專利名稱：利用鼓泡提高光合細(xì)菌產(chǎn)氫的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可以提高光合細(xì)菌產(chǎn)氫性能的方法，屬于生物能源領(lǐng)域，尤其涉 及一種利用鼓泡提高光合細(xì)菌產(chǎn)氫的方法。
背景技術(shù)：
能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是國(guó)家戰(zhàn)略安全保障基礎(chǔ)之一。 人類社會(huì)對(duì)能源數(shù)量的需求越來(lái)越多，質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。同時(shí)隨著化石能源的大量 開(kāi)發(fā)、使用以及長(zhǎng)期消耗所帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，是造成大氣和其他多種類型環(huán)境污 染與生態(tài)破壞的主要原因之一。減少傳統(tǒng)的化石燃料的應(yīng)用，開(kāi)發(fā)和使用能源資源的同時(shí) 保護(hù)好我們賴以生存的地球環(huán)境與生態(tài)，已經(jīng)成為一個(gè)全球性的重大課題。氫能由于高效、 可再生以及無(wú)污染的特性，被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ奈磥?lái)能源。同傳統(tǒng)產(chǎn)氫方法相比，生物 制氫方法對(duì)發(fā)展清潔高效的可再生能源和減少環(huán)境污染具有重要意義，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn) 略。與其他產(chǎn)氫微生物相比，光合細(xì)菌產(chǎn)氫理論轉(zhuǎn)化率高；光譜響應(yīng)范圍廣(400-900 nm)；不存在氧氣抑制作用；可以消耗廢水中的有機(jī)酸，因此能將產(chǎn)氫與光能利用、有機(jī)物去 除耦合在一起，是一種很有前景的產(chǎn)氫方式?，F(xiàn)有技術(shù)中，光合細(xì)菌產(chǎn)氫與其他生物制氫的方法一樣，主要問(wèn)題在于產(chǎn)氫速率 較低，反應(yīng)器設(shè)計(jì)復(fù)雜，離工業(yè)化生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用存在較大的距離。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供一種利用鼓泡提高光合細(xì)菌的產(chǎn)氫速
率和產(chǎn)氫量的產(chǎn)氫方法。本發(fā)明提供的利用鼓泡提高光合細(xì)菌產(chǎn)氫的方法，其特征在于將培養(yǎng)至對(duì) 數(shù)生長(zhǎng)期的光合細(xì)菌菌懸液接種到滅菌后的培養(yǎng)基中，再裝入鼓泡式光生化反應(yīng)器內(nèi)，采 用序批次方式培養(yǎng)產(chǎn)氫；在培養(yǎng)產(chǎn)氫過(guò)程中，每隔3 12 h進(jìn)行一次鼓泡，氣體流量為0. 2 L/min，每次5分鐘。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明采用鼓泡式光生化反應(yīng)器進(jìn)行光合細(xì)菌產(chǎn)氫，通過(guò)定 期向鼓泡式光生化反應(yīng)器內(nèi)鼓吹A(chǔ)r氣體，起到了攪拌菌液，加強(qiáng)培養(yǎng)基與菌體的混合，同 時(shí)將培養(yǎng)基中溶解的產(chǎn)物氣體從液相中吹脫出來(lái)，減少光合細(xì)菌產(chǎn)氫過(guò)程中的產(chǎn)物抑制作 用，這樣更有利于光合細(xì)菌的代謝生長(zhǎng)，增加了光合細(xì)菌的菌體濃度，提高光合細(xì)菌的產(chǎn)氫 性能。


圖1 (a)為間隔池鼓泡條件下與不鼓泡條件下菌體濃度隨時(shí)間變化的曲線圖； 圖1 (b)為間隔池鼓泡條件下與不鼓泡條件下培養(yǎng)基pH值隨時(shí)間變化的曲線圖； 圖2 (a)為間隔他鼓泡條件下與不鼓泡條件下培養(yǎng)基pH值隨時(shí)間變化的曲線3圖2 (b)為間隔他鼓泡條件下與不鼓泡條件下培養(yǎng)基pH值隨時(shí)間變化的曲線圖； 圖3 (a)為間隔1 鼓泡條件下與不鼓泡條件下累積產(chǎn)氣體積隨時(shí)間變化的曲線圖； 圖3 (b)為間隔1 鼓泡條件下與不鼓泡條件下培養(yǎng)基pH值隨時(shí)間變化的曲線圖； 圖4為四種條件下總產(chǎn)氫量對(duì)比圖； 圖5為四種條件下產(chǎn)氫得率與光能轉(zhuǎn)化效率對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。利用超聲波提高光合細(xì)菌產(chǎn)氫的方法，首先將培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的光合細(xì)菌菌懸 液接種到滅菌過(guò)的培養(yǎng)基中，再裝入鼓泡式光生化反應(yīng)器內(nèi)，采用序批次方式培養(yǎng)產(chǎn)氫，排 水法收集氫氣；在培養(yǎng)產(chǎn)氫過(guò)程中，每隔3 1 對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行一次Ar鼓泡，氣體流量為 0. 2 L/min，每次5分鐘。 實(shí)施例1
本實(shí)施例采用沼澤紅假單細(xì)胞菌作為實(shí)施的對(duì)象，沼澤紅假單細(xì)胞菌屬于紫色非硫光 合細(xì)菌。將培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的光合細(xì)菌菌懸液接種到滅菌過(guò)的培養(yǎng)基中，裝入鼓泡式光 生化反應(yīng)器，采用序批次方式培養(yǎng)產(chǎn)氫，排水法收集氣體，每隔池對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行一次Ar鼓 泡，氣體流量為0. 2 L/min,每次5分鐘。如圖1 (a)和圖1 (b)所示，在相同的培養(yǎng)條件下，鼓泡對(duì)光合細(xì)菌的生長(zhǎng)代謝產(chǎn) 生較大影響間隔池向反應(yīng)器內(nèi)鼓吹A(chǔ)r條件下光合細(xì)菌的平均菌體濃度較高；pH值在反 應(yīng)中期以后有上升的趨勢(shì)。實(shí)施例2
每隔他對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行一次Ar鼓泡，氣體流量為0.2 L/min，每次5分鐘。光合細(xì)菌菌 體濃度和培養(yǎng)基PH值變化如圖3 (a)和圖3 (b)所示。實(shí)施例3
每隔1 對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行一次Ar鼓泡，氣體流量為0.2 L/min，每次5分鐘。光合細(xì)菌菌 體濃度和培養(yǎng)基PH值變化如圖3 (a)和圖3 (b)所示。
圖4為四種條件下光合細(xì)菌產(chǎn)氫總量對(duì)比圖，從圖中可以看到，鼓泡條件下的光合細(xì) 菌產(chǎn)氫量明顯高于不鼓泡條件下的產(chǎn)氫量，其中間隔池鼓泡條件下產(chǎn)氫量最高，達(dá)到33 mmol。圖5為四種條件下光合細(xì)菌光能轉(zhuǎn)化效率和產(chǎn)氫得率對(duì)比圖，從圖中可以看到，間隔 池鼓泡條件下光合細(xì)菌的光能轉(zhuǎn)化效率和產(chǎn)氫得率要遠(yuǎn)高于不鼓泡條件下的數(shù)值，其中間 隔汕時(shí)光能轉(zhuǎn)化效率和產(chǎn)氫得率分別為18. 46 %和1.79 mol H2/mol glucose。而不鼓泡 條件下的光能轉(zhuǎn)化效率和產(chǎn)氫得率分別為4. 66%和0.46 mol H2/mol glucose。這說(shuō)明鼓 泡法可以強(qiáng)化光合細(xì)菌產(chǎn)氫，提高光合細(xì)菌產(chǎn)氫性能。 最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技 術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1. 一種利用鼓泡提高光合細(xì)菌產(chǎn)氫的方法，其特征在于將培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的光合 細(xì)菌菌懸液接種到滅菌后的培養(yǎng)基中，再裝入鼓泡式光生化反應(yīng)器內(nèi)，采用序批次方式培 養(yǎng)產(chǎn)氫；在培養(yǎng)產(chǎn)氫過(guò)程中，每隔3 12 h進(jìn)行一次鼓泡，氣體流量為0.2 L/min，每次5分 鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用鼓泡提高光合細(xì)菌產(chǎn)氫的方法，將培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的光合細(xì)菌菌懸液接種到滅菌后的培養(yǎng)基中，再裝入鼓泡式光生化反應(yīng)器內(nèi)，采用序批次方式培養(yǎng)產(chǎn)氫；在培養(yǎng)產(chǎn)氫過(guò)程中，每隔3～12h進(jìn)行一次鼓泡，氣體流量為0.2L/min，每次5分鐘。本發(fā)明采用向鼓泡式光生化反應(yīng)器內(nèi)鼓入Ar的方法增強(qiáng)光合細(xì)菌產(chǎn)氫性能，一方面起到了攪拌菌液、滿足底物和菌體的混合均質(zhì)要求，另一方面通過(guò)氣液之間的傳質(zhì)作用，將液相培養(yǎng)基中溶解的產(chǎn)物氣吹脫出來(lái)，減少產(chǎn)氫過(guò)程中的產(chǎn)物抑制作用，從而增強(qiáng)光合細(xì)菌的產(chǎn)氫性能。
文檔編號(hào)C12P3/00GK102134580SQ201110005740
公開(kāi)日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2011年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月12日
發(fā)明者丁玉棟, 葉丁丁, 屈曉凡, 廖強(qiáng), 朱恂, 李俊, 王宏, 王永忠, 陳蓉 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)