秸秆混合菌微氧水解产氢研究

发布时间：2020-03-31 23:31

【摘要】：本课题在中温条件下,以玉米秸秆为原料进行了微氧发酵制氢的研究。在150mL厌氧瓶小试实验中,通过控制产氢过程中的进氧量对产氢的最佳微氧环境进行了探索;放大实验是将小试实验中产氢效果最佳的条件在10L发酵罐中进行,同时对比研究了微氧产氢和厌氧产氢发酵过程中产气产氢情况和pH、氧化还原电位、挥发性脂肪酸、碱度、纤维素类物质的变化;并对系统中细菌群落结构变化进行了分析。实验中通过收集测量的产气量和气相色谱测定的氢浓度计算得到产氢量,利用pH计和氧化还原电位计在线监测pH和氧化还原电位,采用气相色谱法测量挥发性脂肪酸,利用自动电位滴定仪测量系统中的碱度,采用范氏法测量纤维素类物质,利用PCR-DGGE技术对系统中细菌群落结构进行解析。小试实验表明,玉米秸秆在280 mL/kg TS·day的进氧量环境中得到最高的产氢量,且经过稀酸预处理的玉米秸秆产氢效果最好。放大实验结果表明在进氧量为280mL/kg TS·day时,微氧发酵产氢量为34.5mL/g TS,较厌氧发酵产氢量高出42.73%;微氧产氢发酵的pH值的变化范围在4.7~7.0之间;氧化还原电位的变化范围在-300~-150 mV之间;微氧产氢发酵与厌氧产氢发酵相同,液相末端产物主要为乙酸和丁酸,发酵类型为丁酸型发酵;微氧产氢发酵系统中碱度的下降较缓慢,系统的稳定性高于厌氧产氢发酵系统;微氧产氢发酵中秸秆的利用率高于厌氧产氢发酵;微氧产氢发酵系统中除了有肠球菌属、拟杆菌属、梭菌属、乳杆菌属、双歧杆菌属、消化链球菌科这些厌氧产氢发酵系统中存在的优势菌种,还有肠杆菌属和柠檬酸杆菌属的细菌。
【图文】：

示意图,产氢,微氧,示意图

料发酵样品的来源干的玉米秸秆取自四川省成都市永安县，用粉碎机进行粉碎后过 4条件下，备用。所用玉米秸秆的总固体含量（TS）为 91.26% ，挥S）为 83.78 % 。产氢混合接种菌的驯化合接种菌由实验室猪粪厌氧发酵沼液处理驯化得到。取实验室猪粪进行热处理，在温度为 100℃的条件下保持 15min，室温冷却后按到产氢培养基中，，放入培养箱中在 35℃条件下培养，直至产氢稳定种菌。置小试实验装置验使用 150mL 的厌氧瓶，厌氧瓶经密封后在振荡培养箱中进行恒温放大实验装置

标准曲线,戊酸,丁酸,丙酸

准气体作为外标物注入色谱柱，得到标准气体的色谱图，然后在相同条件下，对待测样品进行检测，得到待测样品色谱图。同一种气体在色谱图中的保留时间是相同的，根据标准样品和待测样品所测得的峰面积可计算得出生物气中各气相产物浓度。计算公式如下：C1= (Cs/As)A1（2-1）式中：C1 生物气中H2组分的百分含量；Cs 标准气体中H2的百分含量；A1 生物气中H2的峰面积；As 标准气体中H2的峰面积。2.4.2 液相发酵产物分析产氢发酵的液相产物主要是挥发性脂肪酸（VFA）。挥发性脂肪酸主要分析乙酸、丙酸、丁酸、戊酸的含量，采用气相色谱安捷伦 7890 分析测量。样品预处理：样品经 4800 r/ min 离心 10 min 后取上清液，加入甲酸调节 pH≤3，用等体积乙醚超声萃取，4800 r/ min 离心 10 min 后取上层液体。
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK91;TQ920.6

【参考文献】