光合细菌生物制氢技术研究进展

阐述了国内外光合细菌生物制氢技术的研究进展,讨论了影响光合细菌制氢技术发展的主要因素,探索了利用生物与工程技术提高光合细菌产氢效率的有效途径和方法,指出了目前光合细菌生物制氢技术发展存在的障碍和问题,并对光合细菌生物制氢技术发展方向及趋势进行了展望.     

光合细菌菌落特性的研究现状

介绍了光合细菌的形态特征、产氢原理,分析了产氢光合细菌的影响因素,阐述了光合细菌的计数方法。     

光合细菌产氢过程中氮源利用实验

对从活性污泥中筛选出的光合产氢混合菌群进行了光合产氢实验,研究了氮源对光合细菌生长和产氢过程的影响,分析了光合产氢过程中混合菌群对氮源的利用规律。结果表明:光合细菌生长过程中对氮源有很强的选择性,无机氮源尤其是铵盐类物质最易为光合细菌所利用,有机氮源次之;以(NH4)2SO4为氮源,添加浓度为7 mmol/L时,菌体生长最为良好,在培养24~48 h内,(NH4)2SO4利用速率最大,最大消耗速率为0.105 mmol/L。不同种类氮源对光合产氢混合菌群产氢的影响不很明显,利用有机氮源产氢效果好于无机氮源。光合细菌以(NH4)2SO4为氮源,添加浓度为3.5 mmol/L时,菌体具有较强的产氢活性,光合产氢过程中氮源只在0~48 h内有少量消耗,菌体进入产氢高峰期后不再利用氮源。     

光合细菌对马拉硫磷降解特性的研究

通过利用3因素3水平L9（33）的正交实验,研究了光合细菌对马拉硫磷的降解特性,结果表明,降解条件为pH7.0、温度30°C、接种量为108个/mL,180rmin-1摇床培养时,光合细菌菌株对马拉硫磷的降解率可达90%左右。     

微槽透光板式光合制氢反应器连续产氢性能研究

从增加反应器中光合细菌的细胞持有量并强化光能利用和底物传输的角度出发,构造了新型的微槽透光板式光合制氢反应器。通过沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonaspalustris)的连续流产氢实验研究表明:当以葡萄糖为碳源底物时,在反应器光波长为590 nm、光照强度为9 W/m2、进口底物浓度为55 mmol/L、流速为960 m L/h运行工况下,产氢速率、底物降解效率和光能转化效率均有显著增加,分别达到1.17 mmol/(L·h)、77.5%和20.15%。研究表明,选择与光合细菌产氢代谢相适应的光波长和光照强度以强化光合磷酸化过程,并通过传质强化以促进底物的传输,是提高连续流光合制氢反应器产氢性能的有效方法。     

应用于废水处理的光合细菌优化培养和生长动力学研究

本文对应用于废水处理的光合细菌的培养最适温度、光照、pH值、溶解氧等条件进行了较系统的研究,通过正交实验,得出光合细菌生长的最适条件为光照强度3000Lx、微好氧、30℃、pH 7.0.在此基础上,建立了光合细菌在模拟味精废水条件下,以乙酸钠为底物时的生长动力学模型,其参数为饱和常数Ks为0.23 g·L-1,最大比生长速率为0.04 h-1.试验结果表明,该模型能够较好地描述废水处理光合细菌的生长情况.     

不同灌溉定额下春小麦光合光响应特征研究

为了探讨荒漠绿洲区春小麦在干旱环境下的适应机制,测定了6个灌溉处理下春小麦的光合响应过程,采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、直角双曲线修正模型和指数模型分别对春小麦光响应曲线进行了拟合比较,筛选出最优模型,并利用最优模型对不同灌溉处理下春小麦的光合特征参数进行了计算。试验结果表明,随着灌溉量的增加,小麦叶片光合性能呈增加趋势,且灌浆前期大于灌浆后期;经误差分析,不同灌溉定额下4种模型的光响应曲线拟合结果存在差异,直角双曲线模型、非直角双曲线模型和指数模型对高灌水处理的光响应曲线模拟精度高于低灌水处理;直角双曲线修正模型对所有处理的模拟精度均最高,是拟合荒漠绿洲区春小麦光响应曲线的最优模型;光合参数显示,420 mm灌溉定额处理下春小麦的最大光合速率、表观量子效率、光饱和点均高于其他灌溉处理,而光补偿点则显著降低。荒漠绿洲区,适当的灌溉定额有利于扩大春小麦光的适应范围,提高光能利用能力,增加产量。     

不同水肥模式下水稻光合光响应特性研究

为揭示不同水肥模式对水稻分蘖期和拔节孕穗期叶片光合作用光响应特征的影响,在2种灌溉模式、2种施肥次数和4个施氮量水平下,开展了不同水肥模式的水稻叶片光合作用的光响应特征研究。结果表明,在水稻分蘖期和拔节孕穗期,间歇灌溉水稻的净光合速率高于淹灌,且随着施氮量的提高,这种由于灌溉模式引起的差异将被弱化。在施氮量较低时,淹灌水稻很快就达到了光饱和,而在间歇灌溉下,光饱和点则明显后移。这表明低氮水平下,间歇灌溉的水稻对光的适应能力比淹灌的水稻强。灌溉模式和设计施氮量相同时,由于3次施肥在时间尺度上施肥分布更均匀,尽管其在分蘖期净光合速率较小,但在拔节孕穗期净光合速率较大,与2次施肥相比,其水稻产量更高。这表明,提高拔节孕穗期作物的净光合速率有利于作物干物质的积累,从而获得更高的产量。     

光合-厌氧混合菌群生物共发酵产氢动力学研究

以光合、厌氧细菌混合菌群为对象,研究了混合菌群共发酵产氢过程中产氢动力学特性,建立了混合菌群生物共发酵产氢过程中关于菌体质量浓度、底物利用及产氢量的动力学模型。将光照因素引入混合菌群产氢动力学模型中,采用同伦摄动法(HPM)对非线性动力学模型进行求解,得到了混合菌群共发酵产氢过程中菌体质量浓度、底物利用及产氢量的动力学模型。通过与实验数据对比,模型与实验数据基本一致,能够很好地反映出共发酵产氢过程中产氢参数的变化趋势。对建立的3个动力学模型的动力学参数的相互关系及其敏感性进行了分析,研究发现动力学参数中最大比生长速率对模型结果的影响最大,最大比生长速率对菌体质量浓度影响的变化量达到79%,对底物质量浓度影响的变化量达到118%,对产氢量影响的变化量达到98. 4%。     

光合细菌混合菌群利用牛粪污水产氢实验

从自然界多处污泥中取样,采用选择性培养基初步富集出光合细菌混合菌群,采用菌体部分回流法对混合菌群进行筛选和优化,并研究了混合菌群以牛粪污水为原料的产氢特性。结果表明:从活性污泥中利用选择性培养基富集出的光合细菌混合菌群,生长快速、稳定,生长条件和产氢条件都比纯种细菌要求低。采用菌体部分回流装置筛选出了具有较高产氢活性的光合产氢混合菌群,菌体回流的最佳条件为:菌体回流时间36 h,菌体回流量30%,此时混合菌群的产氢活性较高,最大产氢速率达到28.3 m L/(L·h),平均氢气体积分数为55%。混合菌群以牛粪污水为原料产氢时,产氢持续时间216 h,平均产氢速率为11.65 m L/(L·h),原料利用率为71.48%,平均原料转化率为52.60 m L/g。     

光合微生物制氢技术的研究进展

介绍了目前制氢的主要方法，光合微生物制氢被认为是最具潜力的氢能生产技术之一。论述了光合微生物的产氢机制，讨论了影响光合微生物放氢的主要因素，如光、菌株特性、氢供体等。综述了光合微生物制氢研究现状和发展方向，分析了光合微生物制氢技术所面临的问题，提出了一些解决方案。     

高效产氢发酵细菌在不同气相条件下产氢

气相条件是影响高效产氢细菌产氢能力的重要生态因子之。间歇实验结果表明，空气中的氧分子是抑制高效产氢细菌－B49生长发酵的直接原因，二氧化碳也对B49的发酵产氢产生很大的抑制作用，而以氮气和氩气为气相能使B49发挥较高的产氢能力，氮气很可能对B49的发酵产氢有一定的促进作用。     

液相厌氧状态对沼气生物脱硫影响的定量研究

本文论证了液相厌氧状态对沼气生物脱硫存在的负效应,并且得到了定量的结论用以支持设置独立脱硫反应器的观点。     

不同磷酸盐浓度对厌氧颗粒污泥发酵产氢的影响研究

实验以高浓度有机废水为发酵底物,接种颗粒污泥进行厌氧发酵制氢,研究不同磷酸盐浓度条件下的产氢效果。结果表明:当磷酸盐的浓度为6 mmol.L-1～8 mmol.L-1时,对有机废水制氢具有促进作用,在浓度为8mmol.L-1时,氢气含量为56.3%达到最大。随着磷酸盐浓度的增加,化学需氧量(COD)去除率和出水挥发性脂肪酸(VFA)浓度也逐步提高,但当磷酸盐浓度升至10 mmol.L-1时,由于进水营养比例失衡,产氢产乙酸菌群的活性受到抑制,产气率也因此减少。     

气质联用分析超临界生物质气化制氢液相产物

超临界水中生物质气化制氢技术是近年发展起来的一种高效、清洁的能源转化及利用技术。本文利用GC/MS法对超临界生物质气化制氢的液相产物进行了定性分析,确定了色谱操作条件及部分物质,为反应路径及机理分析提供了依据。     

菌渣与麦秸厌氧消化产气潜能研究

为了帮助企业处理菌渣厌氧消化产沼气的问题,试验采用菌渣与麦秸共发酵的方式,结合现有处理工序,重点考察不同原料配比及消化温度对产气的影响。试验结果表明:相同消化温度下,不同物料的混合比例对产气结果的影响有所不同。单一菌渣累积产气量和容积产气率较低,但单位有机质产气率高,说明菌渣作为底物用于厌氧消化产沼是可行的;随着麦秸的添加比例增大,各组累积产气量和容积产气率有不同程度的增加,厌氧消化时间有所提前。综合各项产气结果,当菌渣与麦秸比例为1∶1,消化温度为35℃时产气性能最佳。该项研究结果可为企业菌渣资源化处理及提高产气效率提供基础参数。