玉米秸稈厭氧發(fā)酵生物制氫的實驗研究.pdf

1、厭氧發(fā)酵生物制氫工藝是利用生物技術(shù)分解有機廢棄物制備氫氣，設(shè)備簡單、操作容易，即實現(xiàn)了廢棄物資源化，而且成本低廉，被認為是前景最好的制氫方法。本文以天然河底污泥為厭氧產(chǎn)氫微生物來源，以玉米秸稈為發(fā)酵底物制備氫氣，考察了底物的預(yù)處理和酶解對底物產(chǎn)氫能力的影響，并設(shè)計正交實驗探討了發(fā)酵產(chǎn)氫的最優(yōu)條件。 針對玉米秸稈結(jié)構(gòu)致密、難于直接被酶水解的特點，首先分別采用鹽酸、氫氧化鈉等對玉米秸稈進行了預(yù)處理。結(jié)果表明，采用0.6％鹽酸在90℃

2、下浸泡玉米秸稈2h，底物的發(fā)酵產(chǎn)氫潛勢最高，預(yù)處理的效果最好，累積產(chǎn)氫量58.69ml·g-1—CS，幾乎比未處理的玉米秸稈產(chǎn)氫量提高120％。 在酸處理基礎(chǔ)上采用纖維素酶水解，考察了酶解溫度、酶解時間和酶解pH值對玉米秸稈產(chǎn)氫能力的影響。研究結(jié)果表明．酸處理后酶解進一步提高了玉米秸稈的產(chǎn)氫潛勢。在0.6％鹽酸預(yù)處理、酶解溫度50℃、酶解時間72h和酶解pH4.8的條件下．最大累積產(chǎn)氫量104.30ml·g-1—CS，比只經(jīng)過鹽

3、酸處理的玉米秸稈產(chǎn)氫量提高77.7％，是未處理的玉米秸稈產(chǎn)氫量的3倍。 本課題組在發(fā)酵產(chǎn)氫生態(tài)因子的影響方面作了一系列單因素探索實驗，影響玉米秸稈生物制氫的因素有很多，結(jié)合本實驗室具體條件．本文選擇酶解溫度、酶解時間、底物濃度和發(fā)酵初始pH值為考察對象，以累積產(chǎn)氫量評價產(chǎn)氫效果，設(shè)計了4因素3水平(L9(3-1))的正交實驗。實驗結(jié)論如下：(1)發(fā)酵反應(yīng)過程最主要的限制因子是底物濃度；(2)經(jīng)過正交實驗優(yōu)化后，玉米秸稈的產(chǎn)氫能力