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高效发酵产氢菌的筛选及产氢研究

作　者: 宋厉芸
导　师: 王广策
学　校: 天津科技大学
专　业: 海洋生物学
关键词: 生物制氢活性污泥细菌鉴定阴沟肠杆菌
分类号: TQ116.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

由于化石燃料的不断开发和工业污染日趋严重,我们面临着严重的能源危机和环境危机。氢气作为一种理想的清洁的能量载体,因其高效、清洁、可再生的特点,被认为是一种最有前景的化石燃料替代品。与传统的物理化学制氢方法相比,生物制氢有许多优点,如原材料成本低,在常温常压下进行,不消耗化石燃料等。在各种生物制氢方法中,暗发酵被认为是一种最有效的方法,暗发酵制氢不依赖光照；暗发酵可以同工业、农业有机废物处理相结合；能够实现稳定持续的产氢。因此,暗发酵最有可能实现大规模的工业化生产。此外,有机废水厌氧发酵制氢与其他的形式的发酵相比,是一个环境友好的过程,已受到广泛的关注。从废水处理厂的活性污泥中分离获得3株纯菌,分别是菌株XA-2、BL和DA-2。根据Biolog微生物鉴定系统和16S rDNA序列分析,将菌株XA-2定名为阴沟肠杆菌XA-2。测定了不同条件对该菌生长的影响,结果表明,该菌的最适生长条件分别为：温度为37℃、起始pH值为pH9、NaCl浓度为4‰、起始葡萄糖浓度为15g/L。间歇产氢实验结果表明,该菌在指数生长后期开始放氢。最适产氢pH值为pH5,当起始葡萄糖浓度为25g/L时具有最大的累计产氢量1768.23ml/L,此时的平均产氢速率为445ml/L·h；当以蔗糖为碳源时,其产氢量最高,达到817.52ml/L,并能利用单糖如葡萄糖、果糖,二糖如蔗糖、麦芽糖、乳糖,醇类如山梨醇和无机碳源如柠檬酸作为碳源产氢。此外,在NaCl浓度为34%o时的氢气含量为36.06%高于在NaCl浓度为4%o时的氢气含量32.63%。综上所述,表明该菌具有很强的耐盐性和处理海洋有机废水同时能够产生氢气的潜力。菌株BL和DA-2通过形态观察和分子生物学鉴定分别定名为产气荚膜梭菌BL、热带假丝酵母DA-2。经过初步的实验,证明产气荚膜梭菌具有产氢能力,热带假丝酵母DA-2单独培养时不产氢,但是在跟阴沟肠杆菌XA-2混合培养时能提高产氢量。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 前言  9-24
  1.1 选题背景  9-10
  1.2 化制氢方法  10-13
    1.2.1 水电解制氢  10
    1.2.2 化石燃料制氢  10-12
    1.2.3 太阳能制氢  12
    1.2.4 生物质气化制氢  12-13
    1.2.5 各种化工过程副产氢气的回收  13
  1.3 生物制氢  13-21
    1.3.1 直接光解作用  13
    1.3.2 间接光解作用  13-14
    1.3.3 光发酵  14-15
    1.3.4 光合异养细菌水气转移反应合成氢气  15
    1.3.5 暗发酵  15-20
    1.3.6 光发酵与暗发酵联合制氢  20
    1.3.7 不同生物制氢方法的比较  20-21
  1.4 生物制氢的研究现状及发展趋势  21-23
    1.4.1 国内外研究历史、现状  21-22
    1.4.2 发展趋势  22-23
  1.5 本论文研究的主要内容  23-24
2 材料与方法  24-31
  2.1 药品、仪器及培养基  24-26
    2.1.1 药品  24-25
    2.1.2 仪器  25-26
    2.1.3 培养基  26
  2.2 菌株筛选  26-27
    2.2.1 污泥的预处理  26
    2.2.2 富集培养  26
    2.2.3 初筛  26-27
    2.2.4 复筛  27
    2.2.5 分离纯化  27
    2.2.6 菌株保藏  27
  2.3 菌株鉴定  27-29
    2.3.1 菌株XA-2的鉴定  27-28
    2.3.2 菌株BL的鉴定  28-29
    2.3.3 菌株DA-2的鉴定  29
  2.4 菌株生长产氢实验  29-30
    2.4.1 不同条件对菌株XA-2生长的影响  29-30
    2.4.2 不同条件对菌株XA-2产氢的影响  30
  2.5 测定方法  30-31
3 结果与讨论  31-45
  3.1 菌株筛选  31
    3.1.1 富集培养  31
    3.1.2 初筛  31
    3.1.3 复筛  31
    3.1.4 分离纯化  31
  3.2 菌株鉴定  31-38
    3.2.1 菌株XA-2的鉴定  31-35
    3.2.2 菌株BL的鉴定  35-36
    3.2.3 菌株DA-2的鉴定  36-38
  3.3 不同条件对阴沟肠杆菌XA-2生长的影响  38-42
    3.3.1 不同温度对阴沟肠杆菌XA-2生长的影响  38-39
    3.3.2 不同起始pH值对阴沟肠杆菌XA-2生长的影响  39
    3.3.3 不同起始葡萄糖浓度对阴沟肠杆菌XA-2生长的影响  39-40
    3.3.4 不同NaCl浓度对阴沟肠杆菌XA-2生长的影响  40-41
    3.3.5 不同碳源对阴沟肠杆菌XA-2生长的影响  41
    3.3.6 微量元素缺乏时对阴沟肠杆菌XA-2生长的影响  41-42
  3.4 不同条件对阴沟肠杆菌XA-2产氢的影响  42-45
    3.4.1 不同起始pH值对阴沟肠杆菌XA-2产氢的影响  42
    3.4.2 不同起始葡萄糖浓度对阴沟肠杆菌XA-2产氢的影响  42-43
    3.4.3 不同NaCl浓度对阴沟肠杆菌XA-2产氢的影响  43
    3.4.4 不同碳源对阴沟肠杆菌XA-2产氢的影响  43-45
4 结论  45-46
5 展望  46-47
6 参考文献  47-53
7 攻读硕士学位期间发表论文情况  53-54
8 致谢  54

高效发酵产氢菌的筛选及产氢研究

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