生物制氢技术的研究进展与应用前景

氢气作为一种清洁的、可更新的能源，正被进一步发展与利用。生物制氢技术与其他制氢方法相比，具有无污染、成本低、可再生等优点，受到广泛的关注。在综述了目前国内外生物制氢技术各个方面的研究进展和成果的基础上，详细描述前景。了光合产氢细菌及厌氧发酵产氢细菌等主要产氢生物的产氢机制，分析了面临的问题，论述了研究的发展方向和应用     

利用有机物厌氧发酵生物制氢的研究进展

主要介绍利用有机物厌氧发酵生物制氢工艺的基本原理和主要途径,并对国内外在厌氧生物制氢领域内的研究现状进行了综述,对厌氧生物制氢在未来的进一步发展进行了分析和展望。     

丁酸梭菌YM-83产氢影响因素的研究

丁酸梭菌是一株厌氧发酵产氢细菌,可以参与高浓度有机废水的厌氧发酵过程,在降解高浓度有机废水的同时制取氢能源。为了确定L-cys和金属离子对丁酸梭菌YM-83产氢能力的影响,文章通过间歇实验对其进行产氢培养优化,确定其最适产氢的L-cys和金属离子浓度。研究结果表明,丁酸梭菌YM-83的最适生长和产氢的L-cys浓度均为1.0 g/L,最适生长和产氢的Mg~(2+)浓度均为0.15g/L,最适生长和产氢的铁元素类型均为Fe~(2+),其最适浓度均为0.2 g/L。在此条件下,获得的最大比产氢率为2.15 mol H2/mol glucose,单位体积产氢量为5 360 mL/L culture,细胞干重为1.04 g/L。丁酸梭菌YM-83是一株产氢能力良好的厌氧发酵产氢细菌,可以实现厌氧发酵的高效产氢。     

发酵生物制氢反应器的产氢菌生物强化作用研究

将发酵产氢菌Ethanoligenens sp. B49投加到连续流搅拌槽式反应器（CSTR）的活性污泥中,以糖蜜废水为底物,进行强化活性污泥产氢效能的研究.对生物强化前和生物强化后反应系统的产氢能力、发酵产物组成和pH值进行了对比分析.结果表明,在COD容积负荷为12 kg/(m³·d)条件下,投加产氢菌可显著提高反应系统的产氢能力并改善发酵产物组成.反应系统的比产氢速率从强化前的3.6 mmol/(kg·d)提高到强化后的5.7 mmol/(kg·d),是生物强化前的1.5倍.生物强化前,反应系统液相发酵产物乙醇、乙酸和丙酸的平均浓度分别为6.8、 5.3和4.8　mmol/L,生物强化后乙醇、乙酸和丙酸的平均浓度分别为10.5、 7.5和1.7 mmol/L,其中乙醇型发酵目的产物乙醇和乙酸在总发酵产物中的比例从生物强化前的72.0%提高为强化后的86.8%.生物强化作用使出水pH值从4.5～4.7下降为4.3.产氢菌的生物强化作用有助于反应器在低负荷运行期迅速形成产氢能力较高的乙醇型发酵.     

一株高效产氢突变体RF-9的筛选与产氢特性

以从连续流搅拌槽式反应器(CSTR)内的活性污泥中分离出的厌氧产氢菌Ethanologenens sp.ZGX4为出发菌株,经过紫外线和亚硝酸复合诱变,从大量的突变体中筛选出一株稳定的高效产氢菌株RF-9.磷酸盐浓度在120mmol/L、温度37℃、初始pH6.0、葡萄糖浓度10g/L培养条件下,RF-9的单位体积产氢量和氢气产率为139.7mmol/L和2.52mol H2/mol葡萄糖,分别是对照的1.50倍和1.43倍.在发酵时间为15h、pH4.1、细胞干重0.722g/L时,RF-9获得其最大产氢速率345mLH₂/(h·L),是对照ZGX4的1.41倍.RF-9的主要液相末端产物为乙醇和乙酸,为典型的乙醇发酵细菌,与对照相似.     

产氢菌Clostridium butyricum P22的分离鉴定及其产氢特性研究

从连续生物制氢反应器中分离得到高效产氢细菌P22,利用微生物自动鉴定仪并结合菌株16S rDNA序列分析,将其鉴定为Clostridium butyricum P22.同时还进一步研究了碳源、氮源、初始pH值和培养温度对菌株P22产氢活性的影响.结果表明:该菌株能利用多种碳源氮源产氢,当以葡萄糖作为产氢底物时,其最大产...     

连续流生物制氢反应器乙醇型发酵的运行特性

采用连续流搅拌槽式反应器(CSTR),利用厌氧活性污泥,在制糖废水产酸发酵过程的同时制取氢气.探讨了生物制氢反应器连续流稳定运行的工程控制参数.研究表明,在污泥接种量为15g/L、温度为35℃±1℃、COD容积负荷为40kg/(m³·d)、HRT为4h、系统pH、氧化还原电位(ORP)分别在4.6～4.9、-450～-470mV等条件下,可以实现连续流生物制氢反应系统乙醇型发酵的高效稳定运行.此时,液相末端发酵产物中乙醇和乙酸的含量占挥发酸总含量的80%以上,COD去除率22%～26%,气相中的氢气含量约为40%～58%,最大产氢能力为7.63m³/(m³·d).     

一株高效产氢产酸细菌的鉴定与产氢特性

采用各种厌氧培养技术分离出90余株产氢细菌,并对其中的Rennanqilyf3进行了研究.通过16S rDNA碱基测序和比对证实,该菌株是目前尚未报道过的1个新菌种,并初步确定其细菌学上的分类地位.在培养基中分别配置不同的葡萄糖浓度和不同pH值,于间歇试验条件下测定其产气量和细菌生长情况.结果表明,菌株Rennanqilyf3在葡萄糖浓度为,15.0g/L时具有最大的细胞生长量0.46g/L,12.0g/L时具有最大产氢量58.6mmol/L;其最佳生长和产氢的pH值为5.5左右.     

发酵生物制氢领域的基因工程技术研究进展

氢气以其清洁、无污染、热值高的特征和广泛的来源,被认为是未来的良好能源载体。自然条件中,很多微生物可以利用有机底物或者水和光能代谢产生氢气。通过基因工程技术手段可以提高这些微生物的产氢能力,更有利于生物制氢技术的工业化应用和推广。文章综述了近年来基因工程手段在发酵法生物制氢领域的研究和应用情况,对现有的研究成果进行了比较,并对该技术将来在生物制氢领域的发展趋势做以预测分析。     

碱处理污泥发酵产氢生物相特征

为了揭示碱处理污泥发酵产氢生物相的特征,分别将取自3个不同处理工艺污水厂的污泥进行碱处理,并分别在酸性(pH5)和碱性(pH11)的条件下进行发酵产氢.结果表明,虽然污泥来源不同,但经碱处理后溶出的可溶性有机质均以蛋白质居多,碳水化合物的量仅是蛋白质的15%～16%,在初始pH11的碱性条件下发酵产氢均可获得较高的产氢率,最大(以H2/TCOD计)可达31.9mL/g,但在初始pH5的酸性条件下产氢率不高,且伴有耗氢现象.用F338GC/R534细菌16SrDNA通用引物对发酵产氢结束时的生物相进行PCR-DGGE分析,不同污水厂污泥产氢的生物相差异显著.随着发酵的进行,生物相中优势菌群有增多的趋势,产氢反应过程中微生物菌群表现出更替消长的现象.     

乙醇型发酵过程优化及代谢调控分子机制

乙醇型发酵是3种主要厌氧产酸发酵类型之一.乙醇型发酵细菌具有高产氢效率、耐酸性、自凝集生长和发酵产物可直接被产甲烷利用等优势,因此被广泛关注和研究.近年来,在乙醇型发酵产氢过程优化和代谢途径研究方面取得了大量进展.本文对乙醇型发酵产氢反应器优化和运行控制、高效产氢细菌分离和代谢调控分子机制,以及耦合系统强化能源回收等研究进展进行了综述.此外,本文提出了乙醇型发酵的可持续高效产氢及代谢产物的定向回收梯级利用的思路,探讨了乙醇型发酵制氢技术的发展趋势和未来应用中存在的问题.     

几种半干法脱硫工艺机理的探讨

为了比较研究循环半干法、烟道流化床、炉内喷钙后烟气增湿活化法、喷雾半干法等脱硫工艺的机理及性能,综合比较分析了各工艺的脱硫反应时间、操作温度、钙硫比、可靠性、燃料适应性、装置占地、性价比等指标。分析结果表明循环半干烟气脱硫技术的燃料适应性、操作温度范围、性价比、运行可靠性等指标与其它半干法脱硫工艺相比具有一定的优势,因而更具推广价值和应用前景。     

4-CP在零价铁/H2O2系中的降解研究

文章对4-氯酚在非均相零价铁/H2O2体系中的降解进行了实验研究.结果表明,4-氯酚能在低pH零价铁/H2O2体系中迅速降解.pH对降解具有重要影响,当pH大于5,4-CP降解效果<10%.同时在低pH(pH3)环境下考察了铁粉和H2O2投加量的影响,在最佳条件下对溶液中亚铁离子的形成和过氧化氢的分解进行了进一步的实验研究.最后在对中间产物分析的基础上提出了4-CP降解路径假设.     

CO2和微量H2S共存环境中套管防腐优选研究

目的 研究不同材质套管在CO2和微量H2S共存环境中的腐蚀特征.方法 采用高温高压腐蚀仪,以渤海某油田实际采出水样为腐蚀介质进行模拟实验,利用扫描电镜,能谱仪(EDAX)分析不同管材在不同腐蚀条件下腐蚀试样表面腐蚀产物的形貌和组分特征,对比分析不同钢材在对应腐蚀环境下的腐蚀速率,并建立长期腐蚀速率预测模型.结果 单独C...     

UV/H2O2光化降解水中邻二氯苯的反应机理

通过UV/H2O2光化高级氧化法,对水中邻二氯苯的降解途径及机理,降解反应的影响参数进行了系统的研究.结果表明,光化降解邻二氯苯的反应迅速,弱酸性或中性环境较有利于降解反应的进行,H2O2的投入量在特定的条件下具有一个最佳值.采用离子色谱(IC)、GC/MS等方法鉴定出邻二氯苯降解的中间产物主要为2,3-二氯苯酚、3,4-二氯苯酚、2-氯苯酚、甲酸、乙酸、乙二酸等.依此推导出了邻二氯苯的UV/H2O2光化降解的途径和机理.     

臭氧高级氧化技术预处理染料废水的试验研究

研究单独臭氧氧化和过氧化氢/臭氧联合作用对去除难降解染料废水CODcr、色度,提高可生化性的效果,并考察不同pH值、不同初始污染物浓度、H2O2投加量等对染料废水活性艳红X-3B处理效果的影响。实验结果表明：臭氧氧化对CODcr去除率达到50.00%,对色度的去除率接近100%,B/C由原水的0.0 507上升到0.2 768;废水在pH值为11时处理效果最好;而过氧化氢/臭氧联合作用的最佳摩尔比为0.6。     

O_3/H_2O_2催化氧化对苯二酚的影响因素及急性毒性变化

研究了O_3/H_2O_2催化氧化对苯二酚的去除效果及氧化过程中产物的急性毒性变化情况,并探讨了O_3/H_2O_2催化氧化对苯二酚的反应机理。结果表明:O_3/H_2O_2在中性条件下氧化对苯二酚反应中,通过H_2O_2和O_3分子联合作用(O_3投加量为210 mg/L、H_2O_2投加量为0.15%)可完全去除对苯二酚(浓度为150 mg/L)以及42%的TOC。以污染物在水环境中对发光细菌的抑光率为毒性指标,反应过程中的毒性作用先增大后减小。O_3/H_2O_2氧化是一种高效去除酚类化合物、降低急性毒性的方法,具有良好的应用前景。     

催化剂对H2O2降解苯酚废水的影响研究

通过实验研究了Fe2+对H2O2降解苯酚废水的影响.结果表明,Fe2+作催化剂时CODCr去除率随Fe2+浓度增大先升高后降低,当废水中Fe2+浓度为6.4mmol/L时,CODCr去除率高达91.25%;有Cu2+或PO3-4存在时,会对H2O2氧化苯酚废水产生不利影响.