维生素类添加剂对农作物秸秆光合生物制氢工艺的影响研究

• 作 者: 周楠
• 出 处: 河南农业大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 维生素类添加剂 光合细菌 生物制氢 农作物秸秆

随着化石能源的不断消耗以及使用化石能源对环境造成污染等问题日益突出,氢能作为一种十分理想的清洁能源,开发和利用氢能成为世界的焦点。我国是农业生产大国,在农业生产、城市绿化中,产生了大量的生物质废弃物,如秸秆、树叶、畜禽粪便等。这些废弃物的处理不仅会对环境造成负担,而且会造成大量的资源浪费。生物制氢可以以生物质为原料,通过产氢菌的代谢将其转化为氢气,有效的将废弃物处理和可再生能源的生产有机结合起来。本文以玉米秸秆作为产氢原料,HAU-M1光合菌群为产氢细菌,对光合细菌的生长情况以及产氢过程中发酵液的p H值、还原糖浓度、累积产氢量和液相末端产物进行了分析,研究分别添加不同浓度的维生素B1、B3、B6三种维生素添加剂对光合生物制氢的影响,得到最佳的产氢条件,为进一步研究开发农作物秸秆光合生物制氢工艺技术提供科学参考。结果表明:(1)维生素B1对光合菌群HAU-M1的生长和产氢特性有一定的影响。当维生素B1添加量为50 mg/L时,光合细菌生长情况最好,细菌干重最大值为1.005±0.014 g/L,比对照组提高4.6%;维生素B1添加量为50 mg/L时,氢气累积产量达753.87±13.86 m L,比对照组显著提高了43.8%,对光合细菌产氢的促进效果最好;显见,维生素B1对HAU-M1光合细菌生长及农作物秸秆光合制氢具有明显的促进作用。(2)维生素B3对光合菌群HAU-M1的生长和产氢特性有明显的影响。在一定浓度范围内,添加维生素B3可促进光合细菌的生长,过量会降低细菌浓度,过少则促进作用不明显。当维生素B3添加量为100 mg/L时,细菌干重达到最大值为0.997±0.013 g/L,比对照组提高4.2%,最有利于光合细菌的生长。在一定浓度范围内,添加维生素B3对光合菌群HAU-M1的产氢特性具有促进作用,可延长光合细菌产氢周期,但浓度过高会抑制产氢。当维生素B3添加量为100 mg/L时,HAU-M1光合细菌累积产氢量达到674.97±9.22 m L,比对照组显著提高了26.2%,因此,该添加量为光合生物制氢工艺最佳条件。(3)维生素B6对光合菌群HAU-M1的生长和产氢特性有一定的促进作用。当维生素B6添加量为150 mg/L时,细菌干重达到最大值为1.016±0.009 g/L,比对照组提高4.9%,是光合菌群HAU-M1生长的最佳维生素B6添加量。添加适量的维生素B6对光合细菌产氢具有显著促进作用,随着维生素B6添加量在0~250 mg/L范围内增加,累积产氢量呈先增加又减少的变化规律,由于光合菌群HAU-M1对维生素B6的需求量范围较广,在该范围内均有促进作用,当维生素B6添加量为200 mg/L时,HAU-M1光合细菌累积产氢量达到最大为753.95±10.21 m L,比对照组显著提高了43.6%,表明维生素B6有利于农作物秸秆光合生物制氢。