光合产氢用秸秆类生物质微生物预处理的实验研究

【摘要】：秸秆类生物质因其来源广，价格低廉，且可通过微生物的发酵作用转换为能源，而备受瞩目。我国的生物质资源非常丰富，这为开发可替代能源提供了基础，且对保护环境有着重要的意义。利用秸秆类生物质光合制氢因其产氢条件温和，环境友好且原料来源丰富而被认为是未来氢能生产的主要替代形式，而制约其利用的最主要问题是原料中木质纤维素的水解，研发清洁无害化秸秆类生物质预处理新技术成为必然。 本论文是在国家自然科学基金项目“超微化秸秆类生物质光合连续产氢过程及代谢热研究（项目编号：50976029）”和国家高技术研究发展计划（863计划）项目“生物制氢关键技术研究与示范（项目编号：2012AA051502）”的资助下完成的。本文利用还原糖含量作为玉米秸秆的产氢能力的主要评价指标，选取白腐菌中的黄孢原毛平革菌（Phanerochaetechrysosporium）、黑曲霉（Aspergillus niger）、绿色木霉（Trichoderma viride）分别对40目(0.45mm)和140目(0.106mm)的玉米秸秆进行单一菌种、两两联合、三菌种联合等三种微生物预处理方法，优化出以秸秆类生物质作为产氢原料的最佳原料类型和最佳预处理工艺参数，目的在于为秸秆类生物质光合产氢技术研究提供科学参考。结果表明： （1）玉米秸秆分别粉碎为0.45mm和0.106mm粒度后，两种粒度的秸秆中木质素、纤维素和半纤维素所占的比重有所不同。总体上，粒度为0.45mm的玉米秸秆中木质素、纤维素和半纤维素所占的比重要高于粒度为0.106mm玉米秸秆中其所占的比重。 （2）黄孢原毛平革菌、黑曲霉和绿色木霉两两之间都能很好的共生，且混合培养时微生物的生长速度、覆盖情况和扩展情况都会受到影响。 （3）通过分别对0.45mm和0.106mm粒度的玉米秸秆进行单一菌种的预处理可知，0.106mm粒度的玉米秸秆的产糖效果要优于0.45mm粒度，且黑曲霉和绿色木霉所处理的0.106mm粒度的玉米秸秆的基质中还原糖出现最大值的时间要早于白腐菌，且黑曲霉处理0.106mm粒度的玉米秸秆18天时的还原糖含量为2.14mg/mL，处理效果最好。 （4）通过分别对0.45mm和0.106mm粒度的玉米秸秆进行两两菌种联合的预处理可知，0.106mm粒度的玉米秸秆的产糖效果大致上要优于0.45mm的产糖效果（黑曲霉和绿色木霉的0.45mm粒度要优于0.106mm粒度），且都在第18天达到还原糖的最大值，其中白腐菌和黑曲霉联合处理的0.106mm粒度的玉米秸秆效果最好，在第18天时达到最大值4.23mg/mL。 （5）通过分别对0.45mm和0.106mm粒度的玉米秸秆进行三菌种联合的预处理可知，0.106mm粒度的玉米秸秆的产糖效果要优于0.45mm粒度的产糖效果，基质中还原糖的最大值出现在0.106mm粒度的玉米秸秆处理第18天时，还原糖含量为：3.19mg/mL。 【关键词】：秸秆类生物质 微生物预处理 还原糖含量 产氢能力
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S182
【目录】：

• 致谢4-7
• 摘要7-8
• 1 文献综述8-16
• 1.1 研究背景8
• 1.2 氢能生产技术8-10
• 1.2.1 工业制氢8-9
• 1.2.2 生物制氢9-10
• 1.2.2.1 光解水制氢9
• 1.2.2.2 厌氧细菌发酵产氢9-10
• 1.2.2.3 光合细菌发酵产氢10
• 1.3 利用秸秆类生物质光合制氢10-14
• 1.3.1 用于光合制氢的秸秆类生物质原料的预处理方法11-14
• 1.3.1.1 物理法12-13
• 1.3.1.2 化学法13
• 1.3.1.3 物理化学法13
• 1.3.1.4 生物法13-14
• 1.5 课题研究内容和意义14-15
• 1.5.1 研究意义14
• 1.5.2 研究内容14-15
• 1.6 研究技术路线15-16
• 2 实验材料和方法16-24
• 2.1 实验材料16-17
• 2.1.1 原料16
• 2.1.2 3 ,5-二硝基水杨酸16
• 2.1.3 试验用菌种16
• 2.1.4 预处理菌种培养基16
• 2.1.5 预处理菌种培养工艺16-17
• 2.1.6 光合产氢菌生长培养基17
• 2.1.7 光合产氢菌产氢培养基17
• 2.1.8 光合产氢菌培养工艺17
• 2.2 实验装置及仪器设备17-19
• 2.2.1 光合产氢用实验装置17-18
• 2.2.2 主要实验仪器18-19
• 2.3 主要参数的测定19-21
• 2.3.1 还原糖含量的测定（DNS 比色法测定）19-21
• 2.3.2 三种预处理菌种及光合细菌细胞生长曲线的测定21
• 2.4 三种预处理菌种的培养21-24
• 2.4.1 单菌种的预处理22
• 2.4.2 菌种两两联合的预处理22
• 2.4.3 三菌种的预处理22-24
• 3 菌种的生长情况24-27
• 3.1 单一菌种对数期的形态24-25
• 3.2 混合菌种在 PDA 平板上的生长状况25-27
• 4 微生物预处理秸秆还原糖产率27-44
• 4.1 单菌种预处理的结果27-34
• 4.1.1 白腐菌单独处理玉米秸秆27-29
• 4.1.2 黑曲霉单独处理玉米秸秆29-31
• 4.1.3 绿色木霉单独处理玉米秸秆31-34
• 4.2 菌种两两联合预处理的结果34-41
• 4.2.1 白腐菌和绿色木霉联合处理玉米秸秆34-36
• 4.2.2 黑曲霉和绿色木霉联合处理玉米秸秆36-38
• 4.2.3 白腐菌和黑曲霉联合处理玉米秸秆38-41
• 4.3 三菌种预处理的结果41-44
• 5 全文结论及建议44-46
• 5.1 结论44-45
• 5.2 建议45-46
• 参考文献46-50
• ABSTRACT50-51

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

不同微生物降解木质纤维素效率和过程的对比研究    宋安东;薛仁军;谢慧;王风芹;张百良;

农作物秸秆的综合利用    韩学凤,张鹏,易欣欣

生物制氢技术的研究现状及发展趋势    尤希凤,郭新勇

秸秆生产乙醇预处理关键技术    孙君社;苏东海;刘莉;

用木质纤维原料生产乙醇的预处理工艺    罗鹏,刘忠

关于纤维素原料生产燃料酒精预处理工艺的一些探讨    刘远洋,申德超,徐冲

微波辐射预处理高粱秸秆对酶水解的影响    岳建芝;徐桂转;李刚;张全国;申翔伟;

黑曲霉和米曲霉发酵改善豆渣口感    李艳芳;郝建雄;程永强;赵瑞平;殷丽君;李里特;

木质纤维素生物转化氢气技术及前景    宋佳秀;任南琪;邢德峰;

木质纤维素可再生生物质资源预处理技术的研究进展    赵志刚;程可可;张建安;高峰;

超微化秸秆粉体物性微观结构及光合生物产氢实验研究    岳建芝

光合细菌连续制氢工艺及相关机理研究    师玉忠

太阳能光合细菌连续制氢试验系统研究    李刚

木塑复合材料性能研究的关键问题    钟鑫,薛平,丁筠

芦笋老茎堆肥中高温纤维素分解菌的分离、筛选及鉴定    李欣欣;王琳琳;申挺挺;宋志刚;韩建荣;

酶改善二次纤维结合性能的研究    杭志喜

大豆多糖提取分离工艺的优化研究    施翠娥;蒋立科;李苗苗;

阜阳市发展低碳农业的实践与思考    黄梦来;

金属离子对纤维素酶活性影响的研究    程旺开;

木枣组培苗叶片中主要化学物质含量的变化    张向前,陈国梁,刘玉峰,曹建文,陈宗礼

羧甲基纤维素钠的应用进展    牛生洋;郝峰鸽;

青翅蚁形隐翅虫毒素粗提物对菜青虫3种酶活性的影响    张建民;杨亚珍;

乌龙茶鲜叶萎凋过程中多酚氧化酶活性的变化    王丽霞;肖丽霞;

内置转子套管换热器的实验及数值模拟研究    张震;杨卫民;阎华;丁玉梅;

采用MPE延缓MBR工艺中膜污染的研究    刘志阳;赵英;顾平;

换热器强化传热技术——转子内插件的实验    张震;丁玉梅;阎华;关昌峰;杨卫民;

超微生物质秸秆产氢能力响应面法优化研究    张全国;荆艳艳;岳建芝;王毅;

汽爆秸秆好氧厌氧交替发酵制氢    陈洪章;王岚;李冬敏;

乳及乳制品中乳铁蛋白定量测定方法的建立—SDS-PAGE法    李珊珊;王加启;魏宏阳;张春刚;刘光磊;赵圣国;卜登攀;周凌云;

涤／棉抗浸透湿面料的研究    牛家嵘;顾振亚;

竹原纤维预处理工艺参数探讨    崔桂新;贾懿磊;刘士彧;杨利波;

植物纤维素两段法催化降解    崔艳丽;毛建卫;

纤维素乙醇生物转化工艺的研究进展    高凤芹;闫志坚;孙启忠;邢启明;

聚合物/无机物/生物质杂化复合材料及其陶瓷材料的研究    李忠

离子液体—蛋白酶处理对羊毛表面性能的影响    袁久刚

腐殖酸对纳米零价铁修复污染物的抑制及抗抑制机理研究    纳曼

基于组分的生物质热裂解机理研究    刘倩

淀粉/纤维素类生物质发酵联产氢气和甲烷的机理研究    谢斌飞

废纸二次纤维氰乙基化改性及制备复合材料的研究    张春红

微生物纤维素及其氧化衍生物的合成与性能研究    冯玉红

稻草秸秆的预处理及生产乙醇的研究    孙万里

嗜热真菌纤维二糖水解酶（CBHⅠ、CBHⅡ）和内切葡聚糖酶（EGⅠ）的分子改造    王秀娟

玉米秸秆发酵生产酒精的研究    张强

蛋清中溶菌酶的高效提取及其定量测定方法研究    余海芬

脆性水稻秸秆的生物预处理及发酵    刘晨娟

桦褐孔菌胞外多糖液体深层发酵及木质纤维素促进产糖效果的研究    陈辉

天然彩色棉静电纺丝膜的制备和性能研究    万和军

杜氏盐藻异养转化藻株的鉴定及初步功能分析    吕文兵

微生物絮凝剂产生菌的筛选    杨玉静

耐盐碱产纤维素酶芽孢杆菌的选育及酶学特性的研究    桂春燕

燃气轮机化学回热循环燃料转化技术研究    徐长松

稻秸秆提取纤维农用非织造地膜的研究    程士润

海藻多糖植物复合胶成膜性及其性能评价    吴佩

运用气流粉碎机超微粉碎葡萄籽的工艺研究    任艳军;李杰;任学军;宋晓飞;杜彬;刘畅;

白腐真菌木质素降解酶的产生及其调控机制研究进展    喻云梅,刘赟,翁恩琪,黄民生

超微粉碎的理论、实践及其对食品工业发展的作用    袁惠新,俞建峰

光合细菌的基本特性及在水产养殖上的应用    徐良梅,滕小华

玉米秸秆发酵法生产燃料酒精的研究进展    张强,陆军,侯霖,金花,朴敬惠

超细粉碎过程中物料的理化特性变化及应用    盖国胜,徐政

超细粉体材料的制备技术及应用    铁生年;李星;李昀珺;

Generation of Hydrogen from Photolysis of Organic Acids by Photosynthetic Bacteria    

日本人眼中的中国石化和化学工业    张东生

国外氢能技术路线图及对我国的启示    顾钢

氢气的规模生产初探    陈霖新;

    本报记者 薛黎

光合产氢菌群的筛选及其利用猪粪污水产氢因素的研究    尤希凤

超声波作用下纤维素纤维结构与性质的研究    唐爱民

生物质制备新型平台化合物乙酰丙酸的研究    常春

耐盐菌株特性及其在高盐有机废水生物处理中的应用    信欣

表面活性剂在废木质纤维素制酒精中的应用基础研究    刘佳

光合细菌连续制氢工艺及相关机理研究    师玉忠

光合细菌生物产氢试验研究    康铸慧

玉米秸秆纤维素酶水解研究及响应曲面法优化    杨静

光合细菌产氢基质代谢实验研究    王毅

农作物秸秆光合细菌产氢原料的乙酸预处理技术实验研究    申翔伟

光合细菌光合产氢的研究进展    计红芳,陈锡时,王爱杰

胶质红假单胞菌J_2菌株光合产氢的研究    李捷，杨大庆，朱章玉

近红外漫反射光谱法测定玉米秸秆NDF与ADF含量    白琪林,陈绍江,董晓玲,孟庆祥,严衍禄,戴景瑞

利用秸秆类纤维废料生产微生物饲料的研究    张秀云;孙彬;

不同菌株固态发酵玉米秸秆生产饲料蛋白的比较研究    李日强,张峰

ICP-AES法测定玉米秸秆中的微量元素含量    孙勇;杨刚;张金平;李佐虎;

纤维素复合酶在秸秆饲喂奶牛中的应用效果研究    张学成;李文琴;辛总秀;

搞好玉米秸秆还田 提升土壤有机质    武元;

应用玉米秸秆栽培双孢蘑菇新技术    梁枝荣,张清文,周志强,郭生

应用固定化里氏木霉糖化玉米秆纤维素的研究    夏黎明,代淑梅,岑沛霖

温度对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)光合产氢的影响    张磊;桑敏;李爱芬;张成武;

光照度对酶解秸秆料液光合产氢的影响    岳建芝;李刚;焦有宙;张全国;张志萍;

~(13)C标记玉米秸秆分解过程中有机碳变化规律研究    暴春平;郭岩彬;杨景娜;吴文良;孟凡乔;

不同加水量对玉米秸秆发酵酒精的影响    董惠钧;李华;贾士儒;

玉米秸秆双孢蘑菇冬种技术的研究与推广    孟丽;许桂芳;

玉米秸秆的饲料加工利用技术探析    侯方安;康云友;

利用玉米秸秆制备定向刨花板的研究    杨蕊;

长期施用玉米秸杆对黑土团聚体中腐殖质组成和性质的影响    陈辉;窦森;

玉米秸秆颗粒燃料致密成型电耗测试    李在峰;雷廷宙;何晓峰;杨树华;

玉米秸秆微贮喂牛效果好    辛志;白春会;丁玉臣;曹桂霞;

玉米秸秆做温室：省钱效益高    乐亭县乐亭镇农业办 李世珍

广平4.5万亩秸秆变成饲料“罐头”    马永存、宁学玲、姜艳

13万亩玉米秸秆何时生金    本报记者 杨涛军

广平秸秆饲料“远嫁”韩国    记者 郑惠华通讯员 马永存 郝爱良

玉米秸秆变成金    张相 罗立源 记者　付强

冬季如何堆制玉米秸秆肥    吴凡

开鲁县为玉米秸秆管理“立法”    杨卫东

玉米秸秆栽培食用菌要点    沈瑞

玉米秸秆饲料加工十大技术    

山东张店：玉米秸秆变成宝贵资源    本报记者 单保江通讯员 张秀贵

超微秸秆光合生物产氢体系多相流数值模拟与流变特性实验研究    荆艳艳

超微化秸秆粉体物性微观结构及光合生物产氢实验研究    岳建芝

光合细菌（Rhodobacter sphaeroides）生物制氢及其光生物反应器研究    李旭

高效光合产氢藻株的筛选及其产氢机制研究    何梅琳

混合菌种生物技术（MCB）光合产氢的试验研究    张立宏

微波辅助下木质纤维素降解与溶解过程的研究    牟莉

光合细菌利用低分子有机酸产氢的试验研究    陈明

玉米秸秆保质贮存及水热反应处理提高可生化性方法的研究    孙优善

砂姜黑土区小麦玉米一年两熟秸秆全量还田对夏玉米生育及产量影响研究    沈学善

燃料乙醇固态发酵生产工艺的研究    王瑞明

光合产氢用秸秆类生物质微生物预处理的实验研究    蒋丹萍

外加电场辅助质子传递供类球红细菌光合产氢研究    邓文武

NaHSO_3调控鱼腥藻7120光合产氢的作用机制研究    陈明

NaHSO_3提高微藻光合产氢的优化及其应用性研究    李鑫

NaHSO_3提高莱茵衣藻光合产氢效率的优化及其作用机理的研究    易静

NaHSO_3提高了莱茵衣藻的光合产氢    王连军

纤维素酶高产菌株选育与玉米秸秆生产酒精工艺研究    王倩

甜椒有机栽培基质的研究    边鸣镝

微生物处理玉米秸秆生产蛋白饲料的研究    张红莲

光合产氢菌群的分离鉴定及其产氢特性分析    韩滨旭