微藻生物质暗发酵和光发酵耦合产氢气以及联产甲烷的机理研究
微藻生物质暗发酵和光发酵耦合产氢气以及联产甲烷的机理研究【摘要】:化石燃料的过度利用导致了日趋严重的能源危机和环境污染。氢气的能量密度高、燃烧产物清洁,是一’种理想的二次能源载体。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TQ116.2
【目录】:
- 致谢5-7
- 前言7-8
- 摘要8-10
- Abstract10-18
- 1 绪论18-34
- 1.1 能源18-20
- 1.1.1 能源与环境18-19
- 1.1.2 氢能的特点19-20
- 1.2 氢能的制取技术20-21
- 1.3 微生物制氢21-31
- 1.3.1 暗发酵21-24
- 1.3.2 光发酵24-25
- 1.3.3 光解水25-26
- 1.3.4 不同制氢方法的比较26-27
- 1.3.5 发酵制氢工艺的进展27-30
- 1.3.6 发酵制氢的原料30-31
- 1.4 微藻生物质发酵制氢的技术难点31
- 1.5 本文研究目的和内容31-34
- 1.5.1 本文的研究目的31-32
- 1.5.2 本文的研究内容32-34
- 2 实验仪器与方法34-56
- 2.1 菌种的分离和培养34-37
- 2.1.1 微生物培养基的配制34-35
- 2.1.2 微生物培养基的成分35-36
- 2.1.3 微生物的分离和培养36-37
- 2.2 发酵系统及实验设备37-41
- 2.2.1 发酵系统37-38
- 2.2.2 实验设备38-41
- 2.3 分析测试41-54
- 2.3.1 水分、TVS以及灰分的测试方法41-42
- 2.3.2 蒽酮硫酸法测试总糖水化合物和还原糖42-43
- 2.3.3 DNS法测试还原糖43-45
- 2.3.4 Lowry法测试蛋白质45-46
- 2.3.5 生物质其他成分的测试方法46-47
- 2.3.6 气相成分的测试方法47-49
- 2.3.7 液相成分的测试方法49-54
- 2.4 数据的分析与计算54-56
- 3 谷氨酸暗发酵和光发酵耦合产氢气联产甲烷的机理研究56-65
- 3.1 引言56-57
- 3.2 实验方案57-59
- 3.2.1 菌种57
- 3.2.2 沸石57-58
- 3.2.3 发酵58-59
- 3.2.4 沸石吸附铵离子的再利用59
- 3.3 谷氨酸暗发酵产酸及沸石除铵处理59-61
- 3.4 经过沸石处理的谷氨酸暗发酵尾液光发酵产氢气的特性61-62
- 3.5 谷氨酸光发酵尾液联产甲烷的特性62-63
- 3.6 谷氨酸发酵联产氢气和甲烷的能量转化效率63-64
- 3.7 本章小结64-65
- 4 海藻糖暗发酵和光发酵耦合产氢气联产甲烷的机理研究65-78
- 4.1 引言65-66
- 4.2 实验方案66-67
- 4.2.1 菌种66
- 4.2.2 预处理和发酵66-67
- 4.3 海藻糖的预处理和水解67-71
- 4.3.1 微波加热辅助稀酸预处理67-70
- 4.3.2 酶水解70-71
- 4.4 海藻糖的暗发酵产氢气的特性71-73
- 4.5 海藻糖暗发酵尾液光发酵产氢气的特性73-74
- 4.6 海藻糖光发酵尾液联产甲烷的特性74-75
- 4.7 海藻糖发酵联产氢气和甲烷的能量转化效率75-77
- 4.8 本章小结77-78
- 5 节旋藻暗发酵产氢气模式的比较78-91
- 5.1 引言78-79
- 5.2 实验方法79-80
- 5.2.1 微藻和菌种79
- 5.2.2 预处理和发酵79-80
- 5.3 节旋藻的生物质成分和理论分析80-81
- 5.4 节旋藻异相暗发酵产氢气的特性81-85
- 5.4.1 不同预处理方法对节旋藻异相暗发酵产氢气的影响81-82
- 5.4.2 节旋藻驯化后的产氢细菌对异相暗发酵产氢气的影响82-83
- 5.4.3 节旋藻浓度对异相暗发酵产氢气的影响83-84
- 5.4.4 异相暗发酵尾液中的液相可溶代谢产物84-85
- 5.5 节旋藻自相暗发酵产氢气的特性85-87
- 5.6 节旋藻异相暗发酵和自相暗发酵产氢气的比较87-89
- 5.7 本章小结89-91
- 6 节旋藻暗发酵和光发酵耦合产氢气的特性91-99
- 6.1 引言91
- 6.2 实验方法91-92
- 6.2.1 微藻和菌种91
- 6.2.2 预处理和发酵91-92
- 6.3 微波加热辅助稀酸预处理对节旋藻还原糖产率的影响92-93
- 6.4 节旋藻暗发酵产氢气的特性93-94
- 6.5 节旋藻暗发酵尾液的沸石处理以及光发酵产氢气的特性94-96
- 6.6 文献比较和理论计算96-98
- 6.7 本章小结98-99
- 7 微拟球藻发酵联产氢气和甲烷的特性99-120
- 7.1 引言99-100
- 7.2 实验方法100-102
- 7.2.1 微藻和菌种100
- 7.2.2 预处理和发酵100-102
- 7.3 微波加热辅助稀酸预处理对微拟球藻还原糖产率的影响102-106
- 7.4 微拟球藻暗发酵产氢气的特性106-111
- 7.5 微拟球藻暗发酵尾液光发酵产氢气的特性111-112
- 7.6 微拟球藻联产甲烷的特性112-116
- 7.7 微拟球藻发酵联产氢气和甲烷的能量转化效率116-118
- 7.8 本章小结118-120
- 8 小球藻发酵联产氢气和甲烷的特性120-133
- 8.1 引言120-121
- 8.2 实验方法121-122
- 8.2.1 微藻和菌种121
- 8.2.2 预处理和发酵121-122
- 8.3 小球藻的预处理和暗发酵产氢气的特性122-126
- 8.3.1 小球藻的成分和预处理122-123
- 8.3.2 小球藻的暗发酵产氢气的特性123-126
- 8.4 小球藻暗发酵尾液光发酵产氢气的特性126-128
- 8.5 小球藻联产甲烷的特性128-130
- 8.6 小球藻发酵联产氢气和甲烷的能量转化效率130-132
- 8.7 本章小结132-133
- 9 小球藻半连续流发酵中细菌菌群变化对代谢产物的影响133-145
- 9.1 引言133
- 9.2 实验方法133-134
- 9.2.1 微藻和菌种133
- 9.2.2 半连续流发酵实验133-134
- 9.2.3 细菌菌群的16S rRNA测试134
- 9.3 半连续流发酵中细菌菌群的分析和比较134-139
- 9.4 半连续流发酵中细菌菌群变化对产氢气的影响139-140
- 9.5 半连续流发酵液中细菌菌群变化对可溶液相代谢产物的影响140-144
- 9.6 本章小结144-145
- 10 小球藻和木薯淀粉混合发酵联产氢气和甲烷的特性145-159
- 10.1 引言145
- 10.2 实验方法145-147
- 10.2.1 生物质原料和菌种145-146
- 10.2.2 预处理和发酵146-147
- 10.3 预处理对混合生物质暗发酵产氢气的影响147-150
- 10.4 碳氮摩尔比对混合生物质暗发酵产氢气的影响150-153
- 10.5 混合生物质暗发酵尾液光发酵产氢气的特性153
- 10.6 混合生物质联产甲烷的特性153-156
- 10.7 混合生物质发酵联产氢气和甲烷的能量转化效率156-158
- 10.8 本章小结158-159
- 11 全文总结159-164
- 11.1 主要研究成果159-161
- 11.2 主要创新点161-162
- 11.3 研究展望162-164
- 参考文献164-183
- 作者简历183-186
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