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

【摘要】： 木质纤维素是地球上最丰富、最廉价,可通过微生物发酵作用将其转化为能源的可再生糖类资源,降解各类纤维素以获得各种能源已经成为世界各国高度关注的问题。我国是一个农业大国,生物质资源十分丰富,但目前我国生物质资源能量密度低,分布广泛,不易收集利用。因此研究开发秸秆类原料的纤维素转化技术,对开发新能源,保护环境具有非常重要的现实意义。从可持续发展的角度来看,以秸秆类物质作为原料进行产氢,将会是制氢工业一个非常具有潜力的发展方向。 本论文在是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)的资助下完成的。主要是依据农作物秸秆自身成分(木质纤维素通过一定的预处理可转化为可再生糖类资源)和光合细菌制氢的特点,利用课题组筛选的光合细菌混合菌群,研究在光合细菌产氢过程中,以秸秆类物质作为产氢原料的最佳预处理条件,并进一步研究了光合生物制氢体系在最佳预处理条件下的系统产氢量以及产氢速率,研究了秸秆的产氢能力,目的在于为以农作物秸秆光合产氢的研究提供参考和依据。结果表明: (1)通过对pH、预处理温度、原料粒度等单因素条件的研究发现,这些因素对乙酸预处理农作物秸秆还原糖得率都有较为明显的影响。由单因素实验得出了乙酸预处理农作物秸秆的最佳预处理条件分别为:原料粒度为超微(300nm以下)、预处理温度为121℃,乙酸浓度为25%、固液比1:20、预处理时间为30min,预处理后料液pH调至为7.0时,还原糖得率最高。 (2)从正交实验设计和单因素实验结果来说,找出了各因素对还原糖得率的影响主次关系依次为:粒度→预处理温度→乙酸浓度→预处理时间→固液比。由方差分析可知,原料粒度、乙酸浓度、预处理温度对乙酸预处理高粱秸秆还原糖得率的影响较为显著,其中原料粒度的影响是最为显著的影响因素。由正交验证实验结果可知,最佳乙酸预处理农作物秸秆的工艺条件为:粒度选择为超微,乙酸浓度为25%,固液比为1:15,预处理温度为121℃,预处理时间为20min。 (3)通过改变底物浓度、温度、光照度、接种量,利用pH值为7.0、接种物选择培养48h,OD值为0.4～0.6处于对数生长期的光合细菌,以经过乙酸预处理的秸秆为产氢基质,通过不同条件下对产氢量和产氢速率的影响了解利用乙酸预处理农作物秸秆的条件下的最优产氢条件,由结果可知:应选择秸秆的底物浓度为60g/L、初始温度为30℃、光照强度为3000Lx、接种量为30%。 【关键词】：乙酸 预处理 农作物秸秆 光合细菌 产氢
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TQ116.2
【目录】：

• 致谢4-7
• 摘要7-8
• 1 文献综述8-16
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 生物制氢研究现状9-10
• 1.3 我国生物质利用现状10-11
• 1.4 秸秆类原料预处理技术11-14
• 1.4.1 物理法11-12
• 1.4.2 化学法12-13
• 1.4.3 物理-化学联合法13
• 1.4.4 生物法13-14
• 1.5 课题研究内容和意义14-16
• 1.5.1 课题意义14
• 1.5.2 研究目的14-15
• 1.5.3 研究内容15-16
• 2 实验材料和方法16-25
• 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 实验用底物16
• 2.1.4 实验菌种16
• 2.1.5 生长培养基16-17
• 2.1.6 产氢培养基17
• 2.1.7 产氢基质17
• 2.1.8 培养工艺17
• 2.2 实验装置及仪器设备17-19
• 2.2.1 光合细菌产氢的实验装置17-18
• 2.2.2 主要实验仪器18-19
• 2.3 主要参数的测定19-23
• 2.3.1 农作物秸秆成分测定19-20
• 2.3.2 还原糖含量的测定（DNS 比色法测定）20-22
• 2.3.3 光合细菌细胞生长曲线的测定22
• 2.3.4 菌液pH 值的测定22
• 2.3.5 光照强度测定22
• 2.3.6 氢气产量和含量的测定22-23
• 2.4 实验方法23-25
• 2.4.1 单因素条件下乙酸预处理工艺的优化23
• 2.4.2 综合因素条件下乙酸预处理工艺的优化23
• 2.4.3 农作物秸秆产氢验证性实验23-25
• 3 单因素条件下乙酸预处理工艺的优化25-32
• 3.1 pH 对还原糖得率的影响25-26
• 3.2 预处理温度对还原糖得率的影响26-27
• 3.3 原料粒度对还原糖得率的影响27-28
• 3.4 乙酸浓度对还原糖得率的影响28-29
• 3.5 固液比对还原糖得率的影响29-30
• 3.6 预处理时间对还原糖得率的影响30
• 3.7 本章小结30-32
• 4 综合因素条件下乙酸预处理工艺的优化32-39
• 4.1 正交实验的目的和思路32
• 4.2 确定因素及各因素的水平32-33
• 4.3 选择正交表33-34
• 4.4 实验结果与分析34-38
• 4.4.1 正交实验的直观分析34-36
• 4.4.2 正交实验的方差分析36-37
• 4.4.3 正交验证实验37-38
• 4.5 本章小结38-39
• 5 农作物秸秆接种光合细菌产氢工艺验证性实验39-51
• 5.1 不同的底物浓度对乙酸预处理光合产氢效果的影响39-41
• 5.1.1 不同的底物浓度对乙酸预处理农作物秸秆光合产氢量的影响39-40
• 5.1.2 不同的底物浓度对乙酸预处理光合产氢速率的影响40-41
• 5.2 不同条件对不同产氢底物下光合细菌产氢能力的影响41-49
• 5.2.1 初始温度对不同产氢底物下光合细菌产氢能力的影响41-44
• 5.2.2 光照度对不同产氢底物下光合细菌产氢能力的影响44-47
• 5.2.3 接种量对不同产氢底物光合细菌产氢能力的影响47-49
• 5.3 本章小结49-51
• 6 全文结论及建议51-53
• 6.1 结论51-52
• 6.2 建议52-53
• 参考文献53-58
• ABSTRACT58-59

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

产氢用生物质球磨预处理工艺的优化试验    张志萍;岳建芝;王毅;张全国;

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

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

金属离子对光合生物制氢的影响研究    陈蕾

单一和复合乳酸菌制剂对水稻秸青贮品质和营养价值的影响    张宁

稀酸降解植物纤维素的研究    杭志喜,崔海丽

农作物秸秆废弃物厌氧发酵生物制氢的研究    李燕红;林钰;杏艳;樊耀亭;张亚辉;

稀酸法-酶法处理小麦秸秆木质纤维素的最优条件    龚大春;王栋;田毅红;曾晶;李德莹;黄应平;

C/N比对嗜酸细菌X-29产氢能力及其酶活性的影响    李秋波;邢德峰;任南琪;赵丽华;宋业颖;

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;

21世纪的新能源——生物质能    周善元

生物制氢技术研究现状及其进展    张全国;尤希凤;张军合;

纤维素预处理技术的发展    唐爱民,梁文芷

酶法水解木质纤维素预处理工艺进展    李德莹;龚大春;

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

光合细菌连续制氢工艺及相关机理研究    师玉忠

畜禽粪便污水光合细菌制氢技术研究    王艳锦

光合细菌生物产氢试验研究    康铸慧

光合细菌产氢系统热效应实验研究    荆艳艳

光源和光谱对光合产氢菌群产氢工艺影响研究    安静

光合细菌产氢基质代谢实验研究    王毅

氢氧化钠预处理和酶解牛粪纤维素工艺条件优化    徐静静;李静;凌娟;刘茂昌;燕飞来;

微生物发酵法生产2,3-丁二醇瓶颈因素分析    赵恭文;刘建军;李长松;李林;张博;齐军山;

化学预处理对牧草酶解糖化发酵效果的影响    高凤芹;孙启忠;

造气废水混凝实验研究    陈金思,彭书传

超声波协同稀碱液处理稻草秸秆酶解糖化的研究    胡华佳;姚日生;邓胜松;李曼曼;李凤和;

大豆多糖提取分离工艺的优化研究    施翠娥;蒋立科;李苗苗;

农作物秸秆利用技术现状及发展对策    王璐;肖健;

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;

开发利用农村新能源发展农村节能减排    尹俊华;李强;王敏;白祖国;

城市绿化垃圾资源化利用和无害化处置技术研究进展    周智慧;毛飞君;赵晓联;

采用MPE延缓MBR工艺中膜污染的研究    刘志阳;赵英;顾平;

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;

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;

纤维素经离子液体[Amim][COOH]预处理酶解糖化    代辉;刘振;夏池;王键吉;

苜蓿生产燃料乙醇研究    邢启明;孙启忠;高凤芹;

生物制氢技术现状及其研究进展    张全国;李刚;荆艳艳;

有效利用可再生能源 建设社会主义新农村    贾静;于华;苏雁;冷朝阳;张树兴;

基于凹凸棒石粘土的麦秸木质陶瓷制备与性能表征    吴文涛

阔叶木生物质精炼两种利用模式的研究    迟聪聪

活性炭及其改性催化剂应用于碘化氢分解的性能及机理研究    陈云

麦秆液化制备可降解聚氨酯泡沫材料方法及机理研究    陈秋玲

厨余物厌氧产氢过程控制因素优化研究    赵明星

稻草秸秆的预处理及生产乙醇的研究    孙万里

代谢工程改善工业酒精酵母发酵性能    郭忠鹏

利用两种大型海藻制备生物能源的探索研究    冯大伟

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

毕赤酵母木糖还原酶的改造及重组酿酒酵母发酵木糖生产乙醇的初步研究    董莉莉

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

杜氏盐藻异养转化藻株的鉴定及初步功能分析    吕文兵

生物质及其热解液体产物分析研究    马梅英

微生物絮凝剂产生菌的筛选    杨玉静

海带和菲律宾蛤仔提取物对酪氨酸酶活性和黑素生成影响的研究    徐睿

冰糖橙皮渣发酵产燃料乙醇的初步研究    高玉妹

多环芳烃—蒽对紫贻贝（Mytilus galloprpvincialis）生理生化效应的研究    柯可

木糖发酵菌种的筛选及利用玉米秸秆产乙醇工艺的研究    王罗琳

光合细菌微生物产氢研究进展    唐雅琴;黄兵;刘仪柯;

我国秸秆焚烧的现状危害与禁烧管理对策    毕于运;王亚静;高春雨;

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;

乳酸菌添加剂对青藏高原燕麦青贮品质的影响    热杰;

动物微生态制剂的发展现状及应用前景    杨欣;陈丽仙;吴雅琨;龙芳羽;王安如;

玉米秸秆青贮饲料制作中的一些体会    王勤虎;

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

含水量和乳酸菌制剂对狗尾草发酵品质的影响    王鹏;刘丹丽;高仲元;侯文娟;曹兵海;

青贮饲料的优点及制作技术    杨志忠,艾克拜尔,丁敏,雷志刚

微生物青贮添加剂与尿素对青贮玉米体外消化VFA的影响    陈蕙兰;

氢气的规模生产初探    陈霖新;

    马赛

    河南省农业职业学院 申艳丽

厌氧折流板反应器（ABR）系统的特性及调控研究    徐金兰

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

光合产氢菌群生长动力学与系统温度场特性研究    王素兰

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

生物纤维原料汽爆预处理技术与应用研究    王许涛

太阳能光合细菌连续制氢试验系统研究    李刚

不同添加剂对水稻秸青贮品质及奶牛生产性能的影响    文奇男

添加剂对玉米秸秆青贮饲料质量影响的试验研究    席兴军

光合细菌生物产氢试验研究    康铸慧

城市排水管道内污水两相流临界流速研究    高明

添加不同生物制剂对苜蓿青贮品质的影响    邓艳芳

木质纤维素原料预处理及酶解的研究    赵志刚

高压除鳞喷嘴流场三维数值模拟与试验研究    王毅

玉米秸秆纤维素酶水解研究及响应曲面法优化    杨静

高效产氢菌的筛选及污泥减量的可行性研究    李宇亮

藏东南乳酸菌青贮添加剂的研究及应用    李梦寒

基于响应面法的秸秆与粪便联合制氢预混工艺优化    张志萍;周雪花;冯宜鹏;王艳锦;张全国;

适宜初始温度提高秸秆光合细菌制氢效果    胡建军;周雪花;郭婕;荆艳艳;张全国;

超微玉米芯粉的酶解预处理工艺实验研究    张志萍;周雪花;岳建芝;王毅;张全国;

丙酮丁醇产生菌的筛选及玉米芯水解液发酵丁醇研究    王杰

光合细菌连续产氢反应过程中热量变化规律的研究    郭婕

抗菌纳米纤维素/聚乙二醇复合相变材料的制备及作用机制    孟围

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

稀酸降解植物纤维素的研究    杭志喜,崔海丽

燃料乙醇的发展现状和趋势    钱伯章;

草质纤维素水解制葡萄糖    薛金萍,汪洋,韩书昌

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

纤维素在酸及酶催化作用下的降解特性    李沅,孙衍宁,班卫平

氢气市场及其应用    梁国仑,陈信悦

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

紫色非硫光合细菌的研究    郭庆文, 吉海平

国外氢能技术路线图及对我国的启示    顾钢

驶向未来的燃料电池汽车    郑海金,曹学军,陈刚

氢气的规模生产初探    陈霖新;

    马赛

生物质（秸秆）纤维燃料乙醇生产工艺试验研究    宋安东

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

光合产氢菌群生长动力学与系统温度场特性研究    王素兰

利用畜禽粪便为原料生产优质厌氧发酵液工艺条件的研究    姚燕

畜禽粪便污水光合细菌制氢技术研究    王艳锦

光合细菌生物产氢试验研究    康铸慧

热处理对污泥厌氧发酵产氢的影响    陈文花;刘常青;张江山;赵由才;

有机废水制取氢气及COD的去除    屈冉;李俊生;孙振钧;刘雪连;郑小雨;

分子生物学技术在厌氧发酵产氢中的应用    肖本益;刘俊新;林佶侃;曲久辉;

厨余与污泥联合发酵不同预处理产氢特性研究    宋庆彬;李爱民;鞠茂伟;刘卓;

产氢菌的投加方式对强化发酵菌群产氢的影响    秦智;任南琪;李建政;

活性污泥以木糖为碳源产氢发酵的工艺条件    任云利;孙鲜明;吴云骥;王键吉;

生物发酵制氢菌种富集优化与产氢的关联研究    计新静;李涛;孙学习;江振西;任保增;

Biolog鉴定产氢发酵细菌及其产氢能力的研究    吴薛明;

生物制氢细菌分离培养与分子鉴定技术进展    李永峰;徐菁利;张文启;李建政;

光合生物制氢过程中系统温度变化实验研究    王素兰;张全国;周雪花;

高效产氢菌种Biohydrogenbacterium R3 sp.nov.连续流厌氧发酵生物制氢的研究    陈红;李永峰;徐菁利;邓婕璇;郜爽;

利用农林废弃物发酵产氢的研究    刘旭;马春红;李晓煜;何晓棣;甄占萍;吴哲;王立安;贾银锁;

利用厨余进行厌氧发酵产氢的研究    刘艳;黄晓婷;吴畏;

木质纤维素产氢菌筛选及其产氢能力    王爱杰;辛亮;高灵芳;任南琪;史英君;包红旭;

污泥预处理对提油后藻渣产氢的影响    杨智满;郭荣波;

碳源、氮源及碳／氮比值对发酵产氢细菌RF-9产氢性能的影响    郑国香;任南琪;钟溢键;李小玲;吴川福;周湘良;

汽爆秸秆好氧厌氧交替发酵制氢    陈洪章;王岚;李冬敏;

污泥和水葫芦混合发酵产氢的影响因素分析    程军;潘华引;戚峰;周俊虎;刘建忠;岑可法;

通过酸性末端产物气相分析判定产氢细菌    李永峰;任南琪;王兴祖;胡立杰;

厌氧发酵过程数学模型研究    何光设;蒋恩臣;

同步代谢秸秆木糖和葡萄糖的产氢新菌种及其产氢特性    许继飞

同步代谢秸秆木糖和葡萄糖的产氢新菌种及其产氢特性    许继飞

厌氧发酵产氢菌筛选及产氢菌突变体库构建    刘洪艳

乙醇型发酵群落分析及产乙醇杆菌功能基因表达研究    赵鑫

高效利用玉米秸秆的产氢菌种及其产氢性能研究    曹广丽

高效利用玉米秸秆的产氢菌种及其产氢性能研究    曹广丽

微小空间内光合细菌产氢行为及鼓泡强化产氢实验研究    屈晓凡

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

微藻生物质暗发酵和光发酵耦合产氢气以及联产甲烷的机理研究    夏奡

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

发酵产氢菌的分离及其产氢研究    马生华

乙醇产氢发酵特性及其与微生物电解池耦合梯级产氢    李兆雯

厌氧发酵产氢反应器连续运行及产氢菌的分离鉴定    秦丹

暗发酵生物产氢系统的参数优化    吴黎阳

Klebsiella sp.HQ-3产氢代谢调控及其发酵制氢的条件优化    于文燕

秸秆与粪便预混处理技术及产氢实验研究    冯宜鹏

高温产氢微生物的分离筛选与鉴定    邴薇

高效产氢菌株筛选及厌氧发酵条件优化    刘合钦

高效产氢菌株筛选及厌氧发酵条件优化    刘合钦

活性污泥中产氢细菌的筛选及其产氢特性研究    邓慧