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生物發酵制氫工藝參數

2015-01-29 點擊數:1420
影響生物發酵制氫反應器工藝運行的因素很多,例如溫度、溶液的pH值、底物、水利停留時間等。

(1)溫度
溫度影響生物發酵細菌產氫代謝的速度,不同妨礙襖產氫細菌的產氫溫度存在較大差異。研究結果表明,大部分發酵產氫菌屬于嗜溫菌,目前還沒有常溫發酵產氫菌的報道;而高溫發酵產氫菌的報道也很少,最高的溫度為55℃時,可以達到較好的產氫效果。

(2)pH值
溶液的pH值是影響生物發酵制氫工藝的重要參數之一,原因是pH值對細菌微生物的代謝會造成影響,直接影響到產氫微生物細胞內部氫化酶的活性、細胞的氧化還原電位、代謝產物的種類和形態、基質的利用性。大部分的研究報道表明,生物發酵微生物通常在弱酸性的條件下,可以發揮較高的產氫效率。pH值的高低直接影響到代謝的產物,當pH值較高時,發酵代謝產物以酸類為主,當pH值較低時,發酵代謝產物主要是酮類和醇類。乙醇型發酵最佳的產氫pH值為 4.2~4.5,丁酸型的發酵最佳產氫pH值為6.0~6.5。

(3)底物
底物對生物發酵制氫效率的影響是很明顯的,理論研究時所采用的底物通常有葡萄糖、蔗糖、淀粉、纖維素等,這些碳水化合物分子結構比較簡單。而以有機廢棄物作為底物的生物發酵制氫就變得非常復雜,廢水的來源不同,底物的成分就會千差萬別。對于利用有機廢棄物進行生物發酵制氫,首先對這些成分復雜的廢棄物進行預處理;使廢棄物中的有機物可以或者易被產氫微生物所利用,通常的預處理方法有5種,即超聲波震蕩處理、酸處理、滅菌處理、凍融處理和添加甲烷菌抑制劑。研究結果表明,凍融和酸處理的產氫效果最好,其次是滅菌處理。底物中無機營養元素對發酵制氫菌細胞的生產是必須的,無機營養元素的添加可以直接影響生物發酵制氫的進程,例如Fe,作為細胞內酶活性重心的重要組成部分,可以維持生物大分子和細胞結構的穩定性,氫化酶的活性隨著鐵的消耗而下降;鐵也是鐵氧化還原蛋白的重要組分。

(4)水利停留時間 
如果采用連續型發酵產氫裝置,水利停留時間就成為很重要的影響因素。由于發酵制氫反應器的類型不同,水利停留時間會存在差異,通常情況下,水利停留時間為2~24h。
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