学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

高效产氢菌株筛选及厌氧发酵条件优化

作 者: 刘合钦
导 师: 闫云君;徐莉
学 校: 华中科技大学
专 业: 生物化学与分子生物学
关键词: 生物制氢 厌氧发酵 Plackett-Burrman 响应面实验 MATLAB
分类号: TQ116.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 62次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
 

内容摘要


氢能由于其高效、清洁和还原性等特点,被广泛运用于化工合成、航空航天及金属冶金、电子等领域。目前,氢气的开发和利用技术备受世人关注,已成为生物科学和工程科学研究的热点领域。厌氧发酵制氢技术在当前所有制氢技术中由于其相对简单、原料可再生、低耗能等优点得到了广泛的探索与研究,目前已有一些工艺进入了工程化阶段,但由于产氢效率低等原因仍然制约这些工艺的工业化进程。解决的主要办法是通过获得更高效的产氢菌、优化产氢条件和进行代谢调控等技术手段进一步提高产氢效率。本研究从高效产氢菌株筛选、产氢条件优化和厌氧发酵途径等方面进行了有益探索,主要研究工作如下。(1)从华中科技大学内的伏羲河中采集河底污泥样品,经平板粗筛、摇瓶复筛,获得两株高效产氢菌。通过16Sr DNA序列分析和系统发育分析,鉴定为克雷伯式菌属(Klebsiella sp.)和沙雷式菌属(Serratia sp),分别将克雷伯式菌属产氢菌命名为克雷伯氏菌HQ-3(Klebsiella sp. HQ-3)、沙雷式菌属产氢菌命名为沙雷式菌B-3(Serratia sp.B-3)。(2)对克雷伯氏菌HQ-3进行了单因素厌氧发酵试验,确定产氢的最佳碳和氮源分别为葡萄糖和蛋白胨,最适pH为8.0,最适葡萄糖、蛋白胨、KH2PO4质量配比分别为24.0 g/L、27.0 g/L和8.0 g/L。运用Plackett-Burrman对产氢培养基的Na2HPO4·12H20,KH2PO4,MgSO4·7H2O,葡萄糖,蛋白胨,酵母膏,pH八个因素进行主效因子筛选,确定pH、葡萄糖、蛋白胨、KH2PO4为产氢的主效因子。进一步利用爬坡实验确定主效因子的试验中心值,利用中心值结合MATLAB建模进行响应面法优化厌氧发酵产氢培养基,确定pH、KH2PO4、蛋白胨、葡萄糖的最优化值,对预测值进行了验证,得到实际产氢量为826.3 mL/L,与最佳预测值806.0 mL/L基本符合。然后,对其发酵条件:温度(℃)、接种量(%)、转速(r/min)进行了单因素实验确定最佳发酵温度、接种量、转速。经上述试验,确定最佳培养条件为:酵母膏8.0 g/L、Na2HPO415.0 g/L、MgSO43.0 g/L、初始pH 8.3、KH2PO4 7.7 g/L、蛋白胨18.1 g/L、葡萄糖21.4 g/L,温度32℃,接种量3%,转速60 rpm,在此培养条件下产氢量为865.0 mL/L比初始产氢量(621.0 mL/L)提高了39%。(3)确定了产氢厌氧发酵代谢类型。在最优发酵条件下,对发酵液相产物:乙醇、甲酸、乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸进行测定,发现乙醇、甲酸、乙酸含量占总液相产物的93%,确定其发酵类型为混合酸途径。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
1 文献综述  10-25
  1.1 氢能  10-12
  1.2 产氢微生物的种类  12-15
  1.3 发酵生物制氢的产氢途径  15-19
  1.4 生物制氢的研究进展  19-23
  1.5 生物制氢的应用前景  23
  1.6 课题研究意义  23-25
2 高效产氢菌的筛选与产氢特性研究  25-39
  2.1 前言  25
  2.2 实验材料和方法  25-31
  2.3 实验结果  31-37
  2.4 讨论  37-38
  2.5 小结  38-39
3 响应面法优化产氢培养基和发酵条件  39-54
  3.1 前言  39
  3.2 实验材料与方法  39-40
  3.3 实验结果  40-52
  3.4 讨论  52-53
  3.5 小结  53-54
4 厌氧发酵液相产物分析  54-60
  4.1 前言  54
  4.2 实验材料与方法  54-57
  4.3 实验结果与讨论  57-59
  4.4 小结  59-60
5 全文总结与展望  60-62
  5.1 全文总结  60
  5.2 展望  60-62
致谢  62-63
参考文献  63-69
附录1 攻读学位期间发表论文目录  69

相似论文

  1. 微细线切割往复走丝机构的设计及控制系统的研究,TG484
  2. 数字图像处理在集装箱检测中的应用研究,TP274.4
  3. 深水海底管道S型铺管法安装分析,TE973
  4. 玉米秸秆和牛粪混合厌氧发酵工艺优化研究,S216.4
  5. 用户权限管理系统可靠性测试的研究与应用,TP311.53
  6. 基于神经网络的安全评价方法研究及应用,X937
  7. 矿用电动机软起动器实验装置设计,TM343.2
  8. 雷击杆塔冲击阻抗及过电压的计算方法研究,TM863
  9. 基于遗传算法的矿山资源优化调度模型的研究,O224
  10. SAR干涉像对优化选取方法研究,P225.2
  11. 肩离断多自由度机器人型假肢的设计与仿真,TP242
  12. 工业锅炉水位控制系统的研究,TP273
  13. 供应链环境下的同层次制造商之间信息共享问题研究,F406;F224.32
  14. 基于MATLAB仿真技术的多媒体课件研究,TP317.4
  15. 权函数神经网络的MATLAB实现,TP319
  16. 基于CAN总线的比例流量阀控制器的电路设计及仿真,TP273.5
  17. 基于电液比例阀控缸位置系统的控制策略及性能研究,TH137.52
  18. 盘式无铁心永磁直流电机虚拟样机开发平台初探,TM33
  19. 基于声学特性检测西瓜糖度和空心的声学检测系统,TS255.7
  20. ARM在静止无功发生器中的应用,TM761
  21. 地源热泵系统岩土热物性测试不确定性研究,TU831

中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 基本无机化学工业 > 工业气体 > 氢气
© 2012 www.xueweilunwen.com