光合細(xì)菌Rhodopseudomonas palustris PB-Z產(chǎn)氫性能的研究.pdf

1、氫能是一種理想的可再生清潔能源，被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ奈磥?lái)能源之一。光合細(xì)菌生物制氫技術(shù)能夠?qū)⒂袡C(jī)廢水的處理和氫氣制備有效地結(jié)合起來(lái)，被認(rèn)為是一種很有發(fā)展前景的可持續(xù)制氫方法。然而，要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生物制氫還需要進(jìn)一步提高制氫的效率。
　　本文以光合細(xì)菌Rhodopseudomonas palustrisPB-Z為研究對(duì)象，主要研究了環(huán)境因素對(duì)光合細(xì)菌生長(zhǎng)和產(chǎn)氫的影響并初步探索了光合細(xì)菌產(chǎn)氫過(guò)程中的部分代謝過(guò)程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：（1）攪

2、拌能促進(jìn)光合細(xì)菌的生長(zhǎng)和產(chǎn)氫，不同的攪拌速度對(duì)光合細(xì)菌生長(zhǎng)的促進(jìn)作用幾乎相同，但對(duì)產(chǎn)氫的影響很大。在240 rpm攪拌的條件下，產(chǎn)氫培養(yǎng)液中的氫氣泡能較快地逸出到氣相中，使產(chǎn)氫培養(yǎng)液中的氫分壓減小，促使光合細(xì)菌產(chǎn)氫反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行。（2）光波長(zhǎng)對(duì)光合細(xì)菌PB-Z生長(zhǎng)的影響較小，其中紅光最有利于光合細(xì)菌PB-Z的生長(zhǎng)，白熾燈和黃光略優(yōu)于綠光和藍(lán)光。在攪拌和不攪拌的條件下，光波長(zhǎng)對(duì)光合細(xì)菌產(chǎn)氫的影響不同：在不攪拌時(shí)，白光＞黃光＞綠光＞藍(lán)

3、光＞紅光；在攪拌條件下，白光＞黃光≥藍(lán)光≥紅光＞綠光。（3）光合細(xì)菌 PB-Z最佳的生長(zhǎng)溫度和產(chǎn)氫溫度都是35.0℃。在35.0℃、240 rpm的條件下，其最大產(chǎn)氫速率和產(chǎn)氫總量分別是78.7 ml/L/h和1728.1 ml H2/L。（4）一定濃度的Fe2+或Ca2+會(huì)引起光合細(xì)菌 PB-Z出現(xiàn)絮凝現(xiàn)象。在不攪拌的條件下，F(xiàn)e2+或 Ca2+引起的絮凝作用對(duì)光合細(xì)菌產(chǎn)氫能力的促進(jìn)作用十分明顯，而在攪拌條件下，則無(wú)明顯的促進(jìn)作用。（

4、5）以葡糖糖為碳源時(shí)，所產(chǎn)氣體中 H2和 CO2含量分別為55％和45%左右，而以丙酮酸為碳源時(shí)，所產(chǎn)氣體中H2含量只有4.1%，而CO2的含量高達(dá)95.9%，并且以葡萄糖為碳源進(jìn)行產(chǎn)氫時(shí)，光合細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)丙酮酸的濃度與光合細(xì)菌所產(chǎn)氣體中CO2的濃度密切相關(guān)，呈線性關(guān)系，說(shuō)明光合細(xì)菌所產(chǎn)的CO2有可能直接來(lái)源于丙酮酸的代謝。（6）在產(chǎn)氫過(guò)程中缺乏NH4+-N時(shí)，光合細(xì)菌PB-Z會(huì)將一部分尿素轉(zhuǎn)化為NH4+-N，以滿足生長(zhǎng)代謝對(duì)NH4+-N

5、的需求。（7）利用柱型環(huán)式光反應(yīng)器進(jìn)行產(chǎn)氫實(shí)驗(yàn)時(shí)，產(chǎn)氫量和最大產(chǎn)氫速率比小型反應(yīng)器略有下降，可能與該反應(yīng)器的攪拌動(dòng)力不足和培養(yǎng)基深度增大導(dǎo)致氣體逸出的難度增大有關(guān)。（8）在缺乏維生素時(shí)，光合細(xì)菌PB-Z無(wú)法利用小分子酸產(chǎn)氫。而且光合細(xì)菌PB-Z不能利用谷氨酸生長(zhǎng)和產(chǎn)氫，能夠利用尿素和氯化銨為氮源進(jìn)行生長(zhǎng)和產(chǎn)氫，但是硫酸銨中的NH4+會(huì)抑制光合細(xì)菌PB-Z的產(chǎn)氫活性。（9）碳源濃度、氮源濃度和C/N對(duì)光合細(xì)菌PB-Z產(chǎn)氫的影響是相互作用的