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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  
【摘要】:一直以来,人类都是以煤炭、石油、天然气等天然能源为主要能源,但是世界储量和污染等问题使人们迫不及待的寻找其他高效洁净的能源,所以氢气应运而生。氢气作为能源有燃烧热值高、产物是水,不会污染环境等优点,是一种较理想的二次能源。而以生物质植物秸秆作为原料更能变废为宝,不仅能产生氢气能源,还能免去了焚烧秸秆给环境带来的影响。通过农林废弃物发酵制氢研究,筛选出一个产氢菌种并找到其产氢的最佳环境条件。本研究的目的,是利用生物质秸秆为原料,采用研发的中型厌氧发酵流化床反应器,研究甜高粱秸秆产氢能力的影响。本实验使用的是从牛胃中提取的厌氧产氢细菌。采集新鲜牛胃提取菌种,是从牛胃里刮取胃壁内层物质,迅速涂于事先灭菌配制好的麦康凯琼脂培养基,置厌氧培养箱中倒置避光培养。2天后选取培养基上粉红色菌落,挑出继续在新培养基上划线分离。这样在麦康凯琼脂培养基上反复平板划线,直到得到单一菌落。整个操作过程均在厌氧培养箱中37℃倒置避光培养。培养好的厌氧菌,先用蔗糖作为诱导物质,使其在厌氧生物制氢反应器中,再利用秸秆发酵产生氢气。采集的菌经过一定时间培养有产氢能力,并在反应器中形成细菌颗粒,在保持液压恒定的情况下,反应进行3天之后,大部分蔗糖被消耗,接下来细菌会在蔗糖的诱导下利用植物秸秆产氢。结果表明,该细菌的最佳生长代时间为10h,最佳产氢温度和pH值分别为37℃和6.0,其反应的最大产氢量为28%。实验最终目的是利用厌氧细菌发酵植物秸秆产氢,所以在细菌生长到最多的时候加入秸秆,即前面营养培养基中的蔗糖只是起诱导的作用,最终细菌分解秸秆产氢才是本次试验的最终意图。目前,我国农作物秸秆产量很大,生物质秸秆除机械还田、食用菌生产、造纸和饲料加工以外,作为能源利用是最好的利用处理方法。氢气是清洁和效率高的能源,所以,这两者结合对环境和能源来说具有十分长远的意义。

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