厌氧高效产氢细菌的筛选及其耐酸性研究

采用厌氧Hungate技术,从生物制氢反应器厌氧活性污泥中分离到18株发酵产氢细菌,并从中优选出1株高效产氢细菌B49.通过间歇试验,B49获得最大比产氢速率QH2为25.0mmol/g@h,单位体积产氢量YH2为1813.8mL/L,氢气含量为64.15%.B49菌株为乙醇型发酵产氢细菌,具有良好的耐酸性,在pH3.3仍能生长.发酵产氢和细菌生长的最适pH值约为3.9～4.2.

发酵条件对发酵产氢细菌B49产氢的影响

采用间歇发酵实验,研究了葡萄糖浓度、接种量、温度、氮源、不同有机底物对发酵产氢产酸细菌新菌种B49(AF481148 in EMBL)生物产氢的影响.结果表明,接种量影响B49的产氢;B49生长和产氢适宜温度均为35℃;B49不能利用无机氮源,而有机氮是B49生长、产氢的适宜氮源;葡萄糖是B49发酵产氢的最适宜底物,当浓度为10g/L时,B49的葡萄糖利用率为100%,氢气得率为1.69mol H2/mol glucose;此外,B49可利用小麦、大豆、玉米、土豆及糖蜜废水和啤酒废水产氢,其中利用糖蜜废水、啤酒废水产氢分别为137.9mlH2/g COD和49.9mlH2/g COD.

基于神经网络和遗传算法的光合细菌制氢发酵技术研究

生物制氢与畜禽粪便污水处理的有机结合,对于开发新能源、治理污染和废物综合利用具有重要意义.该文在利用神经网络对光合细菌制氢发酵特性进行建模的基础上,将全局寻优遗传算法与神经网络模型相结合,实现了制氢发酵特性的优化,得到了可获得最大产氢量的制氢发酵条件组合.此研究为畜禽粪便污水光合细菌制氢技术的工业化生产提供了有意义的参考.

猪粪预处理方法对光合菌群生物产氢的影响

通过实验研究了猪粪的不同预处理方法对光合菌群产氢效果的影响,介绍了采用不同方法预处理的猪粪与高效产氢光合菌群产氢量的相关关系、预处理前后猪粪污水中小分子有机酸含量的变化规律以及猪粪的最佳预处理工艺条件等.指出对养殖厂猪粪污水进行光合产氢的最佳预处理方法为光合细菌黑暗好氧处理4d,最佳工艺条件为温度20～35 ℃、接种量50%、装料厚度小于4cm,对开发以畜禽粪便为原料的高效光合生物制氢技术和畜禽粪便污水洁净化处理技术具有重要的科学意义和实用参考价值.

诱变育种选育高效产氢细菌

从自行研制的CSTR反应器中分离出一株产氢发酵细菌Ethanoligenens sp.ZGX4,以其为出发菌株,进行紫外和亚硝酸复合诱变选育,经过连续传代得到一株遗传稳定性很好的高效产氢突变株YR-3.在培养条件分别为36±1 ℃,初始pH为6.0,葡萄糖浓度为12g/L,其单位体积产氢量(YH2)为3097.5 mL/Lculture,产氢能力比对照提高70.5%,最大产氢速率为36.6mmol/g·drycell·h,比对照高出55.1%;发酵液相末端产物是以乙醇和乙酸为主的典型乙醇型发酵代谢类型.高效产氢耐酸突变体YR-3的释氢能力和产氢速率明显高于野生菌株ZGX4,显示了较强的商业应用

基于人工鱼群算法的生物制氢工艺优化研究

在部分实验获得的样本数据基础上,引入全局寻优人工鱼群优化算法(AFSA),通过AFSA优化神经网络结构,获得影响制氢的最相关因素,建立了光合细菌产氢特性模型;再用AFSA对已确定的主要工艺条件进行优化,寻到了最大产氢量的最佳工艺条件组合.实验证明优化结果具有实际指导意义,为太阳能光合细菌制氢工艺优化探索了一条新途径.

光合生物制氢过程中系统温度变化实验研究

以高效产氢细菌群为实验用菌种,采用单因子试验方法,主要研究光合菌群在不同条件下生长制氢过程中由于放热所引起系统温度的变化规律.结果表明:在不同的产氢条件下系统温度随着产氢时间的延长均有明显的变化规律,即光合生物制氢过程中系统温度均有不同幅度的升高.初始温度、接种量和光照强度对系统温度变化有显著影响,从其对温度变化影响看,光合制氢过程中选用初始温度30℃、光照强度2000lux、接种量40%较适宜.

活性污泥分离混合菌的光合产氢特性分析

对从沼气池活性污泥分离出以多种光合细菌为主的混合菌种与纯菌种沼泽红假单胞菌Rh.Palustris Z02进行了光合产氢的实验研究,并利用修正的Gompertz方程进行产氢动力学分析.结果表明,混合菌种比纯菌种的光合细菌表现出更高的产氢能力和更好的稳定性.尤其在对蔗糖和可溶性淀粉的利用上,混合菌种对这两种碳源的利用比较充分,产氢率分别为3.47mol H2/mol蔗糖和6.68mmol H2/g可溶性淀粉,氢气含量分别为83.30%和76.06%,气相中没有甲烷气产生.而纯菌种Rh.Palustris Z02产氢率分别只有0.49mol H2/mol蔗糖和1.95mmol H2/g可溶性淀粉.

固定化光合细菌利用低分子有机酸的产氢特性

通过固定化光合细菌对低分子有机酸进行了光合产氢的批式试验研究.利用修正的Gompertz方程进行产氢动力学分析,并且对产氢过程中pH变化、有机酸的氢转化率以及有机酸初始浓度对产氢的影响等进行了分析.结果表明固定化能提高产氢率,以海藻酸钠为固定化载体的产氢效果最佳.同时发现有机酸产氢存在最佳初始浓度,其中乳酸产氢的最佳初始浓度为0.049mol/L,对于乙酸、丙酸和丁酸这3种小分子羧酸,其最佳初始浓度的大小随着有机酸碳原子数的增加而减小,即乙酸(0.043mol/L)丙酸(0.029mol/L)丁酸(0.022mol/L).乙酸的最大氢转化率最高,达到65.3%.浓度对氢气含量没有影响,而对于乙

光合细菌生物膜制氢反应器的产氢特性

对光合细菌生物膜制氢反应器的产氢性能进行了实验研究,探讨了光照度、光谱和底物浓度对反应器产氢性能的影响.实验结果表明:光合细菌生物膜反应器内最适底物浓度为0.12mol/L,最佳光照度为5000 lx,过高或过低的底物浓度和光照度均对光合细菌产氢具有抑制作用;而光的波长对光合细菌产氢的最适底物浓度和最佳光照度均无影响.当底物浓度为0.12mol/L,光照度为5000 lx,波长为590 nm时,反应器的产氢率达到最高,为3.54mg/h.

产氢细菌对不同单双糖的发酵产氢利用与效能

采用间歇培养方法,分别以单糖(葡萄糖、果糖、半乳糖和甘露糖)、双糖(蔗糖)作为产氢微生物培养基中的底物,对产氢微生物培养过程中的产氢效能进行了研究,探索产氢细菌对不同单双糖的发酵产氢的利用与效能.研究结果表明:不同单糖之间的气体产量差别较小,但是底物浓度对氢气产量影响很大;葡萄糖浓度10g/L是产氢菌SUES-1生长、产氢的适宜底物浓度;双糖(蔗糖)的产氢量大于相同浓度单糖(葡萄糖)的产氢量.

培养基对海水绿藻Platymonas subcordiformis生长和无硫光照产氢的影响

研究了基于淡水绿藻Chlamydomona reinhardtii培养基TAP的优化培养基(OM)和传统康维方培养基(TM)对海水绿藻Platymonas subcordiformis培养和无硫光照产氢的影响.研究结果表明OM培养6～8d就能达到对数生长后期,藻密度为(1.80～2.00)×10~6 cells·mL~(-1),而TM需要18～20d;OM培养藻细胞对数生长后期叶绿素、淀粉和蛋白含量分别为10.74、149.50和213.00μg·mL~(-1),均高于TM培养的藻细胞.OM培养藻细胞的呼吸耗氧速率明显高于TM培养的藻细胞.悬浮在OM-S中藻细胞的PSⅡ光化学活性被明显抑制,能

氢气微尺度催化燃烧的数值模拟

通过耦合计算流体力学软件FLUENT和化学反应动力学软件CHEMKIN并采用空间气相和表面催化详细化学反应机理,对氢气和空气的预混合气体在微型管道内的催化燃烧过程进行了数值模拟,讨论了不同反应模型的燃烧特性以及当量比Φ和预混合气体入口速度对催化燃烧反应的影响.计算结果表明:表面催化反应对空间气相反应有抑制作用;当量比Φ对氢气的催化燃烧过程有重要影响;随着入口速度的增大,燃烧过程同时存在表面催化反应和空间气相反应两种控制因素;表面催化反应对空间气相反应的影响能被分成3种类型.计算结果为在微型动力系统中实现催化燃烧以及扩展燃烧极限提供了理论依据.

Al2O3对超细铁粉电磁性能影响的实验研究

超细金属铁粉制备过程中加入Al2O3,使其抗氧化性能提高的同时,调整超细铁粉的电磁参数.本文采用自蔓延燃烧法制备不同成份比例的Al2O3/Fe2O3复合物,并以此为原料采用氢气还原得到Fe/Al2O3金属复合粉.采用XRD、SEM、DSC-TGA等手段分析其结构、形貌和抗氧化性能,通过矢量网络分析仪确定其电磁参数在2～18GHz范围内的变化情况.结果表明:当复合粉末中Al2O3为10%时,粉末的抗氧化性能得到明显提高,在2～18GHz范围内其介电常数的实部和虚部得到了有效调整.

污泥和水葫芦混合发酵产氢的影响因素分析

以沼气池污泥和水葫芦为混合发酵底物,以活性污泥煮沸处理后扩大培养的优势产氢菌株为接种物,研究其发酵产氢特性及影响因素.试验表明,在沼气池污泥底物中必须加入优势产氢菌株作接种物才能发酵产生大量H2;利用水葫芦作发酵底物时必须预先剔除其富含重金属的根部以防止对产氢细菌的抑制作用;富含纤维素等复杂大分子的水葫芦必须经过酸碱和酶解等预处理才适于细菌发酵产生大量H2;污泥和水葫芦混合发酵过程中必须适当处理浮渣以使得大量H2能及时导出,否则反而会抑制细菌的产氢代谢导致产氢能力明显降低.试验在沼气池污泥中加入优势产氢菌株作接种物时得到的产氢能力最高,单位产氢量为116.3mL/gTS,平均氢气浓度为64.9

不同培养基培养的亚心形扁藻直接光照产氢

培养阶段的藻不经浓缩直接用于产氢可显著降低光生物制氢的成本,考察了亚心形扁藻在4种培养基(康维方培养基、海洋三号培养基、TAP培养基和本实验室的优化培养基)中生长动力学及暗诱导24 h后,在15μmol/L解偶联剂CCCP(羰基氰化物间氯苯腙)作用下直接光照产氢过程.结果表明:优化培养基培养效果最好,12 d细胞密度倍增10倍,比生长速率为0.192 d-1.康维方培养基培养的藻细胞直接产氢效果最好,细胞密度为3×106 cells/mL的500 mL藻液,连续光照24 h产氢量达4.2 mL.营养盐及产氢工艺条件的优化对实现亚心形扁藻高密度培养直接光照产氢有重要影响.

贵金属离子非酶法生物还原机理初探

Preliminary study on the mechanism of non-enzymatic bioreduction of gold,silver,platinum,palladium and rhodium ions by Bacillus megatherium D01 biomass has been carried out by means of TEM,XRD,XPS and FTIR methods. The results showed that after contacted with D01 biomass,Au3＋ has been completely red

CeO2改性Cu/Al2O3催化剂上甲醇水蒸气重整制氢

研究CeO2改性Cu/Al2O3催化剂上甲醇水蒸气重整制氢反应过程,得到低温活性、氢选择性和稳定性较好的催化剂.Cu/A12O3催化剂中添加CeO2提高了催化剂的活性和稳定性,当CeO2质量分数为20%时,催化剂活性表现最佳.在反应温度250℃,水醇摩尔比为1.0,液体空速为3.28 h-1条件下,甲醇转化率为95.5%,氢气选择性为100%.此外,CeO2通过促进水气转化反应降低了重整气中CO的含量.Cu/CeO2/Al2O3催化剂在200 h的寿命实验中,活性仍保持在90.0%以上,而Cu/Al2O3催化剂在100 h的寿命实验中,活性已很快下降.XRD和TPR分析及表面元素分布结果表明,

射频等离子体技术制备合成低碳醇用铜钴基催化剂

采用射频等离子体技术制备了CO加氢合成低碳醇用新型CuCo/ZrO2催化剂,研究了等离子体气氛氮气、氢气和先氮气后氢气处理对催化剂结构和性能的影响,并应用BET、XRD、XPS、TG和TPR技术对催化剂进行了表征.与常规焙烧制得的样品相比,射频等离子体技术制备的催化剂可有效抑制烃类生成,提高总醇选择性,大幅提高反应活性和低碳醇的时空收率.表征结果显示,等离子体技术使催化剂前驱体在低温下分解形成活性相,显著提高了催化剂比表面积,促进催化剂活性组分晶粒细化并提高其分散度,催化剂表面的铜含量增加.

微细腔内甲烷湿空气低温重整特性热力学分析

从理论上探讨低温(小于973 K)、压力、空碳比及水碳比对重整特性及甲烷转化率的影响,以及各参数的合理取值范围:同时,对甲烷自热重整系统与无氧重整系统进行了性能对比.研究结果表明:微细腔在温度大于633 K反应压力小于0.10 MPa,空碳(摩尔)比为2.0以及水碳摩尔比在1.0-2.5之间有利于甲烷自热莺整反应的发生;自热重整与无氧重整体系相比,当甲烷质量流量一定时,有氧系统可以在较低的水碳比和较低的温度条件下获得较高的甲烷转化率和氢气产量.

铜钼化合物氢还原制备铜钼复合粉研究

通过对铜钼化合物氢还原过程进行热力学分析,找到了制备均匀细颗粒铜钼复合粉的热力学途径.设计了封闭还原系统,用此系统进行氢气热还原,不仅使氢气得到充分利用,而且容易判断反应终点.通过系统内的特殊装置除水,降低了还原温度,在650℃下还原得到了混合均匀的铜钼复合粉.系统能彻底快速除去反应生成的水分,使反应物的湿度大大降低,确保能得到细颗粒的铜钼复合粉,其平均粒径小于70 nm.

高效产氢细菌新种--Ethanologenbacterium sp.X-1的分离鉴定及其产氢效能

为获得高效产氢发酵细菌,采用改进的厌氧Hungate培养技术,从生物制氢反应器CSTR中分离一株产氢细菌X-1.对该株细菌进行了形态学特征、生理生化指标、16S rDNA和16S-23S rDNA 间隔区序列分析等研究.结果表明与最相近的种属Clostridium cellulosi和Acetanaerobacterium elongatum等的16S rRNA基因序列同源性为94%以下.16S-23S rRNA 间隔区基因序列比对分析显示保守区域仅为tRNAAla和tRNAIle序列,其它可变部位没有同源性区域,鉴定为新属Ethanologenbacterium sp..该株细菌为专性厌氧杆

厌氧细菌Acetanaerobacterium elongatum从葡萄糖的产氢特性研究

为了了解影响厌氧发酵产氢细菌Acetanaerobacterium elongatumZ7产氢效率的因素,采用生理学方法对其进行了研究.结果表明:乙醇型发酵菌A.elongatumZ7的最适产氢温度为37℃,最适产氢的起始pH为8.0.该菌发酵葡萄糖和阿拉伯糖产氢的能力较强,氢气产率分别为1.55mol H2/mol葡萄糖和1.50mol H2/mol阿拉伯糖.酵母粉是菌株Z7生长和产氢所必须的生长因子;pH影响菌株的生长和葡萄糖利用率;氢压则影响电子流的分配,从而改 变代谢产物乙酸和乙醇的比例;当产氢菌与甲烷菌共培养以维持发酵体系低的氢压时,可使氢的理论产量提高约4倍;培养基中乙酸钠浓度＞6

生物产氢研究进展

氢能是一种清洁高效的能源.氢气可以利用工农业废料通过微生物发酵制取,是一种可再生燃料.文中介绍了厌氧菌、兼性厌氧菌、好氧菌、光合细菌和蓝细菌等产氢的微生物种类,以及它们的产氢机理.从光合细菌利用废料产氢的效率和产氢设备的研究来看,无疑具有很大的潜力.以产氢技术作为下一代能源开发创新的技术已引起国际社会的重视,具有广阔的市场前景.

五氯苯酚厌氧生物降解及降解体系中细菌种群结构分析

研究了不同外加碳源作为共代谢基质及氢气作为电子供体条件下PCP的厌氧生物降解特性,并借助末端限制性片段长度多态性技术(T-RFLP)分析了PCP降解菌群的微生物群落结构.结果表明,添加外加碳源及以氢气作为电子供体均对PCP降解有显著促进作用.添加葡萄糖、丙酮酸、酵母膏和氢气时的降解率分别为71%、56%、51%和74%.微生物群落结构分析表明,不同处理条件下PCP降解菌群微生物群落结构不同.PCP降解菌群中可能存在Clostridium.Frankia和Desulfitobacterium等属的微生物.