1株转座子插入突变菌株TB34的筛选及产氢分析

以分离自红树林污泥的厌氧发酵产氢细菌Pantoea agglomerans BH18为出发菌株,利用转座子Tn7构建突变体文库.通过卡那霉素抗性筛选与PCR扩增,鉴定转座子插入突变菌株.通过初筛和复筛,获得1株突变菌TB34,其产氢量较野生菌株明显提高.在初始pH为7.0和葡萄糖浓度10 g.L-1的海水培养条件下,产氢量(H2/葡萄糖)为(2.04±0.04)mol.mol-1,相比野生菌株产氢量提高43%.经过5次连续传代培养,突变菌株TB34表现出稳定的产氢特性.测定突变菌株TB34在不同碳源培养条件下的产氢量.结果表明,突变菌株TB34和野生菌株BH18都能利用蔗糖、葡萄糖和果糖发酵产氢.与野生菌株BH18不同,突变菌株TB34在以木糖为底物培养条件下仍能够发酵产氢,产氢量(H2/木糖)为(1.34±0.09)mol.mol-1,扩大了底物利用范围.     

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.     

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.     

沼泽红假单胞菌高效产氢hupL缺失突变株的构建

利用湖底淤泥分离的沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)CQU01作为出发菌株,构建吸氢酶大亚基基因hupL缺失突变株,以提高光合细菌菌株的产氢效率.以PCR扩增的hupL两侧hupS 和 hupC基因为同源重组双交换臂,连入pMD18-T载体;再将hupS, hupC 和Kmr基因与经SalⅠ和HindⅢ双酶切的pSUP202,构建靶向自杀载体pBPZ.经接合转移转化R. palustris CQU01菌株,成功获得沼泽红假单胞菌吸氢酶活性缺失突变株R. palustris CQU012.测定突变株的吸氢酶活性及生长和产氢特性,结果表明,突变株的产氢量比野生菌株提高了约50%,而生长特性与野生菌株没有显著差异.R. palustris CQU012 吸氢酶缺失突变株可望为工业废水的生物治理提供高效产氢工程菌株.     

沼泽红假单胞菌phbC-hupL双突变株构建及产氢测定

利用湖底淤泥分离的沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)CQU01和该菌株的吸氢酶基因hupL缺失菌株CQU012作为出发菌株,分别构建聚羟基丁酸酯合成酶基因phbC单突变株及聚羟基丁酸酯合成酶基因phbC与吸氢酶基因hupL双突变株,以提高其在光照培养条件下的产氢量.以同源重组双交换方法构建含有Em抗性基因的自杀载体,通过接合转移转化R. palustris CQU01菌株,经PCR扩增以及测序验证,成功获得了沼泽红假单胞菌phbC单突变株R. palustris CQU013及phbC-hupL双突变株R. palustris CQU014.相同条件下测定突变菌株与野生菌株的生长和产氢特性,结果显示,突变菌株生长曲线与野生菌株有明显差异,两株突变菌株的产氢量分别是原始菌株的1.31和1.76倍,达到454mL/L和604mL/L.双突变菌株产氢能力较phbC基因和hupL基因单突变菌株的产氢能力有明显提高,说明phbC和hupL基因对菌株R. palustris 的产氢代谢有着显著的影响.     

不同产酸发酵菌群产氢能力的对比与分析

重点对乙醇型发酵菌群和丙酸型发酵菌群的产气及产氢能力进行了对比研究,并对发酵菌群由丙酸型演替为乙醇型过程中的产氢速率变化进行了分析.在有机负荷相同的条件下,乙醇型发酵菌群表现出较高的产氢速率和比产氢速率,最大产氢速率为14.99L/d,最大比产氢速率为3586.45mmol/(kg·d).而丙酸型发酵菌群产氢速率和比产氢速率都较低,分别为3.62L/d,196.46mmol/(kg·d)生物制氢反应器在运行中维持乙醇型发酵更有利于获得较高的氢气产量,应尽量避免丙酸型发酵的发生.     

厌氧发酵产氢的研究进展

厌氧发酵产氢具有很多优越性,发展潜力巨大,具有高效、节能、成本低等优点.全文介绍了国内外发酵产氢的研究情况,厌氧发酵产氢的影响因素,并提出了厌氧发酵产氢的发展趋势.     

新型专性厌氧菌利用葡萄糖进行发酵产氢的实验研究

采用批式发酵法对厌氧产氢菌株Bacteria.P利用葡萄糖发酵,在底物浓度、初始pH值、接种比例等不同培养条件下的产氢能力进行了研究。结果表明:专性厌氧菌P是一种高效产氢的菌株,在葡萄糖质量浓度为10 g/L、初始pH为6.0、接种比例为1∶20时,发酵气体总产量和细胞干重达到最大值,分别为485 mL和0.836 g/L。     

淀粉污泥酸处理产氢特性及微生物多样性研究

以淀粉厂厌氧活性污泥为对象,探讨了经酸处理后污泥的产氢特性.结果表明,酸处理后的活性污泥反应系统,其产氢量均大于未经处理的活性污泥反应系统,其中最适产氢酸处理pH值为4.0、处理时间为0.5 h.通过细胞裂解直接提取活性污泥细菌基因组DNA,PCR扩增细菌16S rRNA基因V3区和变性梯度凝胶电泳分离,获得酸处理活性...     

La~(3+)对产氢产甲烷厌氧反应器作用的研究

通过3个阶段的实验,第一阶段采用IC厌氧反应器做为产氢反应器的启动过程中,确定了葡萄糖进水COD为2 000 mg/L时,最佳水力停留时间为6 h。COD去除率达到34%,氢气产量达到8 L/d。第二阶段产氢产甲烷反应器的启动,产氢反应器COD去除率为31%～34%,氢气产量7.5～8 L/d,产甲烷反应器的COD去除率为83%～86%。最大比产甲烷活性493～504 m L/(g·d)。实现了同时产氢和产甲烷,达到了能源的最大产出,提高了废水处理效果,具有重要的现实意义。第三阶段稀土元素对产氢产甲烷反应器的促进作用表现在对产甲烷菌的促进,当La3+浓度为0.3 mg/L时,此时产甲烷反应器COD去除率达到最大值92%,比产甲烷活性达到520 m L/(g·d);对产氢反应器的作用不大。稀土元素进一步提高了废水处理效果和产甲烷量,将其用在废水处理中是可行并且有效的。     

缓冲体系对厌氧发酵生物产氢的影响

为了研究碳酸盐和磷酸盐缓冲对于厌氧发酵从葡萄糖中制取H2的影响,将经过热处理的初级消化污泥接种到不同浓度碳酸盐和磷酸盐基质中进行厌氧发酵产氢实验.实验结果表明,碳酸盐和磷酸盐的缓冲对于厌氧发酵制氢有较大影响.当NaHCO3,浓度为4 g·L-1时,每1 mol葡萄糖的产氢量达到最大,最大值为1.68 mol,这比不加NaHCO3时的产氢量提高了282%.磷酸盐的浓度对于厌氧发酵产氢也有较大影响.在NaHCO3浓度为4 g·L-1,NaH2PO4·2H2O和K2HPO4·3H2O浓度均为500 mg·L-1时,葡萄糖的产氢率可达到1.94 mol·mo1-1,这比不加入磷酸盐时提高了56%.实验中产氢一般从接种后12 h开始,历时10 h左右结束,最大产氢速率可达到0.44 mol·h-1·mol-1·     

生物膜法光发酵制氢的研究现状与展望

21世纪被誉为氢能世纪.光发酵制氢作为绿色可持续生物制氢方式的一种,可以利用独特的光合系统固定太阳能,并利用有机物产生清洁能源氢气,因而受到广泛关注.但光发酵细菌凝集力差、底物转化效率和光能利用率低导致产氢效能下降,从而阻碍了光发酵制氢的发展.光发酵细菌可以通过形成生物膜而被有效固定,进而增加反应器内光发酵细菌的生物持有量,提高光发酵细菌对不利环境的抵抗力;同时,光发酵细菌形成生物膜后可以调控产氢细菌新陈代谢和生理活性使其更利于产氢.其中,光发酵生物膜反应器的设计尤为重要,尤其是反应器内光源的均匀分配对于光发酵制氢是一项关键因素,需要对光源设计、空间摆放和遮光性进行综合分析和设计;其次,需要考虑载体性质和载体安装以充分吸附光发酵细菌并形成生物膜;同时,结合未来可持续绿色发展的需求,光发酵生物膜反应器设计需要逐步过渡到以室外环境作为常规环境和太阳作为光源.尽管光发酵生物膜制氢前景良好,但目前对于光发酵生物膜反应器和制氢机制的研究仍然不够充分,需要更加深入地探索和优化以突破光发酵制氢的瓶颈,推动氢能行业的发展.     

产氢反应器内两种发酵类型细菌的种群结构与发酵特征

通过改变CSTR系统内pH值,启动发酵类型由乙醇型向丁酸型转化,研究了转化前后系统内产氢动态和细菌群落变迁.结果表明,在有机负荷不变的情况下,启动发酵类型转化15d后,系统内种群由乙醇型转化为丁酸型,消耗碱度量由350mg.L-1增至1720mg.L-1,平均比产氢速率由21.2mol.kg-.1d-1降低至11.1mol.kg-.1d-1.荧光原位杂交技术(FISH)对反应系统内3类微生物群的监测结果表明,未启动转化时,肠杆菌、梭菌Ⅰ、Ⅱ和梭菌Ⅺ的相对丰度分别为22%、48%和30%,转化结束后,3类细菌的相对丰度为19%、24%和55%.     

氧化还原介体强化厌氧活性污泥发酵产氢特征

为提高厌氧污泥的发酵产氢能力,采用间歇培养方式考察了氧化还原介体(ROMs)对厌氧污泥发酵葡萄糖产氢效能的影响,并通过川umina MiSeq测序揭示了ROMs对微生物群落的影响.结果 表明,在发酵液体积为100mL及葡萄糖初始浓度500mg/L条件下,对照的累计产氢量和最大产氢速率(Rmax)分别为11.0mL和0....     

Delignification of disposable wooden chopsticks waste for fermentative hydrogen production by an enriched culture from a hot spring

Hydrogen(H2) production from lignocellulosic materials may be enhanced by removing lignin and increasing the porosity of the material prior to enzymatic hydrolysis. Alkaline pretreatment conditions,used to delignify disposable wooden chopsticks(DWC) waste, were investigated. The effects of NaOH concentration, temperature and retention time were examined and it was found that retention time had no effect on lignin removal or carbohydrate released in enzymatic hydrolysate. The highest percentage of lignin removal(41%) was obtained with 2% NaOH at 100℃, correlated with the highest carbohydrate released(67 mg/gpretreated DWC) in the hydrolysate. An enriched culture from a hot spring was used as inoculum for fermentative H2 production, and its optimum initial pH and temperature were determined to be 7.0 and 50℃, respectively. Furthermore, enzymatic hydrolysate from pretreated DWC was successfully demonstrated as a substrate for fermentative H2 production by the enriched culture. The maximum H2 yield and production rate were achieved at 195 mL H2/g total sugarsconsumedand 116 mL H2/(L·day), respectively.     

腐殖酸和产甲烷抑制剂对厌氧污泥发酵产氢效能的影响

为提高厌氧污泥的发酵产氢能力,采用间歇培养方式考察了不同产甲烷抑制剂与腐殖酸联合作用对厌氧污泥发酵葡萄糖产氢效能的影响,并通过Illumina MiSeq测序揭示了微生物群落结构的变化规律.结果表明,在葡萄糖初始浓度为500 mg·L-1条件下,经过120 h的连续培养后,对照的累计产氢量为1.2 mL,存在明显的耗氢...     

发酵罐批式半连续培养发酵制氢试验探索

在10 L的发酵罐中,按照糖蜜的主要成分配制发酵培养基,考察和分析了批式、半连续发酵方式下,环境因素对固定化陶粒中厌氧菌发酵产氢的影响。结果表明,批式发酵产氢以糖蜜为底物的产氢得率、氢浓度和产氢速率分别为1.40 mol/mol蔗糖,53%和240 mL/(L.h)。可以在工业制氢中作为糖蜜快速发酵制氢的方法。     

等离子体热解气化有机废弃物制氢的关键技术分析

等离子体热解气化有机固体废物制氢是一种先进高效的废物处理及资源化利用技术.首先,本文讨论了等离子体热解气化有机废弃物的机理,也概括了等离子体发生器的类型及其特点,其次分析了等离子体处理固体废弃物的影响因素,认为输入功率和载气类型等是影响等离子体处理的主要因素,最后总结了等离子体处理医疗垃圾、农林生物质、污泥等的应用现状与前景,指出等离子体热解气化固体废弃物是一种很有潜力的制氢方法.