啤酒糟和玉米秸秆厌氧发酵生物制氢的研究

【摘要】：本研究以牛粪堆肥为天然厌氧产氢微生物来源，经简单处理后，将含处理过的啤酒糟或玉米秸秆的模拟废水转化为清洁能源—氢气，实现了生物能的回收和减少有机固体废弃物的双重目的。系统考察了预处理条件、底物浓度、初始pH值等对底物产氢潜势的影响。 研究结果表明，预处理是影响底物产氢潜势的关键因素之一。经过预处理后，啤酒糟和玉米秸秆的产氢潜势均有了很大提高，分别从未处理前的5.4、2.68ml／gTS增至处理后的54.4、126.8ml／gTS。预处理的最佳条件是0.2％HC1溶液中煮沸30min。以经预处理的啤酒糟为底物时，产氢的适宜环境条件为：反应温度为36±1℃，底物的初始pH值范围为6.0～7.0(对应于反应体系pH=4.5～5.5)，最佳底物浓度范围为15～25g／L。在底物浓度为20g／L，初始pH值为6.0时，啤酒糟的产氢潜势最大(54.4ml／gTS)。气相中氢气浓度最高可达45％。以经处理的玉米秸秆为底物时，产氢的适宜环境条件为：反应温度为36±1℃，底物的初始pH值范围为6.0～7.0(对应于反应体系pH=4.5～5.5)，最佳底物浓度范围为15～20g／L。在底物浓度为15g／L，初始pH值为7.0时，玉米秸秆的产氢潜势最大(126.8ml／gTS)。气相中氢气浓度最高可达55％。产氢过程中均未发现有甲烷生成。 对代谢途径的分析实验表明，梭状芽孢杆菌属群(clostridium)在厌氧发酵生物制氢过程中扮演着重要角色，该菌种可从农业堆肥和污泥中获得。可用热处理和曝气两种方法从天然菌源富集产氢微生物。与传统的热处理相比，曝气法操作简单，处理量大，对环境条件要求低，耗能少，效果好。 【关键词】：生物制氢 啤酒糟 玉米秸秆 预处理 产氢潜势 曝气
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TQ116.2
【目录】：

• 第一章 引言5-11
• 1.1 选题背景5-6
• 1.2 制氢技术现状6-8
• 1.3 生物制氢技术应用前景展望及本课题的研究目标8-11
• 第二章 试验方法11-17
• 2.1 实验装置11
• 2.2 实验方法11-17
• 第三章 啤酒糟生物制氢的批式实验研究17-25
• 3.1 不同菌种来源对啤酒糟产氢能力的影响17-18
• 3.2 预处理酸碱浓度对啤酒糟产氢能力的影响18-19
• 3.3 预处理的微波时间对啤酒糟产氢能力的影响19-20
• 3.4 底物浓度对累积产氢量的影响20-21
• 3.5 初始pH值对累积产氢量的影响21-22
• 3.6 产氢微生物的代谢特性22-25
• 第四章 玉米秸秆生物制氢的批式实验研究25-35
• 4.1 预处理酸碱浓度对玉米秸秆产氢能力的影响25-27
• 4.2 反应时间对氢气含量的影响27-28
• 4.3 底物浓度对累积产氢量的影响28-29
• 4.4 初始pH值对累积产氢量的影响29-30
• 4.5 天然产氢微生物的筛选与富集30-31
• 4.6 产氢微生物的代谢特性31-32
• 4.7 玉米秸秆的扫描电镜图谱32-35
• 第五章 结论和建议35-37
• 5.1 结论35-36
• 5.2 建议36-37
• 参考文献37-41
• 附录1(攻读硕士学位期间发表的文章和成果)41-42
• 致谢42

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