混合光合產(chǎn)氫菌群的篩選及其產(chǎn)氫特性的研究.pdf

1、氫能作為理想的能源載體，具有清潔無污染、燃燒熱值大、可儲可輸、來源廣泛等優(yōu)點。在眾多生物制氫技術(shù)中，光合細菌光發(fā)酵制氫因低能耗、高效率，底物降解速率快，以及能將廢水處理和能源生產(chǎn)有效地耦合起來，而備受關(guān)注。
　　本文從湖底淤泥中采用生長培養(yǎng)基富集篩選得到混合菌群，命名為NG07。結(jié)合16S rDNA高通量測序?qū)ζ溥M行鑒定分析，確定混合菌群NG07的優(yōu)勢菌種主要為紅假單胞菌Rhodopseudomonas oryzae和類球紅細菌R

2、hodobacter sphaeroides。
　　以篩選的混合菌群NG07為研究對象，主要研究了培養(yǎng)過程中底物和環(huán)境因素對混合菌群的生長及產(chǎn)氫特性的影響。實驗研究成果表明：
　?。?）混合菌群NG07可利用多種糖類有機化合物產(chǎn)氫，其中葡萄糖為碳源時，產(chǎn)氫總量最大。隨著葡萄糖濃度的增加，NG07的產(chǎn)氫總量逐漸增大，當(dāng)葡萄糖濃度為100 mM時，產(chǎn)氫總量為4238.8±74 mL/L。但葡萄糖濃度對混合菌群的產(chǎn)氫速率、底物轉(zhuǎn)化

3、率、葡萄糖降解率的影響不同，當(dāng)?shù)孜餄舛葹?0 mM，NG07的最大產(chǎn)氫速率、底物轉(zhuǎn)化率、和葡萄糖降解率都達到最大，分別為105.28±7.6 mL/h/L，底物轉(zhuǎn)化率15.37％，和葡萄糖降解率99.40%。
　　（2）在10 mM尿素的條件下，混合菌群NG07的產(chǎn)氫總量和最大產(chǎn)氫速率達到最大，分別為2872.2±38.31 mL/L和105.28±7.6 mL/h/L。
　?。?）混合菌群NG07產(chǎn)氫的最佳Fe2+濃度為5

4、 mg/L。在5 mg/L的條件下，NG07的產(chǎn)氫總量和最大產(chǎn)氫速率達到最大，分別為3102.5±95.7 mL/L和114.9±9.1 mL/h/L，與對照相比分別增加了1.94倍和2.54倍。
　　（4）攪拌能夠提高光合細菌產(chǎn)氫的產(chǎn)氫速率和縮短反應(yīng)停留時間，但對混合菌群的產(chǎn)氫總量影響比較小。在攪拌的條件下，其最大產(chǎn)氫速率為136.0±5.6 mL/L/h，與對照組相比提高了29%。
　?。?）NG07的最佳產(chǎn)氫溫度是35

5、℃。但溫度為40℃時NG07仍具有良好的產(chǎn)氫性能，產(chǎn)氫總量為2638.5±52.7 mL/L；而在45℃的條件下，NG07仍具有產(chǎn)氫活性，產(chǎn)氫總量為1050.0±28.7 mL/L，說明NG07具有很強的耐熱性。
　?。?）不同光照條件對混合菌群NG07的產(chǎn)氫總量和最大產(chǎn)氫速率的影響不同：產(chǎn)氫總量依次是12 h暗/12 h光循環(huán)＞連續(xù)光照≥連續(xù)黑暗＞12 h光/12 h暗循環(huán)條件；最大產(chǎn)氫速率依次是12 h暗/12 h光循環(huán)＞連續(xù)

6、光照>連續(xù)黑暗≥12 h光/12 h暗循環(huán)條件。
　?。?）以聚乙烯醇作為固定化包埋材料時，混合菌群NG07的產(chǎn)氫活性明顯優(yōu)于瓊脂和海藻酸鈉。
　　（8）Box-Behnken Design是以單因素試驗為基礎(chǔ)，以最大產(chǎn)氫速率為評價指標(biāo)，對光合產(chǎn)氫工藝條件進行優(yōu)化。得出最優(yōu)條件為：Fe2+濃度4.39 mg/L，溫度33.36℃，葡萄糖濃度78.32 mM。在該條件下獲得了199.3±6.5 mL/L/h的產(chǎn)氫速率，與最初條