金属离子和半胱氨酸对产氢能力的影响及调控对策研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:renalee9
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  生物制氢技术为解决人类的能源危机和环境问题提供了一条崭新的途径。发酵法生物制氢技术以其产氢能力高、稳定性好、可实现废物处理资源化等优势而成为生物制氢技术的首选,其中利用有机废水为底物进行连续流制氢,因具有能源回收和废水处理的双重功效而成为研究热点。发酵法生物制氢技术产业化的关键是提高单位反应器或产氢发酵细菌的产氢能力。本研究从细胞水平和群体水平上探讨金属离子和半胱氨酸对产氢能力及产氢发酵工艺系统的调控对策,以期为进一步提高发酵法生物制氢技术的产氢能力提供理论指导。   按照正交试验结果优化了B49的基础培养基,获得了2750mlH2/L培养基的氢气产量,与原基础培养基的氢气产量(2235mlH2/L培养基)相比,B49的产氢能力提高了23﹪。   从群体水平上考察了金属离子对乙醇型发酵混合菌种产氢能力的影响。。   采用正交实验考察铁离子、镁离子、锌离子三个因子对混合菌种产氢影响的显著性和交互作用。 锌离子(>1mg/L)、铜离子(0.1~5mg/L)和镉离子(0.1~10mg/L)对混和细菌产氢发酵均有抑制作用;比较这三种重金属离子在相同浓度下对混和细菌产氢发酵的抑制作用。 乙醇型发酵菌种因具有较高的产氢能力而成为生物制氢反应首选的目标发酵类型。对以糖蜜为底物的连续流生物制氢反应器进行研究 启动阶段投加铁离子有利于在启动初期创建适于乙醇型发酵菌群生长的生态位,从而使乙醇型发酵菌群迅速成为优势种群并保持不变,有利于反应器的稳定运行。运行阶段投加铁离子可以提高连续运行的生物制氢反应器的产氢能力,并且投加量与投加周期有关。采用200mg/L的投加量,最适投加周期为2d。投加方式宜采用一次性直接投加到反应器内。采用投加半胱氨酸的方法可以实现生物制氢反应器发酵类型转型调控,使稳定运行的丙酸型发酵转化为乙醇型发酵。本研究中,在每隔3天投加2g半胱氨酸(即220mg/L反应器)条件下,20天内可以使生物制氢反应器的发酵类型由丙酸型发酵转变为乙醇型发酵,从而提高了反应器的产氢能力。   
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