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影响暗发酵制氢因素的研究进展 钱卫东 ，王婷 1(陕西科技大学生命科学与工程学院，陕西 西安，710021)2(河南科技大学动物科技学院，河南 洛阳，471003) 摘 要 暗发酵制氢具有产氢能力高、速率快、持续稳定、原料来源广泛且成本低等特点，易于实现规模化生产 ， 已成为制氢领域 的研究热点。文 中主要介绍 了对暗发酵制氢高效、持续和稳定产氢有重要影响的影响因子，如 接种物、pH值、温度 以及水力停留时间(hydraulicretentiontime，HRT)。概述 了暗发酵制氢技术近年来 的研究现 状和其发展趋势 。 关键词 生物制氢技术 ，暗发酵 ，影响因素 氢被公认为是最有发展前景的可再生清洁能源 杆菌属 (Enterobacter)等。其 中，在厌氧混合发酵制氢 之一 ，是一种最具发展潜力 的化石燃料替代能源…。 过程中，产生 的氢气很容 易被耗氢 菌如 甲烷菌属 暗发酵生物制氢是利用厌氧发酵产氢细菌在厌氧条 (Methanogenus)、同型 乙酸菌属 (Homoacetogenicbac— 件下将有机物分解转化为氢气。此过程不需要光能 teria)和丙酸菌属 (Propionibacterium Orla—Jensen)等细 供应 ，能将产氢与有机物 的去除有机地耦合在一起 ， 菌消耗 。因此，为了提高产氢菌产氢气产量 ，接种 而且能够进行暗发酵产氢的微生物种类繁多 。暗发 物必须经过预处理来抑制耗氢菌的生物活性 ，同时要 酵制氢是一个非常复杂的过程易受多种因素影响，如 保持产氢菌的制氢能力。 目前对从天然接种物 中富 接种物、温度 、pH值和水力停 留时间 (hydraulicreten— 集产氢菌群进行预处理的方法主要包括 以下几种： tiontime，HRT)等。对这些因素 ，研究人员 已经进行 热 、酸、碱、暴氧、冻融 、氯仿、2一溴 乙烷磺酸钠 (2一 了大量相关研究 。本文试 图对前人的研究进展进行 bromoethanesulfonate，BESA)、碘丙烷等处理方法。 简要 的总结 ，为今后 的暗发酵生物制氢研究工作提供 热处理接种物已经被广泛用于暗发酵制氢 的启 科学依据及建议。 动过程 。热处理的温度一般在60～120。C，处理时 间为 15～300min 。接种物在经过热处理之后， l 接种 物 许多产氢菌能形成芽孢 ，如放氢梭菌属 、芽孢杆菌属 暗发酵产氢微生物主要是指一些在无光照条件 和热解糖梭菌 (Thermoanaerobacterium) ，而不能形 下通过分解有机物来获得放氢能量 的微生物 。这些 成芽孢 的甲烷菌则被杀死 ，从而使产氢菌得到富集。 微生物广泛存在于土壤、污泥 、沼泽、热泉甚至动物 胃 虽然热处理被广泛用于富集产氢菌群并且显著提高 中，可以分解有机物放出氢气。因此 ，在混合培养系 了氢气产量 ，然而值得注意 的是 ，该方法也具有局 限 统 中，用于产氢的接种物来源广泛。到 目前为止 ，用 性。一方面，虽然热处理能完全杀死 甲烷菌 ，但是 同 于发酵制氢的混合菌群主要来源于厌氧消化污泥、活 时也降低了接种物中的微生物多样性 ，其中许多不能 性污泥、好氧堆肥、土壤、湖泊沉积物 、海洋潮汐污泥 产生芽孢的产氢菌也同样被杀死 ，如埃希氏肠杆菌属 等 自然环境中 。能够进行暗发酵产氢 的微生物种 和枸橼酸杆菌属 (Citrobacter) ，这直接 导致产氢效 类繁多，包括一些专性厌氧细菌、兼性厌氧细菌及少 率降低 ¨ 。另一方面，由于某些同型乙酸菌在热应 量好氧细菌，例如放氢梭菌属 (Clos