一株分离自潮间带污泥细菌Clostridium sp. T7产氢特性分析

产氢菌株Clostridium sp. T7分离自天津海水浴场潮间带的污泥.研究起始pH、碳源、氮源、NaCl质量分数对菌株T7产氢性质的影响.结果表明:菌株T7最适产氢的起始pH是6.0,能够利用蔗糖、葡萄糖和果糖等碳源发酵产氢.菌株T7能够利用牛肉膏和酵母粉为单一氮源产氢,不能利用蛋白胨为氮源进行产氢.NaCl质量分数能影响菌株T7的产氢量,海水培养条件(NaCl质量分数为3%)下,最高产氢量是每摩尔葡萄糖(1.48,±0.05)mol,相比之下,淡水培养条件下其产氢量提高20%.NaCl质量分数在0.4%～7%时,菌株T7都能够产氢,这表明菌株T7有望应用于淡水或高盐有机废水产氢领域.     

光催化重整碳水化合物制氢

通过溶胶凝胶法制备了纳米晶TiO2光催化荆,并采用浸渍还原法制得相应负载贵金属的TiO2.利用XRD、UV-VIS-DRS和N2吸附等方法表征了催化荆的结构和织构,同时考察了反应气氛、Pt负载量、贵金属种类、葡萄糖投加量等对葡萄糖重整产氢的影响,比较了不同分子量碳水化合物在Pt/TiO2上光催化重整产氢的效率.结果表明,贵金属修饰对TiO2的晶相、比表面积的影响并不大,但能大大提高TiO2对糖类的产氢活性.当负载Pt的质量分数为1%时,样品对葡萄糖的光催化产氢活性最大;当负载等量贵金属且质量分数均为1%时,重整葡萄糖产氢的活性由高到低的顺序为:Pt/TiO2,Pd/TiO2,Au/TiO2,Rh/TiO2,Ag/TiO2,Ru/TiO2,其中Pt/TiO2与Pd/TiO2、Ag/TiO2与Ru/TiO2的活性相近.另外发现,O2对葡萄糖光催化重整产氢有抑制作用,而N2气氛对重整产氢有促进作用.多糖重整反应研究表明,Pt/TiO2对某些糖类有良好的光催化重整产氢活性,但产氢速率却随着多糖聚合度的增加逐渐降低.葡萄糖投加量实验表明,葡萄糖初始浓度对产氢反应速率的影响符合Langmuir-Hinshelwood关系式.     

Mg~(2+)浓度对混合细菌发酵产氢的影响

为了得到混合细菌发酵产氢的最佳Mg2+浓度,以10g/L的葡萄糖为底物,进行了间歇实验。结果表明,在反应温度为35℃和初始pH为7.0的条件下,当Mg2+浓度为0~1mg/L时,混合细菌发酵葡萄糖的累积产氢量、比产氢量和生物量随着Mg2+浓度的增加而增加。当Mg2+浓度为1 mg/L时,最大累积产氢量为233.6 mL,单位质量的葡萄糖最大比产氢量为238.9mL/g,单位质量葡萄糖最大生物量为204.0mg/g。     

Pt/TiO2-xNx光催化剂的制备及其产氢活性研究

以四氯化钛(TiCl4)为原料,用溶胶凝胶法制备了纳米氮杂二氧化钛光催化剂(TiO2 xNx),并利用化学还原法在纳米TiO2 xNx 的表面负载了铂单质(Pt/TiO2 xNx).X射线衍射(XRD)结果表明,Pt/TiO2 xNx光催化剂为锐钛矿型结构,由紫外可见漫反射光谱显示催化剂的能隙与纯TiO2 不同,而与TiO2 xNx 相一致.产氢实验结果表明,Pt的负载可以明显提高光催化剂的产氢活性,并且催化剂的产氢活性与Pt的质量分数之间呈现双峰现象,当Pt的质量分数为0 05%和0 35%时,产氢活性分别达到极大值.研究结果表明,当Pt的质量分数为0 05%时,表面Pt粒子的大小约为10 nm且分布均匀,显示该尺度的Pt粒子对于催化剂的产氢活性有较大的促进作用.     

Cu2O-TiO2复合膜的制备及其光催化与产氢性能

采用电化学沉积和涂覆法将窄带半导体材料Cu₂O与TiO₂复合制备了Cu₂O-TiO₂复合材料薄膜,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、荧光光谱(PL)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)进行了表征。以甲醇溶液为模拟废水进行产氢性能的测试,探究了光源、TiO₂质量分数、甲醇体积分数、pH对产氢性能的影响。实验表明:制备的Cu₂O-TiO₂复合薄膜材料可直接在太阳光下催化水中甲醇产氢,且甲醇体积分数越高产氢量越大,在甲醇体积分数为50%且在偏酸性时产氢量最大。     

厌氧活性污泥发酵制氢系统中的同型产乙酸菌及耗氢作用

 在对连续流搅拌槽式反应器(CSTR)发酵产氢系统中的活性污泥进行分子生物学分析,判断系统中有同型产乙酸菌存在的基础上,通过活性污泥的间歇培养试验,探讨了同型产乙酸作用对活性污泥发酵系统产氢效能的影响.结果表明,CSTR发酵产氢系统的活性污泥中,一种隶属真杆菌属(Eubacterium)的同型产乙酸菌在活性污泥微生物群落中达到了优势程度;以葡萄糖为底物时,同型产乙酸菌的耗氢代谢,可使厌氧活性污泥对葡萄糖的氢气转化率及产氢率分别降低31%和34%,耗氢速率可达0.33mmol/(g·d).     

专性厌氧菌发酵罐制氢工艺

采用批式发酵工艺研究了专性厌氧菌P的产氢特性.分别探讨了P菌在小样及发酵罐扩大试验中的生长周期、pH值、葡萄糖浓度以及糖蜜浓度等生态因子对产氢能力的影响.结果表明,P菌是一种高效产氢的菌株,在培养10h后进入对数生长期和高速产氢阶段.当葡萄糖浓度为10 g/L,初始pH为7.0,接种比例为10％时,小样发酵和发酵罐的气体总产量均达到最大值,分别为485 mL和17.4L;在发酵罐中,通过连续补加NaOH溶液使pH恒定在7.0左右,可使每升培养基产氢量达到2.473 L,比小样提高了5％,此时葡萄糖分解率达到95.2％,且氢气的质量分数达到68.73％;利用糖蜜作为发酵底物,具有广阔的经济效益和除废产能的环境效益,当糖蜜底物浓度为35 g/L时的产气能力最佳,发酵罐中最大产气量为22 L.     

污泥餐厨垃圾不同混配比厌氧发酵产氢产甲烷

通过批式实验将剩余污泥和餐厨垃圾进行联合厌氧发酵,研究了不经任何预处理的污泥与餐厨垃圾不同质量比对系统产氢产甲烷的影响.结果表明,当餐厨垃圾占总质量比的10%时,可获得最佳的产氢产甲烷效率:氢气体积分数和累积产氢量在22 h时最大,氢气体积分数可达13.7%,累积产氢量可达41.88 mL,氢气产率为4.18 mL·g~(-1);在厌氧发酵观察期内(70.5 h),甲烷体积分数达到5.74%,最大累积产甲烷量为19.58 mL,甲烷产率为2.92 mL·g~(-1).VS(探发性固体)降解率与产氢产甲烷结果一致,当餐厨垃圾占总质量比的10%时,VS去除效果最为显著,经过70.5 h的厌氧发酵VS降解率为6.7%.     

N,S-CQDs/Mn0.5Cd0.5S的制备及光催化产氢性能

采用水热法制备了氮、硫共掺杂碳量子点(N,S-CQDs),并用超声辅助法合成了N,S-CQDs修饰的Mn_0.5Cd_0.5S(MCS)复合光催化材料.研究表明,在模拟太阳光照射下,质量分数为1%的N,S-CQDs/MCS的光催化产氢速率显著提高,为34 159.25μmol/(g·h),是MCS的1.63倍,是质量分数为1%的CQDs/MCS的1.14倍.此复合物光催化产氢性能的提高主要归因于N,S-CQDs优异的电子迁移能力以及MCS与N,S-CQDs之间的紧密接触.     

水热法合成Ni掺杂纳米Cd0.1 Zn0.9 S固溶体及其产氢性能

以水热法合成了Ni掺杂的纳米Cd0.1Zn0.9S固溶体光催化剂,采用分光光度计、X射线衍射仪和比表面及孔径分析仪对光催化剂结构进行表征,考察了Ni掺杂量(质量分数)对固溶体晶型结构及光催化性能的影响,发现Ni掺杂可以使催化剂吸收边红移、晶体粒径减小、比表面积增大.可见光产氢实验研究表明,最佳的Ni掺杂量为0.1%,此时光催化剂产氢活性达到最大.对该光催化剂负载Pt可以进一步提高其活性,当w(Pt)为0.6%时,产氢速率能够达到117 ìmol/h.     

Hydrogen production by mixed culture of several facultative bacteria and anaerobic bacteria

The characteristic of hydrogen production by facultative anaerobic bacteria, obligate anaerobic bacteria and their mixed culture was studied by the batch culture method. The results showed that, due to the synergistic effect between facultative bacteria and anaerobic bacteria, the ability of hydrogen production in the mixed culture was much better than that in the pure culture. Especially, the culture Scheme No.7 mixed up with three strains ( Bacterium.E: Bacterium.B: Bacterium.P = 1:1:1) not only had the best hydrogen production capacity (1.885 mol H2/mol glucose) and maximum average hydrogen production rate (212.2mL/(L·h)), but also had stable hydrogen production under continuous culture conditions, which was 1.968 mol H2/mol glucose.     

Hydrogen production by mixed culture of several facultative bacteria and anaerobic bacteria

The characteristic of hydrogen production by facultative anaerobic bacteria, obligate anaerobic bacteria and their mixed culture was studied by the batch culture method. The results showed that, due to the synergistic effect between facultative bacteria and anaerobic bacteria, the ability of hydrogen production in the mixed culture was much better than that in the pure culture. Especially, the culture Scheme No.7 mixed up with three strains (Bacterium. E: Bacterium. B: Bacterium. P = 1:1:1) not only had the best hydrogen production capacity (1.885 mol H₂/mol glucose) and maximum average hydrogen production rate (212.2 mL/(L·h)), but also had stable hydrogen production under continuous culture conditions, which was 1.968 mol H₂/mol glucose.     

甲醇重整制氢反应器的模拟研究

在Peppley等人提出的甲醇水蒸汽重整反应机理的基础上建立了甲醇重整制氢反应器的模型。并依据所建立的模型对不同压力及空速下甲醇的转化率进行了模拟并与实验数据进行了对比,结果显示甲醇转化率的模拟值与实验数据有较好的吻合（相对误差1.13%）。在所建立模型的基础上,进一步地讨论了反应器入口甲醇比率和入口温度对甲醇转化率以及单位甲 醇制氢量的影响。并得出了在所给出的操作条件下,当入口温度为570K,F_M,R/^FM,B=8.5时,单位甲醇的制氢量最高,可达到2.64（mol/mol）。     

热处理对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响

餐厨垃圾中有机物含量高,以沼渣为产氢菌种来源,利用餐厨垃圾为原料研究厌氧发酵制备氢气,研究通过热处理沼渣对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响。结果表明,餐厨垃圾是理想的厌氧发酵产氢底物,热处理能够有效的抑制耗氢微生物的活性,提高产氢气浓度。未加热处理发酵产气量大,氢气最大浓度为29%;100℃加热处理15 min发酵产氢气最大浓度为38%,产气量大;100℃加热处理30 min发酵产氢气最大浓度为35%,产气量下降。以餐厨垃圾为发酵底物微生物产氢发酵的最佳p H值为5.0~6.0。     

预处理温度对玉米秸秆暗发酵制氢性能的影响

为了比较不同预处理温度对玉米秸秆暗发酵制氢性能的影响,在不同温度（40、80、120、160 ℃和200 ℃）下,采用1% H₂SO₄和2% NaOH两种试剂分别对玉米秸秆进行预处理,再进行中温暗发酵实验,接种物来源于以猪粪为原料的厌氧消化后的沼液。结果表明：最佳的预处理条件为80 ℃下,采用1% H₂SO₄对玉米秸秆预处理60 min,其单位总固体（TS）产氢量达到27 mL/g,比未预处理玉米秸秆提高了56.27%,且最大产氢速率最高可达到15.42 mL/h,比未预处理玉米秸秆的最大产氢速率提高了83.57%。玉米秸秆产氢最适宜的pH值范围为5.0~5.5,不同预处理温度会对产酸量和产酸的组分造成影响,发酵类型均为丁酸型发酵。因此,预处理温度是影响暗发酵制氢性能的一个重要因素。     

活性污泥以木糖为碳源产氢发酵的工艺条件

木质纤维素是农作物秸秆的主要组成部分,木糖是木质纤维素水解后的重要单糖之一。本文以木糖为碳源研究了木糖浓度、接种量、发酵温度、和培养基的初始pH值对厌氧污泥发酵产氢量、产氢速率及木糖产氢效率的影响。研究结果表明,木糖浓度、接种量、发酵温度、初始pH值是影响活性污泥发酵产氢的4个重要因素。厌氧污泥发酵产氢的最适木糖浓度为3g／L,最适接种量为25％（体积百分比）,最适初始pH值为7—8,最适温度为35℃。     

红树林沉积物中产氢微生物的分离鉴定和性能分析

采用厌氧富集三层平板和螺口试管培养法,根据产气特征从红树林沉积物中筛选分离海水条件下的高效产氢菌株,获得1株兼性厌氧具有较高产氢能力的菌株BH-16.通过形态观察、Biolog鉴定和16S rDNA序列分析,该菌株鉴定为摩氏摩根氏菌BH-16.实验表明:在厌氧培养条件下,菌株BH-16的最适起始pH、NaCl质量浓度和培养温度分别为8.0、0.01 g/mL、37,℃.通过间歇产气实验和气相色谱分析对菌株的产氢能力进行分析,结果表明:菌株BH-16大量产氢发生在细胞指数生长后期和细胞生长平稳期;在海水培养条件下,在起始葡萄糖质量浓度为20 g/L、起始pH为7.2时,菌株的总产氢量和平均产氢速率分别为1,120 mL/L和93.3 mL/(L·h).     

乙酸对1，3-丙二醇发酵的影响

考察了克雷伯氏菌发酵生产1,3-丙二醇过程中，乙酸对发酵过程的影响。结果表明，在发酵初始培养基中加入微量的乙酸能够提高1，3－丙二醇的产量，但乙酸的添加会影响菌体生长，造成发酵液的菌体吸光度A下降。通过实验确定了乙酸的最优添加质量浓度为0.6g/L，此时1,3-丙二醇质量浓度为8.46g/L，转化率为0.62；在此浓度乙酸初始培养基中添加1.2g/L葡萄糖作为辅助底物将甘油转化率提高到0.66。     

酸碱预处理对稻草秸秆发酵产氢的影响

随着环保要求的日益严格和化石能源的日益短缺,氢能作为清洁高效的可再生能源受到人们的普遍重视。厌氧发酵生物制氢是利用生物技术分解有机废弃物制备氢气,该工艺设备简单、操作容易、成本低廉等优点。以稻草秸秆为发酵底料,以厌氧活性污泥为接种物,研究酸碱预处理对秸秆发酵产氢的影响。结果表明,H2SO4预处理为最佳的预处理方式;稻草秸秆经1%的H2SO4预处理后发酵气中氢气的最大含量、最高比产氢速率和最高氢气产率分别为47.68%、4.67mL/(h.g)和59.21 mL/g;经1%的NaOH预处理后发酵气中氢气的最大含量、最高比产氢速率和最高氢气产率分别为41.92%、3.24 mL/(h.g)和42.02 mL/g;发酵液相中主要产物为乙醇、乙酸和丁酸。