光源和光譜對光合產(chǎn)氫菌群產(chǎn)氫工藝影響研究.pdf

1、在人類社會經(jīng)濟快速發(fā)展的今天，能源短缺成為制約發(fā)展的關(guān)鍵性因素。由于化石能源的不可再生性以及對環(huán)境造成嚴重污染等缺點，清潔、可再生能源的研發(fā)與應用在各國已被提上日程。光合細菌可以廣泛利用太剛光波段進行光合作用并將光能轉(zhuǎn)化為自身需要的能量進行新陳代謝活動，同時釋放氫氣，并且可以利用的底物范圍廣泛，在產(chǎn)氫的同時可以分解有機物，在不消耗礦物資源的前提下進行廢物處理，因此受到大多數(shù)國家的重視。 本文依據(jù)光合細菌具有可選擇的光源和光譜特性

2、，利用課題組篩選的光合產(chǎn)氫菌群，研究了光合細菌在不同單色光源和白熾燈作用下的產(chǎn)氫規(guī)律，依據(jù)均勻設(shè)計試驗法進行對比試驗，并采用均勻設(shè)計軟件進行優(yōu)化組合分析。 主要研究內(nèi)容及結(jié)果： 1．通過對課題組培育的光合產(chǎn)氫菌群在300nm～900nm范圍內(nèi)的光譜測定，發(fā)現(xiàn)光合產(chǎn)氫菌群在390nm、490nm、590nm及紅外光區(qū)800nm和860nm處有明顯吸收峰，與各單種菌株吸收光譜圖較為吻合，表明當單種菌株進行混合培養(yǎng)后仍保持自身

3、特性。由吸收峰值可以判斷光合產(chǎn)氫菌群細胞內(nèi)含有細菌葉綠素a，類胡蘿卜素等光合色素。 2．不同光源下光合產(chǎn)氫菌群生長曲線一致，生長繁殖的4個時期即延滯期，對數(shù)期，穩(wěn)定期，衰亡期較為明顯。前36h為延滯期，36h～72h為生長期，從72h開始進入穩(wěn)定期，96h以后細胞進入衰亡期。從不同光源對細菌生長繁殖快慢影響來看，光源排序為黃光>藍光>綠光>白熾燈>白光>紅光。 3．溫度、光照強度、初始pH值、PSB初期活性和NH4+濃度

4、單因素實驗結(jié)果： 當溫度小于32℃時，各光源下光合細菌產(chǎn)氫速率和產(chǎn)氫量隨溫度的上升而增加；當溫度上升到一定程度時，細菌產(chǎn)氫活性會受到抑制：在LED作用下，光合產(chǎn)氫菌群在32℃以后，產(chǎn)氫速率和產(chǎn)氫量開始下降；白熾燈由于散熱效應，在反應過程中環(huán)境溫度隨熱量積累而不斷上升，是動態(tài)變化的，在一定程度上抑制光合細菌產(chǎn)氫活性。 光照強度是光合產(chǎn)氫菌群產(chǎn)氫的另一個重要因素，當光照強度小于1600lux時，產(chǎn)氫速率和產(chǎn)氫量隨光照強度的增

5、強而上升，當光照強度大于2000lux時可能由于“光飽和效應”導致細菌產(chǎn)氫速率和產(chǎn)氫量開始下降。 光合細菌產(chǎn)氫初期環(huán)境過酸或者處于堿性環(huán)境，都不利于細菌氫氣的釋放。當初始pH值為4時，各光源下光合細菌產(chǎn)氫均受到抑制，細胞死亡過快，產(chǎn)氫速率非常低，最大產(chǎn)氫速率為9．6 mL/L·h；當pH為8時，細菌產(chǎn)氫前期受到抑制，由于產(chǎn)酸代謝過程，在72h時產(chǎn)氫速率有火幅度的提高，產(chǎn)氫周期增長。光合產(chǎn)氫菌群產(chǎn)氫適宜初始pH值為6～7。接入不同

6、初期活性的菌種對各光源下光合產(chǎn)氫菌群的產(chǎn)氫速率和產(chǎn)氫量并沒有太大影響，從總體產(chǎn)氫量來看，初期活性為48h～60h時各光源下細菌產(chǎn)氫量最大。按產(chǎn)氫量大小依次為黃光、綠光、藍光、白熾燈、白光和紅光下的菌液。 NH4+濃度對不同菌種的光合細菌有不同的抑制作用。黃光和藍光下細菌適宜NH4+濃度為0．2g/L和0．4g/L，綠光下細菌適宜NH4+濃度為0．4g/L和0．6g/L，白光和紅光下細菌產(chǎn)氫量都較低，最適宜NH4+濃度為0．2g