磁场对E.cloacae与E.aerogenes厌氧发酵产氢的影响-研究.pdfVIP

3.2.4 N-S 极磁场对两株细菌产氢过程中细菌生长的影响32 3.2.5 N-S 极磁场对两株细菌底物浓度的影响36 3.2.6 磁场作用下E.aerogenes 的生长动力学参数37 3.3 本章小结40 第4 章 磁场对E.cloacae 和E.aerogenes 作用机制的初探42 4.1 实验材料与方法42 4.1.1 实验材料与仪器42 4.1.2 分析方法42 4.1.3 实验设计45 4.2 结果与讨论46 4.2.1 N-S 极磁场对代谢产物的影响46 4.2.2 N-S 极磁场对脱氢酶活性的影响49 4.2.3 N-S 极磁场对E.cloacae 形貌上的影响53 4.2.4 N-S 极磁场对E.cloacae 和E.aerogenes DNA 序列的影响54 4.3 本章小结56 第5 章 结论与建议58 5.1 结论58 5.2 建议59 参考文献60 致谢68 V 磁场对E. cloacae 与E. aerogenes 厌氧发酵产氢的影响研究 第 1 章 前言 1.1 生物制氢 生物制氢技术是目前制氢领域的研究热点，基本可分为光合生物制氢法、暗 [1] 发酵制氢法两大类 。 （1）光合生物制氢技术 该技术可分为光解水生物制氢和光合细菌光降解有机物制氢。光解水生物制 氢主要为微藻与蓝细菌利用太阳能，并以水为原料，通过光合作用及产氢酶系， 将水分解为氢气与氧气。该方法对环境条件极为敏感，包括光强、温度、盐度、 气相组成和培养基营养组成等。在制氢过程中，生成的氧会对参与制氢的固氮酶、 吸氢酶和可逆氢酶造成毒害作用，因此研究过程中一般都要降低氧的生成。有研 [2] 究人员 发现，将微藻置于缺硫培养基中培养，可在一定程度上减轻氧对产氢的 抑制作用；而光合细菌需要利用有机物作为电子供体进行产氢代谢，与前者相比， 可利用更宽频谱的光能，可以以废水中的有机物作为底物，并且底物的转化效率 高，也不会产生抑制固氮酶活性的氧气。 （2 ）暗发酵制氢技术 与光生物制氢不同的是，暗发酵不需要光照条件即可使生物制备氢气，微生 物在厌氧条件下将有机物分解转化为氢。暗发酵制氢可分为纯菌种发酵制氢、多 种菌株协同暗发酵制氢和以活性污泥为代表的混合菌群的暗发酵制氢。能够发生 暗发酵制氢的微生物主要有一些兼性厌氧细菌、专性厌氧细菌以及少量好氧细菌， 如梭状菌属（Clostridium ）、类芽孢杆菌属(Paenibacillus) 、肠杆菌科 (Enterobacteriaceae)等。研究利用纯菌降解有机质进行产氢代谢，不仅能够实现 较高的产氢率，还能降解废水或固体废物中的有机质，从而缓解了污染物对环境 造成的危害，同时也有利于深入了解微生物的产氢机制，以寻找提高微生物产氢 率和底物转化效率的有效途径。如今研究的重点仍在于进一步提高菌种的产氢能 力，建立高效的反应器实现生物产氢的产业化目标。 利用暗、光发酵产氢微生物的优势和互补协同作用，产生了第三种微生物制 氢方法，即光-暗发酵耦合制氢技术。该技术又可分为暗-光发酵细菌混合培养生 物制氢和暗光发酵两步法生物制氢。 （1）暗-光发酵细菌混合培养生物制氢 将暗-光发酵微生物进行混合培养，使不同营养类型的细菌在同一个系统中 共存，创建高效混合培养厌氧发酵产氢体系，利用不同微生物功能上的互补以实 1 湘潭大学硕士学位论文 现产氢能力及底物转化范围与转化效率的提高。由于混合培养的两类微生物存在 种间和生长速率的差异，其启动和运行的实现仍存在困难。 （2 ）暗光发酵两步法生物制氢 该法