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