脫氫酶在生物質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)氫過(guò)程中的規(guī)律與作用研究.pdf

1、生物質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)氫潛力巨大，原料來(lái)源廣泛，在獲得氫能的同時(shí)，還能夠處理有機(jī)污染物，被認(rèn)為是可再生替代能源研究應(yīng)用領(lǐng)域中最具發(fā)展前景、經(jīng)濟(jì)、無(wú)污染的重要技術(shù)，之一，倍受?chē)?guó)內(nèi)外專(zhuān)家的關(guān)注。 產(chǎn)氫的穩(wěn)定性和持久性是發(fā)酵產(chǎn)氫中一直存在的問(wèn)題，如何在穩(wěn)定持續(xù)產(chǎn)氫的基礎(chǔ)上提高產(chǎn)氫的速率和轉(zhuǎn)化率是發(fā)酵產(chǎn)氫研究中的重要內(nèi)容，也是能否實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵性因素。鑒于以上的種種問(wèn)題，本研究首次創(chuàng)造性地在生物質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)氫中引入脫氫酶理論，將其作為指標(biāo)并證實(shí)

2、了“脫氫酶與產(chǎn)氫密切相關(guān)”的假設(shè)。獲得以下結(jié)果： 1、建立了一種準(zhǔn)確，穩(wěn)定，簡(jiǎn)便可行，且能適用于多種體系下不同樣品的脫氫酶酶活檢測(cè)分析的技術(shù)方法； 2、以混合菌群為種源，通過(guò)生物質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)氫的動(dòng)態(tài)過(guò)程表征：脫氫酶酶活與氫氣的含量隨時(shí)間的變化呈現(xiàn)峰值交替規(guī)律趨勢(shì)。這是對(duì)深入研究脫氫酶及其揭示生物質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)氫過(guò)程中自然規(guī)律研究的良好開(kāi)端； 3、依據(jù)研究發(fā)現(xiàn)的脫氫酶與氫氣產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)規(guī)律，設(shè)計(jì)了多級(jí)連續(xù)發(fā)酵產(chǎn)氫裝置，并以PV

3、A吸附—包埋固定化技術(shù)的混合菌種固定化微生物，以廉價(jià)的馬鈴薯水解液為原料進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)氫，進(jìn)行檢驗(yàn)試驗(yàn)研究。 結(jié)果表明：采用多級(jí)連續(xù)裝置，能夠較完善地解決單一生物反應(yīng)器裝置中存在的產(chǎn)氫變化不連續(xù)穩(wěn)定的問(wèn)題，從理論與實(shí)踐上遵循脫氫酶與產(chǎn)氫呈現(xiàn)交替變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)體系整體性產(chǎn)氫的穩(wěn)定性和持久性。 4、依據(jù)脫氫酶理論與產(chǎn)氫的關(guān)系規(guī)律，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)研究，極大地提高混合菌種固定化微生物脫氫酶酶活力，獲得了促進(jìn)發(fā)酵產(chǎn)氫的助劑和工藝條件

4、。達(dá)到了優(yōu)化混合菌種固定化微生物組成菌群的目的，也進(jìn)一步提高了原料的利用率和產(chǎn)氫得率。在多級(jí)連續(xù)流發(fā)酵產(chǎn)氫裝置下，產(chǎn)氫得率為94.5mL/g馬鈴薯，相當(dāng)于3.21mol/mol葡萄糖，比同等條件下不加產(chǎn)氫助劑的對(duì)照組提高了17.45％，比單一裝置的批量發(fā)酵產(chǎn)氫利率提高了114％。發(fā)酵產(chǎn)氫的啟動(dòng)時(shí)間比原始工藝提前了6h。 5、針對(duì)研究檢驗(yàn)的所用多級(jí)連續(xù)發(fā)酵產(chǎn)氫裝置，設(shè)計(jì)了工業(yè)規(guī)模的發(fā)酵產(chǎn)氫多級(jí)生物反應(yīng)器裝置的藍(lán)圖。并對(duì)后續(xù)研究與發(fā)