能源草光合生物制氫工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著化石能源的枯竭和生態(tài)環(huán)境的惡化，尋求可替代化石能源的清潔可再生能源成為人們研究的熱點(diǎn)。能源草的能源化利用是近年來(lái)生物質(zhì)能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文選用王草、象草、柳枝稷、紫花苜蓿這四種常見(jiàn)的能源草為原料，分別對(duì)其光合生物制氫特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。首先將能源草原料利用纖維素酶酶解預(yù)處理，并利用其纖維素酶酶解液作為產(chǎn)氫底物，以四種能源草酶酶解的累積產(chǎn)氫量和產(chǎn)氫速率為考察指標(biāo)，對(duì)比了不同類型能源草的產(chǎn)氫能力，并利用修正的Gompertz方程對(duì)產(chǎn)

2、氫過(guò)程進(jìn)行回歸分析，驗(yàn)證了能源草作為光合制氫原料的技術(shù)可行性。利用其中產(chǎn)氫效果較好的紫花苜蓿為底物，以對(duì)產(chǎn)氫影響較為顯著的溫度、光照強(qiáng)度、以及初始pH三種因素設(shè)計(jì)了三因素三水平正交實(shí)驗(yàn)組，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行直觀分析與方差分析，以獲取最佳產(chǎn)氫工藝條件。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，
　　(1)通過(guò)對(duì)王草、象草、柳枝稷和紫花苜蓿等四種能源草的主要成分的測(cè)定，王草、象草、柳枝稷和紫花苜蓿的纖維素+半纖維素含量分別為56.19％、54.14％、6

3、1.11％和57.13％，這4種能源草的主要成分與常用的光合產(chǎn)氫原料如小麥、玉米、水稻等農(nóng)作物秸稈的主要成分相差不大，說(shuō)明這4種能源草均具有較好的能源轉(zhuǎn)化的物質(zhì)基礎(chǔ)。
　　(2)在底物濃度為10g/L，酶負(fù)荷為100mg/g能源草，酶解溫度為50℃，酶解時(shí)間48h時(shí)，王草的還原糖濃度為5.14mg/mL，象草為4.04mg/mL，柳枝稷為2.27mg/mL，紫花苜蓿為5.34mg/mL?？梢?jiàn)王草和紫花苜蓿這兩種能源草經(jīng)過(guò)纖維素酶處

4、理過(guò)后的還原糖產(chǎn)量比其他兩種的要高一些，其中紫花苜蓿的略高，但是跟王草的相差不大，而象草的還原糖產(chǎn)量比這兩種稍低，柳枝稷的還原糖產(chǎn)量最低。
　　(3)當(dāng)產(chǎn)氫工藝條件為光合細(xì)菌接種量30％、溫度30℃、光照度2000lux、發(fā)酵時(shí)間120h時(shí)，紫花苜蓿產(chǎn)氫性能最好，王草次之，而象草和柳枝稷的產(chǎn)氫性能較差。王草、象草、柳枝稷和紫花苜蓿的累積產(chǎn)氫量分別為75.3mL、27.2mL、26.1mL、81.6mL，最大產(chǎn)氫速率分別為7.8mL

5、/(h·L)，3.5mL/(h·L)，4.3mL/(h·L)，14.75mL/(h·L)。
　　(4)在所選水平范圍內(nèi)，各因素對(duì)能源草產(chǎn)氫的影響主次順序?yàn)闇囟取庹諒?qiáng)度→初始pH值，由方差分析可知，溫度和光照強(qiáng)度對(duì)能源草光合產(chǎn)氫性能影響為顯著，初始pH值為不顯著，由各因素水平值的均值可見(jiàn)，能源草光合生物制氫的最佳工藝水平為30℃，pH=7，光照強(qiáng)度為3000lx。
　　(5)利用王草、紫花苜蓿等能源草為原料來(lái)進(jìn)行光合制氫是可