金屬離子對(duì)光合生物制氫的影響研究.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的迅速增加，大量開采和使用礦物能源帶來的能源短缺和環(huán)境污染問題，已促使人類更多地關(guān)注對(duì)新型能源的開發(fā)和利用。而氫能以其燃燒時(shí)只生成水，不產(chǎn)生任何污染物，以及能量密度高。輸送成本低等特點(diǎn)被認(rèn)為是最理想的清潔能源?，F(xiàn)今，光合生物制氫被認(rèn)為是最有潛力的氫能生產(chǎn)技術(shù)之一。目前光合生物制氫技術(shù)已逐步成熟，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者就光合生物制氫中存在的很多種問題都作以研究和探討，但在促進(jìn)劑、抑制劑以及一些金屬溶液的添加對(duì)光合生物制

2、氫的影響方面研究甚少。
　　 本論文在是國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“超微化秸稈類生物質(zhì)光合連續(xù)產(chǎn)氫過程及代謝熱研究”(項(xiàng)目編號(hào)：50976029)的資助下完成的。本文通過研究選取了鐵、鎳、鋅三種金屬離子溶液來探討添加一些金屬溶液對(duì)光合生物制氫的影響。由于鐵、鎳、鋅是微生物生長(zhǎng)必不可少的一類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其對(duì)維持生物大分子和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性起著重要作用，因此，探討鐵、鎳、鋅三種金屬離子溶液對(duì)光合生物制氫的影響對(duì)以后產(chǎn)氫的規(guī)模化研究提供了一定

3、的參考和依據(jù)。本論文研究了鐵、鎳、鋅各單因素對(duì)光合生物制氫過程中光合細(xì)菌的生長(zhǎng)以及氫氣產(chǎn)率的影響，同時(shí)利用正交實(shí)驗(yàn)綜合考慮了三種金屬離子對(duì)光合生物制氫影響的顯著性。結(jié)果表明：
　　 (1)最適鐵離子濃度為0.45mg/L，過多則會(huì)導(dǎo)致光合產(chǎn)氫細(xì)菌的死亡，對(duì)光合生物產(chǎn)氫過程起抑制作用；過少則促進(jìn)作用不明顯。在本實(shí)驗(yàn)中，添加鐵離子濃度為0.45mg/L的反應(yīng)器在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第二天時(shí)其產(chǎn)氫量達(dá)到最大值，是空白樣的1.1倍。且添加一定量的

4、鐵離子有助于提高光合細(xì)菌的產(chǎn)氫活性以及其產(chǎn)氫速率。
　　 (2)二價(jià)鎳離子對(duì)光合菌種的生長(zhǎng)和產(chǎn)氫具有一定影響，在添加濃度范圍小于0.006mg/mL的鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，其對(duì)光合細(xì)菌的生長(zhǎng)和產(chǎn)氫起促進(jìn)作用，并將產(chǎn)出的氫氣含量較空白提高10％左右。同時(shí)，在添加濃度范圍大于0.006mg/mL時(shí)，其對(duì)光合菌種的生長(zhǎng)和產(chǎn)氫起抑制作用，這說明了鎳離子的化學(xué)性質(zhì)在光合生物制氫這一過程中具有一定的影響作用。
　　 (3)在本實(shí)驗(yàn)中，最適鋅

5、離子濃度為2*10-6mg/L，過多則會(huì)導(dǎo)致光合產(chǎn)氫細(xì)菌的死亡，對(duì)光合生物產(chǎn)氫過程起抑制作用；過少則促進(jìn)作用不明顯。
　　 (4)從正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果來說，找出了各因素對(duì)氫氣轉(zhuǎn)化率的影響主次關(guān)系依次為：鐵離子濃度>鎳離子濃度>鋅離子濃度。由表中各因素水平值的均值可見，光合生物制氫的最佳工藝調(diào)價(jià)為鐵離子濃度選擇為0.35mg/L，鎳離子濃度選擇為2mg/L，鋅離子濃度選擇為1*10-6mg/L。由方差分析可知，鐵離子濃度