序批式光生物反应器中光合细菌跨膜传输及产氢特性

以沼泽红假单胞菌CQK-01为实验菌种,研究了序批式光生物制氢反应器不同初始底物浓度和初始pH值对光合细菌葡萄糖跨膜传输速率、细胞膜渗透性及产氢性能的影响,计算了光合细菌细胞膜对葡萄糖的渗透系数。结果表明光合细菌细胞膜对底物渗透性及传输速率的影响随菌体生长环境及时间而异;在初始底物浓度较低时,葡萄糖最大跨膜传输速率随初始底物浓度的增大而增大,并在75mmol.L-1时取得最大值,而不同初始底物浓度下光合细胞膜对葡萄糖的最大渗透系数都约为250cm3.(gDW)-1.h-1;但高底物浓度下葡萄糖跨膜传输速率减小,最大渗透系数在150mmol.L-1时仅为116cm3.(gDW)-1.h-1;当培养基初始pH值为7.0时,光合细菌细胞膜对葡萄糖的渗透性最佳,葡萄糖跨膜传输速率最大为9.74mmol.(gDW)-1.h-1;实验工况下光合细菌平均产氢速率最大为0.26mmol.L-1.h-1,产氢得率最高为0.63molH2.(molglucose)-1。     

光合细菌的葡萄糖跨膜传输及代谢产氢模型

引言光合细菌产氢具有底物转化效率高、吸收光谱范围广、无污染、能耗低、操作简单的优点[1-2]。目前,关于光合细菌的底物跨膜传输和产氢方面的理论研究相对较少[3-4]。Vrabl等[5-6]研究了葡萄糖的跨膜传输过程,分析了细胞膜上的载体蛋白运输特性;Wayman等[7]建立了Aspergillus niger     

光合细菌生物制氢

阐述了固氮酶催化的光合放氢和氢酶催化的黑暗厌氧产氢机制,描述了光合细菌原初反应的微观反应动力学以及电子定向转移和质子转位耦联驱动的三磷酸腺苷合成机制与固氮产氢过程。讨论了影响光合放氢的主要因素,如光、氧气、菌株特性、氢供体和氮源等。介绍了固定化、混合培养和重复分批培养等实用化技术和遗传工程技术在光合细菌产氢研究中的应用现状,并就存在的问题进行了讨论。最后对光合制氢技术的发展趋势和应用前景进行了评述。     

厌氧与光合微生物联合制氢工艺实验研究

利用厌氧细菌暗发酵产氢和光合细菌光发酵产氢的优势和互补协同作用而联合起来的两步法制氢,探讨不同底物浓度对厌氧发酵阶段产氢的影响、厌氧发酵时间对产氢发酵过程的影响;光合微生物发酵随发酵时间的产氢情况。结果表明,葡萄糖浓度对厌氧生物产氢有很大的影响, 15 g/L 的葡萄糖浓度有较好的产氢量。葡萄糖利用率和挥发性脂肪酸的总量随厌氧发酵时间的变化情况表明,在厌氧发酵阶段,以葡萄糖为底物,最佳的葡萄糖浓度为 15 g/L。在 37 h 的葡萄糖利用率达到 72.08%,挥发性脂肪酸总量达到 9 326.3 mg/L,每克葡萄糖累计产氢量为 182 mL。在厌氧发酵时间 37 h 时把厌氧发酵的产物移到光合发酵反应器,接种位于生长对数期的光合细菌群,调节培养液的pH值和加入光源进行光合产氢,88 h 时每克葡萄糖累计产氢达到 352 mL,两步联合制氢每克葡萄糖累计产氢量共可达到 534 mL。     

光合细菌利用有机废水连续产氢的试验研究

为考察光合细菌连续性生物制氢过程中碳源浓度、水力停留时间等因素对连续运行稳定性能和制氢量的影响,通过改变碳源浓度和水力停留时间来测定产氢量以及产氢率,确定最佳的连续运行条件。结果表明:光合细菌利用含糖废水为基质进行连续性生物制氢过程中,在最佳温度为30℃、最佳光照强度为3 000 Lux的情况下,且当葡萄糖质量浓度为12 g/L,水力停留时间为72 h时,产氢效率最高,连续产氢速率达45 m L/h。     

光合细菌生物膜反应器葡萄糖降解及产氢特性实验

对光合细菌生物膜制氢反应器在挂膜启动期间以及稳定运行时以葡萄糖为唯一底物的降解特性进行了实验研究,获得了光照强度、光波长、进口底物浓度、温度和底物溶液pH值等参数对生物膜光生物制氢反应器降解性能的影响规律。实验结果表明：在反应器挂膜期间,反应器葡萄糖消耗量随着反应器中填料表面的生物膜的生长逐渐趋于稳定。反应器挂膜启动完成后的降解效率随着底物浓度、光照强度、温度和底物溶液pH值的增加而增加,直到降解效率达到一个峰值后开始下降。光波长对反应器的降解效率也具有明显的影响。     

固氮类微生物产氢机理研究进展

氢是一种无污染的新型、高效能源,受到广泛的重视。微生物制氢是氢能开发研究的一项重要内容。至今 已知的具有产氢活性的微生物有“光合细菌”(photosynthetic bacteria,PSB)、藻类(algae)和非光合细菌(non-photo- synthetic bacteria)。对固氮类微生物的产氢机理及影响产氢的因素、光合产氢的能量利用等进行综述。     

新型产氢细菌Biohybactium R3利用乳糖进行发酵产氢的实验研究

以高效产氢新菌Biohybactium R3为研究对象,探讨了以乳糖作为底物时,不同的乳糖浓度和不同的pH对R3的产氢效能和生长的影响.实验发现,R3能很好地运用乳糖为自身的营养物质进行生长和产氧.当乳糖质量浓度为15 g/L、初始pH为6.0时,R3的气体总产量和细胞干重达到最大值,分别为450 mL和1.36 g/L.     

光合细菌生物制氢反应器的现状分析

光合细菌制氢反应器开发是光合细菌产氢由实验室研究向实际转化的重要阶段。文章对目前国内外光合细菌制氢反应器发展现状进行了比较,分析了光合细菌生物制氢反应器开发存在的主要问题,提出以太阳作主光源的多点分布式内置光源反应器是生产化反应器开发的重要途径。     

玻璃纤维固定化光合细菌连续产氢实验研究

制作了一种玻璃纤维固定化光合细菌连续产氢反应器,研究了光合细菌的固定化过程及其产气特性,考察了底物中葡萄糖浓度、进料流速以及不同光源对细菌产氢的影响。实验表明,该反应器的最佳产气条件为:LED光源光强2 000 lux,葡萄糖浓度6 g/L,进料流速4 mL/min,产氢速率为61 mL/(h·m~2)。玻璃纤维既能增大光能的吸收量,又能增加光合细菌的生物量,从而能提高底物和光能利用率,获得较高的产氢效率。     

序批式光合细菌产氢过程中底物的消耗特征

以葡萄糖和蛋白胨为底物,采用光合细菌PSB-ZF1进行了序批式产氢实验。通过对静态产氢底物的分析,研究了细菌的生长及产气过程中底物与产物的变化规律。结果表明,光合细菌对数生长期在接种12 h后出现,氢的产生与PSB-ZF1的生长是偶联的,最大产氢量为475 mL/L底物。底物中TOC、TN含量随时间呈逐渐下降趋势,产氢末期底物中TOC和TN浓度分别降至初始浓度的27.6%和33.8%。而IC浓度和pH值呈先下降后升高趋势,120 h时pH值达到最低值5.7。在底物中检测到甲酸、乙酸、丁酸和戊酸等4种低分子有机酸,未检测到丙酸。产氢初始阶段,底物中的甲酸、乙酸、丁酸浓度变化不大,光合细菌代谢产戊酸而不产丙酸,戊酸浓度在96 h达到最大值3.013 mmol/L。产气末期戊酸和丁酸被细菌代谢消耗掉,甲酸浓度上升至2.813 mmol/L,整个产气过程,乙酸的浓度维持在1.10¹.83 mmol/L之间。     

序批式光合细菌产氢过程中底物的消耗特征

以葡萄糖和蛋白胨为底物,采用光合细菌PSB-ZF1进行了序批式产氢实验。通过对静态产氢底物的分析,研究了细菌的生长及产气过程中底物与产物的变化规律。结果表明,光合细菌对数生长期在接种12 h后出现,氢的产生与PSB-ZF1的生长是偶联的,最大产氢量为475 mL/L底物。底物中TOC、TN含量随时间呈逐渐下降趋势,产氢末期底物中TOC和TN浓度分别降至初始浓度的27.6%和33.8%。而IC浓度和pH值呈先下降后升高趋势,120 h时pH值达到最低值5.7。在底物中检测到甲酸、乙酸、丁酸和戊酸等4种低分子有机酸,未检测到丙酸。产氢初始阶段,底物中的甲酸、乙酸、丁酸浓度变化不大,光合细菌代谢产戊酸而不产丙酸,戊酸浓度在96 h达到最大值3.013 mmol/L。产气末期戊酸和丁酸被细菌代谢消耗掉,甲酸浓度上升至2.813 mmol/L,整个产气过程,乙酸的浓度维持在1.10~1.83 mmol/L之间。     

1,2-二氯乙烷催化制氯乙烯的研究进展

综述了国内外催化制氯乙烯的最新研究进展,介绍了一系列催化剂包括金属氯化物及氧化物、碳基材料、离子液体等,以及1,2-二氯乙烷和乙炔的耦合催化体系。同时总结了这些催化剂的优缺点,并且根据最新的研究成果对未来该体系催化剂的开发方向进行了展望。