光合細菌Rhodopseudomonas palustris PB-Z產氫性能的研究.pdf

1、氫能是一種理想的可再生清潔能源，被認為是最具發(fā)展?jié)摿Φ奈磥砟茉粗?。光合細菌生物制氫技術能夠將有機廢水的處理和氫氣制備有效地結合起來，被認為是一種很有發(fā)展前景的可持續(xù)制氫方法。然而，要實現(xiàn)工業(yè)化生物制氫還需要進一步提高制氫的效率。
　　本文以光合細菌Rhodopseudomonas palustrisPB-Z為研究對象，主要研究了環(huán)境因素對光合細菌生長和產氫的影響并初步探索了光合細菌產氫過程中的部分代謝過程。實驗結果表明：（1）攪

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

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

4、5）以葡糖糖為碳源時，所產氣體中 H2和 CO2含量分別為55％和45%左右，而以丙酮酸為碳源時，所產氣體中H2含量只有4.1%，而CO2的含量高達95.9%，并且以葡萄糖為碳源進行產氫時，光合細菌細胞內丙酮酸的濃度與光合細菌所產氣體中CO2的濃度密切相關，呈線性關系，說明光合細菌所產的CO2有可能直接來源于丙酮酸的代謝。（6）在產氫過程中缺乏NH4+-N時，光合細菌PB-Z會將一部分尿素轉化為NH4+-N，以滿足生長代謝對NH4+-N

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