[发明专利]利用鼓泡提高光合细菌产氢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可以提高光合细菌产氢性能的方法，属于生物能源领域，尤其涉及一种利用鼓泡提高光合细菌产氢的方法。

背景技术

能源是国民经济和社会发展的重要物质基础，也是国家战略安全保障基础之一。人类社会对能源数量的需求越来越多，质量的要求也越来越高。同时随着化石能源的大量开发、使用以及长期消耗所带来严重的环境污染问题，是造成大气和其他多种类型环境污染与生态破坏的主要原因之一。减少传统的化石燃料的应用，开发和使用能源资源的同时保护好我们赖以生存的地球环境与生态，已经成为一个全球性的重大课题。氢能由于高效、可再生以及无污染的特性，被认为是最具发展潜力的未来能源。同传统产氢方法相比，生物制氢方法对发展清洁高效的可再生能源和减少环境污染具有重要意义，符合可持续发展战略。

与其他产氢微生物相比，光合细菌产氢理论转化率高；光谱响应范围广（400-900 nm）；不存在氧气抑制作用；可以消耗废水中的有机酸，因此能将产氢与光能利用、有机物去除耦合在一起，是一种很有前景的产氢方式。

现有技术中，光合细菌产氢与其他生物制氢的方法一样，主要问题在于产氢速率较低，反应器设计复杂，离工业化生产和实际应用存在较大的距离。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种利用鼓泡提高光合细菌的产氢速率和产氢量的产氢方法。

本发明提供的利用鼓泡提高光合细菌产氢的方法，其特征在于：将培养至对数生长期的光合细菌菌悬液接种到灭菌后的培养基中，再装入鼓泡式光生化反应器内，采用序批次方式培养产氢；在培养产氢过程中，每隔3～12 h进行一次鼓泡，气体流量为0.2 L/min，每次5分钟。

本发明的有益效果：本发明采用鼓泡式光生化反应器进行光合细菌产氢，通过定期向鼓泡式光生化反应器内鼓吹Ar气体，起到了搅拌菌液，加强培养基与菌体的混合，同时将培养基中溶解的产物气体从液相中吹脱出来，减少光合细菌产氢过程中的产物抑制作用，这样更有利于光合细菌的代谢生长，增加了光合细菌的菌体浓度，提高光合细菌的产氢性能。

附图说明

图1（a）为间隔3h鼓泡条件下与不鼓泡条件下菌体浓度随时间变化的曲线图；

图1（b）为间隔3h鼓泡条件下与不鼓泡条件下培养基pH值随时间变化的曲线图；

图2（a）为间隔6h鼓泡条件下与不鼓泡条件下培养基pH值随时间变化的曲线图；

图2（b）为间隔6h鼓泡条件下与不鼓泡条件下培养基pH值随时间变化的曲线图；

图3（a）为间隔12h鼓泡条件下与不鼓泡条件下累积产气体积随时间变化的曲线图；

图3（b）为间隔12h鼓泡条件下与不鼓泡条件下培养基pH值随时间变化的曲线图；

图4为四种条件下总产氢量对比图；

图5为四种条件下产氢得率与光能转化效率对比图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

利用超声波提高光合细菌产氢的方法，首先将培养至对数生长期的光合细菌菌悬液接种到灭菌过的培养基中，再装入鼓泡式光生化反应器内，采用序批次方式培养产氢，排水法收集氢气；在培养产氢过程中，每隔3～12h对反应器进行一次Ar鼓泡，气体流量为0.2 L/min，每次5分钟。

实施例1

本实施例采用沼泽红假单细胞菌作为实施的对象，沼泽红假单细胞菌属于紫色非硫光合细菌。

将培养至对数生长期的光合细菌菌悬液接种到灭菌过的培养基中，装入鼓泡式光生化反应器，采用序批次方式培养产氢，排水法收集气体，每隔3h对反应器进行一次Ar鼓泡，气体流量为0.2 L/min，每次5分钟。

如图1（a）和图1（b）所示，在相同的培养条件下，鼓泡对光合细菌的生长代谢产生较大影响：间隔3h向反应器内鼓吹Ar条件下光合细菌的平均菌体浓度较高；pH值在反应中期以后有上升的趋势。

实施例2

每隔6h对反应器进行一次Ar鼓泡，气体流量为0.2 L/min，每次5分钟。光合细菌菌体浓度和培养基pH值变化如图3（a）和图3（b）所示。

实施例3

每隔12h对反应器进行一次Ar鼓泡，气体流量为0.2 L/min，每次5分钟。光合细菌菌体浓度和培养基pH值变化如图3（a）和图3（b）所示。