玉米秸秆厌氧发酵制氢试验研究.pdfVIP

一．200!年11月 第六届全国氢能学术会议文集 上海 玉米秸秆厌氧发酵制氢试验研究 任保增“，’李扬1，胡庆丽1，樊耀亭2 450052) (1．郑州I大学化学工程学院，郑州450002；2．郑州大学化学系，郑州I 1前言 近年来，随着人们对能源需求的剧增，石油价格持续攀升，能源短缺和环境污染问题已对我国经济的 可持续发展带来严峻的挑战。而氢气作为一种清洁的可再生能源已越来越得到人们的重视。相对于其它燃 料，氢气的燃烧产物对人类和环境是无害的。氢气代替石油作为能源的时代已为期不远。 本文以牛粪堆肥作为天然厌氧微生物来源，以玉米秸秆作为菌种培养的底物，研究了产氢菌种的富集 方法、培养方式和驯化条件。 2试验部分 2．1实验原料 实验所用菌种来源于郑州郊区养牛场的牛粪堆肥。牛粪堆肥使用前已经过预处理，以抑制耗氢微生物 和病源微生物的生物活性，使产氢微生物得到富集。产氢菌源的处理：牛粪堆肥后经高温杀菌并曝气，驯 化培养后使用。 2．2试验方法 取培养液、牛粪堆肥和水按一定配比加入有效容积为5升的反应器中，进行密闭处理，用N：吹净反 应体系中的氧气。用稀酸或碱调节反应体系pH值在5．0±1，以恒温水浴维持反应体系在36+l℃。定时测 量产气量，分析气相产物中氢气的浓度，以及液相中挥发性脂肪酸和醇的浓度 2．3菌种预处理方式 为了富集产氢菌，我们对天然菌源采取煮沸一曝气相结合的方法进行处理，进而使产氢菌得到富集， 并使产甲烷菌和其它病源微生物得到抑制。 3结果与讨论 3．1秸秆初始浓度对产氢能力的影响 在固定实验条件为：发酵温度36-t-1℃， r／min的情况下，秸秆初始浓 反应pH值5．4，搅拌转速100 度对产氢能力和产氢速率的影响，结果如图1所示。由产氢速率曲线可以看出，在初始浓度3一15∥l的范 围内，随着底物浓度的增加产氢速率急剧升高，在15—20∥l这个阶的产氢速率基本维持恒定。 2000 O O 1500 0 加坫m0 嘲1000÷ 扣 00 斛蝴嫡k ^立．_[＼-【目v 蠼500 鼎 ^3／．[m)R涩蛹 0 M∞∞o0 0 ’}L 2 4 6 8 101214161820 0 5 10 15 初始浓度(g／1) 浓度(g／1) 图1．初始浓度对产氢能力和产氢速率 图2．液相发酵产物组成 大学(211工程)能源材料与技术资助项目 2005年11月 第六届全国氢能学术会议文集 上海 3．2产氢微生物的代谢特性 在固定实验条件：发酵温度36+1。C，反应pH值5．4，搅拌转速100 r／min，初始浓度10鲋的情况下， 产氢微生物的代谢特性如图3。从表3(秸秆液相发酵的主要末端产物)可以看出，在5升反应器中玉米 秸秆发酵产氢的末端液相产物主要有：乙醇、乙酸、丁酸：气相产物有H2和CO：，检测中没有发现甲烷。 由图还可看出，当秸秆的初始