金屬離子對光合生物制氫的影響研究.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展和人口的迅速增加，大量開采和使用礦物能源帶來的能源短缺和環(huán)境污染問題，已促使人類更多地關(guān)注對新型能源的開發(fā)和利用。而氫能以其燃燒時只生成水，不產(chǎn)生任何污染物，以及能量密度高。輸送成本低等特點被認(rèn)為是最理想的清潔能源?，F(xiàn)今，光合生物制氫被認(rèn)為是最有潛力的氫能生產(chǎn)技術(shù)之一。目前光合生物制氫技術(shù)已逐步成熟，國內(nèi)外很多學(xué)者就光合生物制氫中存在的很多種問題都作以研究和探討，但在促進劑、抑制劑以及一些金屬溶液的添加對光合生物制

2、氫的影響方面研究甚少。
　　 本論文在是國家自然科學(xué)基金項目“超微化秸稈類生物質(zhì)光合連續(xù)產(chǎn)氫過程及代謝熱研究”(項目編號：50976029)的資助下完成的。本文通過研究選取了鐵、鎳、鋅三種金屬離子溶液來探討添加一些金屬溶液對光合生物制氫的影響。由于鐵、鎳、鋅是微生物生長必不可少的一類營養(yǎng)物質(zhì)，其對維持生物大分子和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性起著重要作用，因此，探討鐵、鎳、鋅三種金屬離子溶液對光合生物制氫的影響對以后產(chǎn)氫的規(guī)模化研究提供了一定

3、的參考和依據(jù)。本論文研究了鐵、鎳、鋅各單因素對光合生物制氫過程中光合細(xì)菌的生長以及氫氣產(chǎn)率的影響，同時利用正交實驗綜合考慮了三種金屬離子對光合生物制氫影響的顯著性。結(jié)果表明：
　　 (1)最適鐵離子濃度為0.45mg/L，過多則會導(dǎo)致光合產(chǎn)氫細(xì)菌的死亡，對光合生物產(chǎn)氫過程起抑制作用；過少則促進作用不明顯。在本實驗中，添加鐵離子濃度為0.45mg/L的反應(yīng)器在實驗進行到第二天時其產(chǎn)氫量達到最大值，是空白樣的1.1倍。且添加一定量的

4、鐵離子有助于提高光合細(xì)菌的產(chǎn)氫活性以及其產(chǎn)氫速率。
　　 (2)二價鎳離子對光合菌種的生長和產(chǎn)氫具有一定影響，在添加濃度范圍小于0.006mg/mL的鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液時，其對光合細(xì)菌的生長和產(chǎn)氫起促進作用，并將產(chǎn)出的氫氣含量較空白提高10％左右。同時，在添加濃度范圍大于0.006mg/mL時，其對光合菌種的生長和產(chǎn)氫起抑制作用，這說明了鎳離子的化學(xué)性質(zhì)在光合生物制氫這一過程中具有一定的影響作用。
　　 (3)在本實驗中，最適鋅

5、離子濃度為2*10-6mg/L，過多則會導(dǎo)致光合產(chǎn)氫細(xì)菌的死亡，對光合生物產(chǎn)氫過程起抑制作用；過少則促進作用不明顯。
　　 (4)從正交實驗設(shè)計和單因素實驗結(jié)果來說，找出了各因素對氫氣轉(zhuǎn)化率的影響主次關(guān)系依次為：鐵離子濃度>鎳離子濃度>鋅離子濃度。由表中各因素水平值的均值可見，光合生物制氫的最佳工藝調(diào)價為鐵離子濃度選擇為0.35mg/L，鎳離子濃度選擇為2mg/L，鋅離子濃度選擇為1*10-6mg/L。由方差分析可知，鐵離子濃度