产氢新种Ethanoligenens harbinese B49的氮素营养与代谢特征

从氮源角度研究了一株产氢新种Ethanoligenens harbineseB49发酵葡萄糖和糖蜜的产氢特性及其营养需求,以及酵母粉对产氢菌E.harbinese B49生长和产氢的特殊效应.试验结果表明,在以葡萄糖为底物条件下,以酵母粉替代蛋白胨作为唯一氮源可以大大提高E.harbineseB49的产氢能力,单位体积产氢量从1700mL L-1培养基提高到2400mL L-1培养基,产氢能力提高40.35%.该条件下去除维生素液,E.harbinese B49的产氢能力不受影响.从E.harbinese B49产氢动力学分析可以看出,对数生长期处于12~22h期间.从对数期开始迅速产氢,并且一直持续到稳定前期,产氢速率达到16.8mL/h,生物气中最大氢含量为41%.驯化后的E.harbinese B49利用糖蜜为底物产氢,糖蜜COD为13g L-1时,单位体积最大产氢能力为1576mL L-1.当培养基中额外加入0.5g L-1酵母粉时,可以大大促进E.harbinese B49发酵糖蜜产氢的能力,单位体积氢产量达到1960mL L-1,提高了24.4%,比产氢率达到150.8mL(H2)/g(COD).以牛肉膏、蛋白胨、尿素为氮源时,E.harbineseB49产氢量提高较小.图4表2参16     

产氢产酸/同型产乙酸两相耦合工艺厌氧发酵市政污泥生产乙酸

采用一种新的产氢产酸/同型产乙酸两相耦合工艺对市政污泥进行厌氧发酵,以实现高效产乙酸的目的.结果表明,采用该两相耦合工艺对市政污泥厌氧发酵能很好地促进乙酸的生成,实验条件下,产氢产酸相乙酸最高浓度达到4.27 g/L,同型产乙酸相乙酸最高浓度则为1.07 g/L,乙酸产率和VFA产率分别达到0.42 g/gVS和0.69 g/gVS,与非耦合系统相比,分别提高了.61.5%和53.3%.实验结果还证明,污泥经热碱法预处理之后再厌氧发酵,能更有效地产酸,与不经过预处理的污泥原液发酵相比,前者的产氢产酸相乙酸浓度比后者提高了2.9倍.     

Clostridium papyrosolvens厌氧发酵产氢研究

采用分批培养研究了从高浓度厌氧产氢活性污泥中筛选的优势菌种Clostridium papyrosolvens的发酵产氢能力.结果表明:该菌有较强的高糖耐受性和耐酸性,当葡萄糖浓度为30 g/L、pH阶段性控制在4.5时,发酵44 h葡萄糖消耗率为83.7%,总产气量达到3 081.3 mL/L,最高产气率为187.5 mL L-1 h-1,氢气含量为67.5%,比产氢率达1.06 mol(H2)/mol(葡萄糖).研究中选用了廉价的发酵产氢培养基,以玉米浆为氮源,以还原铁粉作氧化还原电位控制剂,省去了牛肉膏、蛋白胨等昂贵氮源以及L-半胱氨酸、维生素、无机离子等高成本组分,显著降低了纯菌发酵的培养基成本,获得了较好的产氢效果.图5表2参23     

米曲霉产氨基酰化酶条件及部分酶学性质研究

通过单因子和多因子摇瓶正交优化试验,确定了米曲霉液态发酵产氨基酰化酶的最佳发酵条件.优化发酵培养基组成(ρ/gL-1):葡萄糖40,蔗糖10,可溶性淀粉20,蛋白胨2.5,马铃薯液1000mL,pH自然.培养基装量50mL/250mL三角瓶,接种量4%.培养温度30℃,转速100r/min,发酵时间42h.每50mL培养物的总酶活由优化前的2627u提高到7338u,是优化前的2.79倍.研究了米曲霉氨基酰化酶的部分酶学性质.该酶催化反应的最适pH为7.0,最适温度为40℃,低浓度的Co2 (5×10-4mol/L)对酶活激活作用显著.图5表2参8     

有机废水制取氢气及COD的去除

针对当前能源紧缺以及有机废水治理和回收再利用的需求,采用驯化的河底污泥发酵模拟有机废水,研究了不同有机废水制取氢气和去除有机物的效果.结果表明:在相同条件下,糖源质量浓度均为1.67 g·L-1、废水体积为300 mL、pH=5.5、θ=40℃时,糖源为葡萄糖、蔗糖和淀粉的三种有机废水总产氢气量分别是309.36 mL,318.18 mL,8.20 mL,含蔗糖的废水总产氢气量最高.含蔗糖和葡萄糖的废水COD去除率分别是78.00%和76.92%,而含淀粉的废水COD去除率仅为55%.此外,废水产氢规律与从污泥里筛选出的产氢菌生长曲线有密切的关系.厌氧发酵产氢是一个复杂的过程,它受底物种类、底物浓度、pH值和温度等因素的影响.用驯化的污泥来发酵含糖浓度较高的有机废水,不仅可以收集到大量的生物质能氢气,而且一定程度上缓解了有机废水污染环境的问题.     

低量水铁矿促进稻田梭菌Clostridium sp.BY-1产氢效率

在水稻田生态系统中,氢气浓度的增加不仅可以提升土壤微生物的代谢活性,还可以促进水稻生长,降低水稻对重金属的积累,因而研究水稻田中产氢菌的产氢代谢具有重要的意义。水铁矿作为水稻田中广泛分布的铁氧化物,已有研究表明它可以促进微生物产氢,但现有研究中高浓度水铁矿对p H的缓冲效果制约了对其机制的深入剖析。因此,该研究以低量(0—50 mg·L^-1浓度范围内)水铁矿为研究重点,以稻田来源产氢梭菌为研究对象,通过研究不同浓度的水铁矿对梭菌的产氢量、产氢酶酶活性和生物量的影响,结合发酵液中的主要代谢产物、葡萄糖含量和Fe(Ⅱ)含量变化,对水铁矿的作用机制进行深入探究。研究表明,在低量范围内,水铁矿对梭菌暗发酵体系无明显的pH缓冲效果,但能有效促进氢气的产生。水铁矿最佳投加量为15 mg·L^-1,此条件下总产氢量比空白对照组高85.34%;葡萄糖利用率从空白对照组的77.66%提升至91.40%;梭菌最大生物量是空白对照组的1.82倍;产氢酶酶活性是空白对照组的1.80倍;梭菌产乙酸和产丁酸量增加,产乳酸量降低,其中乙酸和丁酸产量分别较空白组提高71.42...     

混合菌群产氢特性研究

对产氢菌株进行筛选,得到一组可以在微氧条件下高效产氢的微生物菌群.此菌群在0～15%O2浓度下都可以产氢,具有较高的耐氧产氢特性.该混合菌群可利用甘露醇、葡萄糖、蔗糖、乳糖、淀粉为底物产氢,其中甘露醇为最适底物.最适产氢温度、pH值、仞始氧气浓度分别为33℃、7.0、2.72%.在此条件下,以片露醇为碳源(5.0 g/L),产氢效率可达到324.18 mL(H2)/g(甘露醇).对该产氢体系发酵末端产物的液相分析显示乙醇占76%～93%,表明该产氢体系为乙醇型发酵.通过PCR-DGGE方法进行菌群分析,发现不同初始氧浓度下菌群分布有一定差异,但克氏杆菌在各种氧浓度下的混合菌群中都占明显优势,是主要的产氢菌.图8表1参25     

微波诱变选育耐酸高效厌氧产氢菌

为获得厌氧产氢菌的高效突变株,以产氢菌H-8为原始菌株进行微波诱变处理,对微波诱变参数进行了优化,考察了突变株的遗传稳定性、产氢特性及耐酸性.经过微波(低火)物理诱变得到5株高产氢突变株HW7、HW33、HW181、HW184和HW195,多次传代实验表明, HW195是稳定的高产突变株.突变株HW195具有较好的耐酸性,在pH值为2.8时仍能生长.通过间歇发酵实验,其最大产氢量和最大产氢速率分别达到2 460 mL/L培养基和340 mL L-1 h-1,比原始菌分别提高了50.7%和41.7%.图7表2参13     

pH对餐厨垃圾厌氧发酵产氢过程的影响

餐厨垃圾具有含水率高、有机物含量高、易腐败等特点,若处理不当,必然造成资源浪费和环境污染。餐厨垃圾减量化、无害化、资源化处理是环境科学领域近年来关注的热点与难点。为解决餐厨垃圾的减量化问题,同时产生清洁能源——氢气,利用自制小型序批式厌氧发酵产氢反应装置,以蒸煮餐厨垃圾为发酵底物,接种污水处理厂剩余污泥进行厌氧发酵产氢,在底物与接种物质量比为4:1,温度为37℃的条件下,研究p H对蒸煮餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响。结果表明,厌氧发酵底物中乙酸和丁酸是挥发性酸(VFA)中主要的组成部分,占总挥发性酸的80%以上,同时含有少量的丙酸,属于典型的丁酸型发酵。初始p H为9.0时,厌氧发酵效果最佳,累积产气量和产氢量最大,分别为748 m L和371 m L;在整个厌氧发酵过程中氢气的体积分数最高可达80.5%,平均产氢速率为10.31 m L·h~(-1),单位产氢量(以VS计)为72.9 m L·g~(-1),总固体(TS)和挥发性固体(VS)的去除率分别高达26.6%和34.4%;脱氢酶的活性呈现出先增强后减弱的趋势,产氢速率与脱氢酶的活性呈正相关;发酵反应进行到16 h时,脱氢酶的活性最好,此时产氢速率最大,为19.2 m L·h~(-1)。因此,调节初始p H为9.0,可以提高餐厨垃圾产氢效率,实现餐厨垃圾减量化和产生清洁能源的双重目标。     

微酸多年卧孔菌产漆酶条件优化及其在染料脱色中的应用

微酸多年卧孔菌(Perenniporia subacida)产漆酶能力对生物漂白等研究具有重要意义.通过单因子和正交试验确定了微酸多年卧孔菌(菌株号:Dai 8224)的最适产酶条件:麦芽糖20 g/L,酵母浸粉5 g/L,pH 5.4,Cu2+2.0 mmol/L,培养温度24℃,转速160 r/min,接种量1.5%(V/V),此时酶活最高可达1.945 U/mL.单独使用微酸多年卧孔菌漆酶粗酶液对染料具有很好的脱色效果.该菌株对于50 mg/L杂环类染料中性红的脱色率可达98.3%,对偶氮染料刚果红的脱色率次之,为91.57%,对亚甲基蓝和铬天青的脱色率也都在80%以上.此外,其催化中性红脱色的最佳底物浓度为60 mg/L,脱色率达到99.42%,其中,生物降解作用占55.92%,菌体吸附作用占43.5%.结果表明该菌对多种染料脱色具有较大的应用潜力.图4表3参31     

Effect of different gas releasing methods on anaerobic fermentative hydrogen production in batch cultures

Decreasing hydrogen partial pressure can not only increase the activity of the hydrogen enzyme but also decrease the products inhibition, so it is an appropriate method to enhance the fermentative hydrogen production from anaerobic mixed culture. The effect of biogas release method on anaerobic fermentative hydrogen production in batch culture system was compared, i.e., Owen method with intermediately release, continuous releasing method, and continuous releasing+ CO₂ absorbing. The experimental results showed that, at 35°C, initial pH 7.0 and glucose concentration of 10 g·L^-1, the hydrogen production was only 28 mL when releasing gas by Owen method, while it increased two times when releasing the biogas continuously. The cumulative hydrogen production could reach 155 mL when carbon dioxide in the gas stream was continuously absorbed by 1 mol·L^-1 NaOH. The results showed that acetate was dominated, accounting for 43% in the dissolved fermentation products in Owen method, whereas the butyrate predominated and reached 47%–53% of the total liquid end products when releasing gas continuously. It is concluded that the homoacetogenesis could be suppressed when absorbing CO₂ in the gas phase in fermentative hydrogen production system.     

一种基于荧光素的高选择性硫化氢荧光探针

以荧光素作为荧光基团,基于硫化氢(H2S)的还原性,设计合成了一种off-on型H2S荧光探针.该探针本身在乙腈溶液中荧光十分微弱,与H2S反应之后,在520 nm处产生强荧光,同时溶液颜色由无色变成亮黄色,可实现对H2S的可视化检测.随着H2S浓度的逐渐增高,探针的荧光强度和紫外吸收强度也逐渐增强,在0—50μmol·L-1的范围内,二者和H2S浓度之间都具有很好的线性关系,相关系数R2分别为0.9934、0.9921.探针对H2S具有很好的选择性,常见阴离子和还原性硫醇分子共存时,对检测不会产生干扰.该探针对H2S的检测限为10μmol·L-1,具有较高的检测灵敏度.     

生物膜法控制硫化氢气体污染的试验研究

利用固定生物膜滤池控制硫化氢气体是一种经济有效的方法。试验条件是：温度２０℃～３３℃、滤层喷淋水量６００ｌ／ｍ３·ｄ。当进气Ｈ２Ｓ浓度Ｃｉｎ≤２３０ｍｇ／ｍ３，生物滤池Ｈ２Ｓ负荷Ｌ≤５６０ｇＨ２Ｓ／ｍ３·ｄ时，Ｈ２Ｓ去除率达到１００％，当Ｃｉｎ≤５７０ｍｇ／ｍ３，Ｌ≤２４３０ｇＨ２Ｓ／ｍ３·ｄ时，Ｈ２Ｓ去除率高于９８％，出气中Ｈ２Ｓ浓度≤１０ｍｇ／ｍ３。     

光合细菌光合产氢机理研究进展[综述]

７０年代以来，随着全球性的能源危机和温室效应的加剧，无污染、可再生的氢能的研究开发日受重视．物制氢技术是氢能开发研究的一项重要内容．至今已知的具产氢活性的微生物有“光合细菌”（ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃｂａｃｔｅｒｉａ，ＰＳＢ）、藻类（ａｌｇａｅ）和非光合细菌（ｎｏｎｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃｂａｃｔｅｒｉａ）［１］．由于ＰＳＢ光合产氢的速度要比藻类快，能量利用率比非光合细菌高，且能将产氢与光能利用、有机物的去除有机地耦合在一起，因而得到了众多研究者的关注．本文就ＰＳＢ的产氢的机理及影响产…     

硫化氢气体快速检测方法研究

研究了快速监测硫化氢气体的新方法——硫化氢被动式检气管方法。该法是基于气体分子扩散(Fick)定律和化学吸收原理,将检气管内的海棉载体涂渍上对硫化氢有特效的显色剂(缓冲液G和醋酸铅)。测定时,硫化氢通过检气管端口扩散进入管内,在经过载体时,与载体上的显色剂发生反应,从而产生明显的颜色变化(浅黄色变成棕黑色)。检气管显色长度的平方与硫化氢质量浓度及采样时间的乘积在50~1500mg·m-3范围内成线性关系,从而快速监测环境中硫化氢的时间加权平均质量浓度。该检气管集采样与分析为一体,可快速测定硫化氢气体的质量浓度。与传统的采样分析方法比较,该检气管结构简单,操作方便,不受被测环境的空间大小、有无电源等影响;携带方便,利于外出测定和大面积布点测定。经过应用实验表明,该检气管具有较高的灵敏度,达到设计要求。     

光合细菌光合产氢机理研究进展

Hydrogen production by photosynthetic bacteria has recently received renewed attention because of the global－warming problem.This paper presents a review on the basic process of hydrogen photoproduction and the actions of nitrogenase and hydrogenase in this process.The primary factors affecting the hydrogen production are also presented.The recent researches on efficiency of energy conversion are summarized.     

UV-B增强对番茄的伤害及H2O2的防护作用

UV-B辐射使番茄叶片的叶绿素a,叶绿素b及总叶绿素含量先升高后降低,同样使叶片的抗氧化酶过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性先升高随后降低,而使超氧化物歧化酶(SOD)活性升高,膜脂过氧化产物MDA的含量增加;中等剂量(5mmol*l-1)的H2O2预处理能提高叶绿素b的含量,明显提高抗氧化酶的活性,并延缓CAT活性的降低,抑制膜质过氧化产物MDA的产生.中等浓度H2O2预处理能提高番茄对UV-B增强的抗性.     

新型改性淀粉水处理剂在水体中的降解实验研究

研究了二硫代氨基甲酸改性玉米淀粉(DTCS)及其捕集重金属后产物在水体中的稳定性,考察了氧化剂、光催化氧化等不同方法下的降解效果.确定了降解的最佳反应条件.当氧化剂和紫外光共同作用时,降解效果更好.对降解产物的定性、定量分析结果表明,降解产物无毒,该水处理剂在水体中可安全降解.     

木屑生物膜处理H2S气体研究

采用木屑为载体固定微生物处理含H2S废气．微生物经活性污泥驯化得到．结果表明：木屑为载体固定微生物小需要长时间的挂膜时间．生物滤池启动后的48h内进气浓度迅速提高到641mg／m^3，H2S的去除率达到了100％．实验测定了不同容积负荷下H2S的处理率，当容积负荷为360g(H2S)／(m^3d)时，H2S气体的去除率可以稳定在97．4％以上．最后采用Michaelis-Menten关系式对H2S的去除速率进行了宏观动力学分析，计算得出半饱和因子Ks为242．75mg／m^3，最大表观去除率Vm为833．33g(H2S)／(m^3d)．图5表2参8     

Study on removing selenate from groundwater by autohydrogenotrophic microorganisms

Performance of autohydrogenotrophic bacteria for bio-reduction of selenate (Se(VI)) under anaerobic conditions was investigated with batch experiments. Results showed Se(VI) was bio-reduced to selenite (Se(IV)) as an intermediate product, and then to elemental selenium (Se⁰). Reduction kinetics could be described by the pseudo-first-order model. In particular, the influences of pH value and temperature on Se(VI) reduction by autohydrogentrophic organisms were examined. The high degradation rate was achieved at pH 7.0 to 8.0; and the best reduction temperature was between 25°C and 35°C. This study is of help for treating groundwater with selenium contamination by autohydrogenotrophic bacteria as well as its reactor development.