导读:本文包含了光发酵产氢论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:光发酵制氢,生物膜,胞外聚合物
光发酵产氢论文文献综述
温汉泉[1]（2016）在《光发酵细菌生物膜法强化产氢调控》一文中研究指出针对光发酵细菌絮凝困难、细菌随出水严重流失和反应装置运行稳定性差等主要问题。本论文采用光发酵细菌性形成稳定的生物膜解决这一问题。首先研究载体的投入对光发酵细菌生物膜形成、细菌生长和产氢的影响,并对生物膜形成和产氢关键参数进行优化调控,然后多尺度考察了光发酵细菌生物膜促进产氢的机制。本论文的目的是通过形成生物膜使反应装置能够高效稳定产氢,为后续工业化生产提供技术支持和理论依据。载体加入对产氢培养基细菌生长没有明显影响。载体的投加使得反应体系产气过程高效产气时间从2-5d拓宽到了1-10d,累积产气量达到4300 m L/L,相比于对照组2120 m L/L提升约100%,氢气浓度由60%提高约到70%,产氢量由1060 mLH2/L提升到2580 m LH2/L,产氢量提高约180%,同时产气过程更加平稳持续。生物膜法反应装置底物最终可利用到74mg/L而对照组反应终止时底物仍剩余320mg/L,对应底物转化效率由24%提高到58%。针对反应装置关键参数进行优化调控时,通过综合考虑并比较产氢量、运行时间、产氢速率和底物利用率等几个方面,证明4 g/L碳源浓度、0.5 g/L L-半胱氨酸浓度、10cm*1的载体长度数量组合对对应是最优的反应装置条件。同时生物膜的出现使得反应装置能够抵抗外界环境波动并维持产氢能力。实验证实生物膜的形成可以促进光发酵细菌对底物更充分的利用,并更高效稳定的产生氢气,对于反应装置整体效能有着极强的提高作用。最后,多尺度对生物膜促进产氢机制进行分析。发现生物膜的形成使得光发酵细菌固氮酶和产氢酶这两种产氢关键酶活性均得到提高,直接增强了细菌产氢能力。针对光发酵细菌胞外聚合物进行研究表明,生物膜并没有改变细菌EPS元素的相对含量,而是使得细菌胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)结构尤其是苯环结构和氢键发生改变,使得细菌表面能下降,有利于细菌与基质的物质和能量交换,同时细菌形成小凝聚体,导致细菌EPS结构松散、浓度下降,将更多的能源和物质转化为氢气。生物膜的形成能够宏观调控整体反应装置,并提供生物膜细菌和游离细菌两种生存策略,所以细菌可以有机分配能源和物质,同时满足自身生存和产氢的需求(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2016-06-01）
何欣,程军,苏会波,祝绍毅,周俊虎[2]（2015）在《凤眼莲半连续暗光发酵耦合产氢研究》一文中研究指出为了对凤眼莲这种生物质进行能源资源化利用,采用两个串联的5 L发酵罐以补料分批培养(半连续培养)的方式研究凤眼莲的暗光发酵耦合产氢特性。通过硫酸溶液、常压微波加热和纤维素酶水解的方式降解凤眼莲得到大量的还原糖,再用处理后的凤眼莲溶液在补料分批培养的条件下进行实验,获得了稳定的暗发酵及光发酵的产氢速率,分别为200.6 m L/(L·d)和85.4 m L/(L·d)。实验中单位原料的产氢量则分别达到50.7 m L/g TVS和285 m L/g TVS,产氢过程的整体热值转化效率为21.7%。(本文来源于《能源工程》期刊2015年04期）
金亚若[3]（2015）在《光催化纳米颗粒强化光发酵细菌Rhodopseudomonas sp.nov.strain A7产氢规律与机制研究》一文中研究指出目前,能源短缺仍是当今世界面临的重要问题,研究光发酵法生物制氢技术对新能源的开发利用具有重要的现实意义。然而,光发酵法生物制氢技术面临一些关键性技术瓶颈问题需要克服,如产氢效率、底物利用效率和光能转化率较低等。光催化纳米颗粒可利用光能进行光催化产氢,在材料领域中被较多使用。本课题将光催化和光发酵结合,以期提高光发酵产氢效率、改善底物利用率和光能转化效率。本文研究了叁种具有光催化性能的纳米颗粒Ti O2、Zn O和Si C对光发酵细菌Rhodopseudomonas sp.nov.strain A7产氢的影响规律,优选出最佳的促进产氢的纳米颗粒,通过改性进一步提高其光催化能力及对光发酵细菌的底物转化能力;并研究了叁个关键因素即光源、光照强度和光催化纳米颗粒浓度对光发酵产氢体系的影响规律;多尺度分析探讨了光催化纳米颗粒强化光发酵产氢的机理。纳米颗粒Ti O2、Zn O和Si C在一定条件下均能不同程度地提高菌株A7的产氢能力。其中Si C在最佳浓度为200mg/L、制备温度为1500℃时,能使光发酵细菌菌株A7获得最大的氢气产量、平均氢气含量和比产氢率,分别达到2272m L-H2/L-培养基、85.2%和2.99 mol-H2/mol-乙酸,氢气产量同对照相比提高18.6%。为了进一步提高光催化纳米颗粒对光发酵产氢的强化效果,采用表面改性和半导体复合改性两种方法对Si C进行改性处理,得到Si C/PAA和Si C/Fe3O4纳米颗粒。结果表明:二者能够进一步提高菌株A7的产氢性能,最佳纳米颗粒浓度分别为200和100mg/L,Si C/Fe3O4纳米颗粒的光催化效率较高,整体性能优于Si C和Si C/PAA纳米颗粒。当Si C/Fe3O4纳米颗粒存在于体系中时,光发酵菌株A7获得最大的氢气产量、平均氢气含量、比产氢率和光能转化效率,分别为2474 m L-H2/L-培养基、88.9%、3.02 mol-H2/mol-乙酸和0.45%,同对照相比,氢气产量、生物量和光能转化效率分别提高34.4%、26%和36.4%。当采用氙灯为光源,普通玻璃厌氧瓶为反应器,最佳光照强度为100W/m2,Si C、Si C/PAA和Si C/Fe3O4的最佳浓度分别为150、150和100mg/L时,菌株A7的各项产氢指标和光能转化效率均得到了明显提高,其中Si C/Fe3O4对菌株A7的影响最为有利,氢气产量、平均氢气含量、比产氢率和光能转化效率分别达到2464m L-H2/L-培养基、93.6%、3.16 mol-H2/mol-乙酸和1.06%,同对照相比,氢气产量和光能转化效率分别提高达34.2%和32.5%。本论文研究结果表明:光催化纳米颗粒实现了对光发酵的产氢强化作用,即能够通过提高菌株A7的凝集性能,改变细菌表面元素、官能团的种类和含量、提高固氮酶的活性、降低吸氢酶的活性、促进和加速产氢体系的电子转移速率,进而提高体系的比产氢率和氢气含量,提高底物利用率和光能转化效率。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2015-06-01）
崔庆芬[4]（2014）在《产氢光发酵细菌的选育及光发酵最佳产氢模式的确定》一文中研究指出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化效率低的问题，设计并运行了圆盘式光发酵产氢反应器，优化了反应器运行的主要参数。连续流运行时，在HRT为2d、补料时间4d时获得最佳产氢效果，比产氢率和产氢速率分别为2.68mol氢气/mol乙酸和17.9mL/L/h。半连续流运行时，在初次补料时间4d、间隔补料时间1d、补料量40%最佳条件下获得最大比产氢率3.22mol氢气/mol乙酸，最大产氢速率30mL/L/h。根据圆盘式光发酵产氢反应器的运行效果，计算了其光能转化效率，连续流运行产氢的光能转化率为1.6%，半连续流运行产氢时光能转化效率为1.9%，光能转化效率高于大部分现在已存在的光发酵产氢反应器，主要是由于反应器具有较好的搅拌系统、温度控制系统和相对较大的光照面积。对不同的产氢模式进行了比较分析。结果认为：半连续流产氢模式是最佳的光发酵产氢运行模式。主要原因是半连续流产氢同其它模式相比，生物流失少，系统稳定性好，操作易于控制。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2014-06-01）
蔡英超[5]（2014）在《pH值对剩余污泥暗发酵—光发酵联合产氢的影响研究》一文中研究指出污水处理厂的生物处理副产物剩余污泥中含有大量的蛋白质、碳水化合物等可被微生物利用的有机资源，是生物法制取清洁能源-氢气的良好底物。本论文以剩余污泥为发酵底物，以pH值作为控制因子，研究了pH值对暗发酵-光发酵联合产氢过程中氢气产量的综合影响，旨在最大化的实现剩余污泥产氢，同时实现剩余污泥减量化、稳定化和资源化利用。论文首先研究了pH值对剩余污泥暗发酵产氢的影响，结果表明，碱性条件有利于剩余污泥发酵产氢。在pH为10.0的条件下，暗发酵产氢量最大，发酵132h后累积H2产量达23.7mL/gVSS。对剩余污泥暗发酵过程的水解、产酸及产甲烷阶段的进一步分析发现，在pH为10.0时剩余污泥的水解率和挥发性脂肪酸（VFAs）产量都较高，发酵时间为60h时，污泥中的碳水化合物和蛋白质浓度分别为0.96和4.85g/L，发酵132h后，乙酸、丙酸和丁酸的总浓度值达到3.34gCOD/L，而整个过程中产甲烷菌的活性受到抑制，因此得到了较高的累积H2产量。另外研究还发现，碱性条件下更有利于实现剩余污泥减量化的目的，总悬浮固体（SS）和挥发性悬浮固体（VSS）的减量化最大值为51.83%和49.80%。为进一步提高剩余污泥的利用率及氢气产量，论文以暗发酵过程中产生的发酵液为底物，采用类球红细菌（Rhodobactersphaeroides）为产氢微生物进行光发酵，考察了pH值对光发酵产氢的影响。由于类球红细菌的产氢代谢受NH4+-N浓度、VFAs浓度和光照强度的影响，因此，为了去除这些因素对光发酵产氢的影响，以得到最大的H2产量，论文首先NH4+-N浓度、VFAs浓度和光照强度对光发酵产氢的影响进行了探讨。结果发现NH4+-N浓度会对光发酵产氢产生抑制，NH4+-N为0.005g/L时累积H2产量达到了最大值38.0mL；VFAs浓度过高或过低都会对光发酵产氢产生影响，VFAs浓度为1.88gCOD/L时，产氢停滞期短，H2转化率较高，且在较短的反应时间内能得到最大的累积H2产量，因此是光发酵产氢的最适VFAs浓度；7000lux是光发酵产氢的最适光照强度；pH为7.0时，光发酵240h后得到了最大的累积H2产量，为34.3mL。综合剩余污泥暗发酵和光发酵两部分的研究结果，对暗发酵-光发酵联合产氢的产氢条件进行了探究，结果发现在进行剩余污泥暗发酵时，pH10.0是暗发酵产氢的最佳条件，但用1L剩余污泥暗发酵液作为底物进行光发酵产氢时，pH9.0的暗发酵液得到了更大的氢气产量，为1331.9mL，氢气产率为117.8mLH2/g-VSS，以pH10.0的暗发酵液为底物进行光发酵时得到的氢气产率为117.5mLH2/g-VSS，这两种条件下的氢气产率相差不大，在同时考虑成本的情况下，暗发酵条件为pH9.0时是剩余污泥暗发酵-光发酵联合产氢的最佳条件。最后，通过建立动力学模型，用Gompertz模型来描述pH值对剩余污泥暗发酵和光发酵的动力学影响，结果在暗发酵条件下，各个pH值条件下的拟合度R2都大于0.95，拟合度较好，且在pH10.0的条件下，得到了最大的Pmax（H2最大生成潜能）27.40mL/gVSS和Rm（最大可能H2生成速率）0.26mL/(gVSS·h)。在光发酵产氢过程中，各个pH值条件下的拟合度R2都大于0.99，Pmax的最大值在中性条件下（pH为7.0）时得到，为46.79mL，得出的最大Rm为0.21mL/h，与试验得到了相同的结论。(本文来源于《烟台大学》期刊2014-05-01）
谢国俊[6]（2013）在《光发酵细菌Rhodopseudomonas faecalis RLD-53产氢效能与强化机制研究》一文中研究指出环境污染和能源短缺促使人类寻找和使用清洁可再生能源。氢气是一种高效环保的能源载体，在降低环境污染和减少温室气体排放过程中发挥重要作用。光发酵生物制氢利用太阳能处理有机废水，生产理想可再生的清洁能源，是最具应用前景的产氢工艺。虽然光发酵产氢具有较高的产氢理论值，但是在连续流产氢反应器尤其是大规模的连续流产氢反应器中，产氢效率较低，是实现光发酵生物制氢产业化过程中面临的瓶颈问题。光发酵连续流产氢物质流分析表明，光发酵细菌Rhodopseudomonas faecalis RLD-53凝集性能差，不能与出水有效分离，生物量不断流失，在连续流稳态运行过程中，大量的有机碳源不断被用于细胞生长以补充流失的生物量维持反应器中的细胞浓度，而不是用于产氢，导致光发酵产氢反应器最大氢气产率仅为1.89mol H2/mol乙酸。因此，光发酵细菌R. faecalis RLD-53凝集性能差造成大量的有机碳源用于细胞生长，是光发酵连续流产氢效能低下的关键节点。利用膜分离技术将处于高效产氢阶段的光发酵细菌R. faecalis RLD-53完全截留在光发酵膜生物产氢反应器中，在前四个周期的运行过程中，平均氢气产率达到3.02mol H2/mol乙酸。然而，菌种衰亡导致产氢效率迅速下降。此外，膜生物产氢反应器需要消耗相当一部分的能源用于膜分离，降低了体系净产能，随着膜污染的发生，能源消耗进一步升高。针对传统细胞固定化技术的缺点和光发酵产氢对固定化载体的特殊要求，采用活性碳纤维作为适用于光发酵细菌固定化的流化载体。在活性碳纤维比表面积1500m2/g，长度为1mm，用量为0.8g/L时，固定化产氢效果最佳到达3.05mol H2/mol乙酸。与传统载体相比，活性碳纤维处于流化状态，每个固定化在活性碳纤维上的细菌都可以接收到光照并利用底物产氢。根据活性碳纤维载体的流化和沉淀特性，设计运行了光发酵序批式产氢反应器，优化并确定反应器运行的主控参数。在水力停留时间为144h，进水底物浓度为60mmol/L时获得最佳的产氢效果，氢气产率和产氢速率分别达到690mL/L/d和3.12mol H2/mol乙酸。为了进一步增强载体的固定化产氢效果，通过硝酸-汽爆联合对活性碳纤维进行表面改性。改性后的活性碳纤维表面布满了突起粗糙度增加，表面含氧官能团增多，光发酵细菌R. faecalis RLD-53固定化容量升高，在连续流产氢过程中产氢速率和氢气产率明显提高，分别达到722mL/L/d和3.24mol/mol乙酸。微生物的凝集性能在微生物与出水分离过程中发挥关键作用，为增强光发酵细菌的凝集性能，依据影响微生物凝集性能的各种因素筛选得到选促使R.faecalis RLD-53凝集的关键因子：L-半胱氨酸和Ca2+。以L-半胱氨酸作为主凝集因子，考察了光发酵细菌R. faecalis RLD-53在不同碳源、氮源、底物浓度和碳氮比条件下的凝集强化产氢特性，实现光发酵细菌R. faecalis RLD-53在凝集状态下的最佳产氢效果。在光发酵细菌R. faecalis RLD-53凝集形成过程中，L-半胱氨酸主要通过形成二硫键促进蛋白的分泌，进而增加胞外聚合物产生；胞外聚合物的增多改变细胞表面元素和官能团，尤其是带电官能团的变化，进而降低了光发酵细菌R. faecalis RLD-53Zeta电位；光发酵细菌R. faecalis RLD-53接触势垒随着L-半胱氨酸浓度的增加而降低，在1.0g/L时达到最小值，凝集性能最佳达到40.86%。钙离子浓度增加使得体系的离子强度升高，压缩扩散双电层厚度，使得Zeta电位电负性减少，导致静电排斥作用力显着降低，光发酵细菌R. faecalis RLD-53接触势能的能垒大大降低，凝集性能在Ca2+浓度为6mmol/L时达到28.85%。随着搅拌速率的增加，细菌细胞之间有效的碰撞增加，有利于光发酵细菌R. faecalis RLD-53形成絮体，过度的搅拌将产生剧烈的水力剪切作用，将破坏光发酵絮体的结构，凝集性能降低。根据光发酵细菌R. faecalis RLD-53凝集强化产氢特性，考察了光发酵细菌R. faecalis RLD-53絮体在序批式产氢反应器中的产氢效能。在最佳产氢条件HRT为96h，有机负荷为15mmol/L/d，光照强度为200W/m2时，光发酵凝集强化产氢速率达到1043mL/L/d，氢气产率达到3.35mol H2/mol乙酸。为强化光发酵细菌R. faecalis RLD-53对复杂有机质的利用和转化，针对传统耦合产氢模式操作繁琐和两类细菌生长代谢速率不匹配的问题，依据暗发酵细菌Ethanoligenens harbinense B49与光发酵细菌R. faecalis RLD-53的生长与产氢动力学特征设计了暗-光发酵一体式产氢反应器，使得暗发酵细菌与光发酵细菌在空间生态位上相对分离，而代谢底物自由联通。在暗光发酵的最佳体积配比为1:4，磷酸盐浓度为20mmol/L，底物浓度为8g/L和暗光发酵细菌接种比例为1:20时，反应器中挥发酸的积累量明显降低，氢气产率达到4.96mol H2/mol葡萄糖。通过新型暗-光发酵一体式产氢反应器设计运行，优化和调控系统运行参数，建立有效的耦合产氢调控对策，为进一步提高生物产氢能力和生物质梯级利用效率的进一步工程化应用提供理论依据和科学指导。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2013-11-01）
苏会波[7]（2011）在《生物质暗发酵和光发酵耦合产氢的机理研究》一文中研究指出氢能是一种新型高能量密度的清洁能源,利用可以循环再生的生物质进行发酵制氢,是当前国内外制氢领域的研究热点和新能源技术的竞争焦点。本文以富含糖类、淀粉和纤维素的生物质为对象,对暗发酵和光发酵耦合产氢进行了机理研究。研究中采用高温高压微波加热结合酸碱溶液的预处理方法,促进了纤维素类生物质高效水解；在暗发酵和光发酵耦合产氢工艺中采用混菌技术,极大地提高了产氢效率,使水葫芦和稻秆等纤维素类生物质的产氢量达到国际领先水平。本文利用葡萄糖作为底物、丁酸梭菌(Clostridium butyricum)和沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)分别作为暗发酵和光发酵的产氢菌种,进行两阶段分批式发酵产氢的可行性实验研究。在暗发酵阶段,葡萄糖为20g/1时得到最大产氢率为1.72mol H2/mol葡萄糖,最大产氢速率为100ml H2/h,主要液相副产物是乙酸和丁酸等小分子有机酸；在光发酵阶段,暗发酵尾液被沼泽红假单胞菌利用继续产氢,最大产氢率为4.16mol H2/mol葡萄糖(10g/l时得到),最大产氢速率为118ml H2/l/h,暗发酵副产物中90%以上的有机酸被利用去除。葡萄糖的最大产氢率从暗发酵阶段的1.72mol H2/mol葡萄糖显着提高到暗发酵和光发酵耦合的5.48mol H2/mol葡萄糖(10g/l时得到)。本文以木薯淀粉为对象,对淀粉类生物质暗发酵和光发酵耦合产氢的效果进行了实验研究。在暗发酵阶段,由活性污泥富集培养混合产氢菌种,原木薯淀粉经过α-淀粉酶/糖化酶水解后,最大产氢率由240.4ml H2/g淀粉提高至276.1ml H2/g淀粉(25g/l时得到),最大总产氢速率Roverall由72.5ml H2/l/h提高至229.3ml H2/l/h。在光发酵阶段,沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)作为产氢菌种,最大产氢率和产氢速率分别为131.9ml H2/g淀粉(10g/l时得到)和16.4ml H2/l/h。通过暗发酵和光发酵耦合,木薯淀粉的最大产氢率从单纯暗发酵的240.4ml H2/g淀粉显着提高到402.3ml H2/g淀粉(25g/l时得到)。通过响应面设计优化暗发酵阶段的反应条件、利用固定化光合混菌提高光发酵阶段的产氢效率,淀粉暗发酵和光发酵耦合的产氢率可以提高到840ml H2/g淀粉。本文研究了微波加热/碱碱预处理方法对稻秆酶水解糖化的影响,以及稻秆水解糖化后进行暗发酵和光发酵耦合的产氢特性。50g/l稻秆在0.5%NaOH溶液中经微波140℃加热15分钟后,再经过纤维素酶水解96小时,还原糖产率为69.3g/100g TVS,为理论值的96.7%。将稻秆水解溶液用于暗发酵产氢,60g/l时得到最大产氢率为155ml H2/gTVS.暗发酵尾液主要成分是乙酸和丁酸等小分子有机酸,在光发酵中被固定化光合混菌进一步利用产氢,最大产氢率为328ml H2/g TVS(稻秆为50g/l时得到)。经过暗发酵和光发酵耦合,稻秆为50g/l时得到最大产氢率463mlH2/g TVS.本文以水葫芦为底物,对不同预处理方法的水解糖化效果进行对比,然后对水葫芦进行暗发酵和光发酵耦合产氢进行了理论分析和实验研究。(1)20g/l水葫芦经112℃蒸汽加热15分钟和420W微波常压加热1分钟后,再用1.0%NaOH溶液于45℃处理24小时,然后利用纤维素酶水解48小时,还原糖产率为30.57g/100g TVS.在暗发酵产氢阶段,水葫芦最大产氢率和产氢速率分别为76.7ml H2/g TVS(20g/l时得到)和223.1ml/l/h(40g/l时得到)。光发酵阶段最大产氢率为522.6ml H2/g TVS (水葫芦为10g/l时得到)。经过暗发酵和光发酵耦合,水葫芦的产氢率由暗发酵阶段的76.7ml H2/g TVS显着提高到596.1ml H2/g TVS(10g/l时得到)。(2)20g/l水葫芦置于1.0%硫酸溶液中用微波于140℃(压力为0.2-0.6MPa)加热15分钟,然后用纤维素酶水解72小时,水葫芦的还原糖产量为64.4g/100g TVS为理论值的96.1%。将预处理后的水葫芦进行暗发酵,得到的产氢率为112.3ml H2/g TVS.光发酵产氢率可达639.3ml H2/g TVS.暗发酵和光发酵耦合后,水葫芦的产氢率最高可达751.5ml H2/g TVS.(3)最后,利用两台串联的5升发酵罐对水葫芦进行了暗发酵和光发酵耦合产氢的半连续流中间试验,两段总产氢率达到335.7ml H2/g TVS,为水葫芦发酵产氢的工业化应用奠定了基础。(本文来源于《浙江大学》期刊2011-04-01）
刘冰峰[8]（2009）在《光发酵细菌的选育及其与暗发酵细菌耦合产氢研究》一文中研究指出目前,化石能源能源短缺,石油价格日益攀升,亟需寻求可再生、高效、清洁能源来替代。氢气作为清洁能源的首选,是未来理想的燃料之一。光发酵生物制氢技术能将有机废水净化处理、氢能开发和太阳能利用叁者有机耦合,是一种低成本、低能耗的绿色能源生产技术。暗-光发酵细菌耦合生物制氢技术能够提高底物转化效率,实现氢气产量的最大化,深度产氢,具有更为广阔的应用前景,对于加快生物制氢技术的产业化步伐也具有重要的意义。本文从淡水鱼塘底泥中分离获得一株产氢光发酵细菌菌株RLD-53,经细胞形态学、生理生化特征以及系统进化发育分析,将其鉴定为Rhodopseudomonas faecalis的新菌株RLD-53,并采用间歇培养试验确定了其最佳生长和产氢条件。菌株RLD-53对乙酸具有高效的氢转化率,其比产氢量为2.64-2.835 mol H2/mol乙酸钠,底物转化效率为66%-71%,最大产氢速率可达32.62 ml H2/l/h,平均氢气含量约81%。菌株RLD-53不能利用丁酸和乙醇进行产氢,而丁酸和乙醇分别是丁酸型发酵细菌和乙醇型发酵细菌代谢物的主要成分,它们和乙酸的浓度比决定着耦合系统的产氢能力。因此,本文研究了双碳源作为底物时光发酵的氢气生产效能,结果表明丁酸钠添加到乙酸钠培养基中对菌株的生长和产氢影响显着,高浓度的丁酸钠抑制细菌的生长和产氢,同时确定了二者最佳产氢的比例关系。当丁酸钠对乙酸钠比例1:2时,比产氢量为3.425 mol H_2/mol乙酸钠,最大氢气产率32.53 ml H2/l/h,氢气含量高达84.27%。乙醇的添加对细菌的生长和产氢有微弱促进作用。Ni~(2+)、Fe~(2+)和Mg~(2+)叁种金属离子对光发酵细菌的产氢和生长有明显的影响。其中Ni~(2+)和Fe~(2+)是构成产氢关键酶的主要成分,在一定的浓度范围内能够促进细菌的生长和产氢,过高或过低的浓度对产氢和生长有抑制作用。Mg~(2+)对产氢无明显影响,但在试验浓度范围内却明显的促进细胞的生长,是培养基中不可或缺的成分。不同的气体作为气相对产氢有显着影响,其中高浓度的二氧化碳作为气相明显抑制光发酵细菌的生长和产氢。据此,提出了二氧化碳和反应体系分离的试验方法,成功的促进了R.faecalis RLD-53的氢气生产,降低了二氧化碳的抑制作用。采用间歇重复补料的方法进行光发酵产氢试验,通过控制补料浓度和pH实现高效产氢,平均氢气产量达3.17 mol H_2/mol乙酸钠,同间歇试验产氢能力相比有较大的优越性。为了增加R. faecalis RLD-53对酸性环境的耐受力,提高基质的氢转化率,试验采用琼脂固定化RLD-53,从琼脂颗粒粒径、菌龄、琼脂颗粒浓度、包埋生物量、耐酸性和光照强度等方面展开固定化光发酵细菌产氢研究,结果表明:固定化细菌能够明显促进氢气生产,延长产氢时间,增加底物利用率和转化效率,而且能够耐受一定程度的酸性环境,甚至在pH 5.0时也有氢气产生。在暗光发酵细菌耦合产氢过程中,首次使用了游离的暗发酵细菌和固定化的光发酵细菌,更重要的是利用磷酸缓冲液来维持反应体系不同的pH,使暗发酵代谢物成分发生了转变,成功的增加了乙酸在代谢物中的含量,同时使用琼脂包埋RLD-53,增加了其对酸的耐受力和氢气产量。研究发现,在暗光两步法产氢过程中暗发酵代谢物的稀释率扮演着重要角色,影响着光发酵细菌对代谢物的有效转化和利用;在混合培养间歇产氢试验中,控制系统的初始pH和暗光细菌的比例也是一个关键因素。初始pH控制在7.5时,整个反应过程中pH在6.5-7.5,并适当的增加光发酵细菌的数量,以寻求暗光细菌在生长和产氢速率上的相对匹配,有助于暗光发酵细菌协同作用、高效产氢。同时对暗-光发酵耦合产氢机制和产氢关键因素进行了初步分析。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2009-12-01）
席丽明,邬小兵,徐惠娟,胡忠,龙敏南[9]（2008）在《沼泽红假单胞菌光发酵产氢及膜结合态氢酶基因的克隆》一文中研究指出光合细菌是地球上最早出现的一类能进行不放氧光合作用的细菌,它在厌氧光照或好氧黑暗条件下能分解利用有机物产氢。光合细菌产氢包括光发酵产氢和暗发酵产氢两种方式,光发酵产氢是在固氮酶催化下进行的,暗发酵产氢则是在氢酶催化下进行的。光发酵产氢过(本文来源于《华东六省一市生物化学与分子生物学会2008年学术交流会论文摘要汇编》期刊2008-08-01）
王爱杰,刘颖,任南琪,丁杰,刘冰峰[10]（2007）在《细菌暗-光发酵联合产氢方式及产氢能力》一文中研究指出氢气作为一种清洁可再生新能源,越来越受到全世界的关注。在多种生物制氢方法中, 利用微生物厌氧发酵生物质(有机废水、秸秆类农林业废弃物、有机垃圾等)制氢,具备治污、环保和产能等多重优越性,开发前景广阔,已成为各国关注的研究课题。其中,利用暗发酵细菌与光发酵细菌联合产氢的研究格外引人注目,因光发酵细菌能利用暗发酵细菌产生的挥发酸,这样既降低了小分子挥发酸对暗发酵细菌毒性,同时大大提高产氢能力,是较为(本文来源于《第十次全国环境微生物学术研讨会论文摘要集》期刊2007-12-01）
光发酵产氢论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
为了对凤眼莲这种生物质进行能源资源化利用,采用两个串联的5 L发酵罐以补料分批培养(半连续培养)的方式研究凤眼莲的暗光发酵耦合产氢特性。通过硫酸溶液、常压微波加热和纤维素酶水解的方式降解凤眼莲得到大量的还原糖,再用处理后的凤眼莲溶液在补料分批培养的条件下进行实验,获得了稳定的暗发酵及光发酵的产氢速率,分别为200.6 m L/(L·d)和85.4 m L/(L·d)。实验中单位原料的产氢量则分别达到50.7 m L/g TVS和285 m L/g TVS,产氢过程的整体热值转化效率为21.7%。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
光发酵产氢论文参考文献
[1].温汉泉.光发酵细菌生物膜法强化产氢调控[D].哈尔滨工业大学.2016
[2].何欣,程军,苏会波,祝绍毅,周俊虎.凤眼莲半连续暗光发酵耦合产氢研究[J].能源工程.2015
[3].金亚若.光催化纳米颗粒强化光发酵细菌Rhodopseudomonassp.nov.strainA7产氢规律与机制研究[D].哈尔滨工业大学.2015
[4].崔庆芬.产氢光发酵细菌的选育及光发酵最佳产氢模式的确定[D].哈尔滨工业大学.2014
[5].蔡英超.pH值对剩余污泥暗发酵—光发酵联合产氢的影响研究[D].烟台大学.2014
[6].谢国俊.光发酵细菌RhodopseudomonasfaecalisRLD-53产氢效能与强化机制研究[D].哈尔滨工业大学.2013
[7].苏会波.生物质暗发酵和光发酵耦合产氢的机理研究[D].浙江大学.2011
[8].刘冰峰.光发酵细菌的选育及其与暗发酵细菌耦合产氢研究[D].哈尔滨工业大学.2009
[9].席丽明,邬小兵,徐惠娟,胡忠,龙敏南.沼泽红假单胞菌光发酵产氢及膜结合态氢酶基因的克隆[C].华东六省一市生物化学与分子生物学会2008年学术交流会论文摘要汇编.2008
[10].王爱杰,刘颖,任南琪,丁杰,刘冰峰.细菌暗-光发酵联合产氢方式及产氢能力[C].第十次全国环境微生物学术研讨会论文摘要集.2007