混合菌厭氧發(fā)酵制氫工藝研究.pdf

1、化石燃料有限的儲(chǔ)量使人類正面臨著前所未有的能源危機(jī)，可再生能源將成為未來可持續(xù)發(fā)展能源系統(tǒng)的主體。自然界中大量存在農(nóng)業(yè)秸稈，這些廢棄生物質(zhì)是一種可再生資源，將廢棄物秸稈轉(zhuǎn)化為高效潔凈的氫能具有重大意義。本文以取自牛糞發(fā)酵液的混合菌為產(chǎn)氫菌源，從菌源預(yù)處理?xiàng)l件、碳源組成、操作的壓力和微量添加劑四個(gè)方面研究了產(chǎn)氫發(fā)酵的工藝條件；并用響應(yīng)面法優(yōu)化了制氫工藝條件；同時(shí)探索了堿處理和離子液處理秸稈所得的纖維素、半纖維素產(chǎn)氫能力，旨在得到以秸稈為最

2、終碳源的產(chǎn)氫發(fā)酵工藝。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，熱處理和堿處理是較為有效的混合菌預(yù)處理方法，在100℃條件下處理20～50 min或在PH=9的條件下處理24h所得累計(jì)產(chǎn)氫量較未處理的混合菌提高約30％。葡萄糖/木糖共發(fā)酵可獲得更大的產(chǎn)氫能力，在總糖濃度為30 g.·L-1，木糖/葡萄糖質(zhì)量比為1:2的條件下發(fā)酵所得累計(jì)產(chǎn)氫量較30g·L-1的葡萄糖或木糖培養(yǎng)基分別提高37.4％或46.1％。體系壓力也是影響產(chǎn)氫的一個(gè)重要因素，體系壓力

3、在40.52 kPa的累計(jì)產(chǎn)氫量較常壓下的累計(jì)產(chǎn)氫量提高了31.74%。當(dāng)發(fā)酵體系含有0.027 g·L-1的十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）時(shí)，累計(jì)產(chǎn)氫量提高29.22%。以上因素對(duì)產(chǎn)氫發(fā)酵的影響效應(yīng)主次順序?yàn)椋禾荚粗心咎?葡萄糖質(zhì)量比>操作壓力>CTAB濃度。
　　此外，采用離子液1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽對(duì)秸稈進(jìn)行預(yù)處理較堿處理方法得到的纖維素和半纖維素更適合發(fā)酵制氫，濃度為40 g?L-1纖維素的產(chǎn)氫量為2760 mL·L

4、-1，較堿處理后同濃度的纖維素發(fā)酵產(chǎn)氫量提高了32.69%。離子液處理秸稈所得半纖維素在25 g?L-1的條件下可獲得最大產(chǎn)氫量2700 mL·L-1，較同濃度下堿處理秸稈所得半纖維素的產(chǎn)氫量提高了36.36%。纖維素和半纖維素共發(fā)酵較纖維素或半纖維素發(fā)酵可獲得更大的累計(jì)產(chǎn)氫量和產(chǎn)氫速率。在45 g.·L-1濃度下，半纖維素/纖維素質(zhì)量比為1:2的條件下發(fā)酵所得累計(jì)產(chǎn)氫量最大，為3480 mL·L-1，最大產(chǎn)氫速率為2700 mL?(L