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作为光合细菌制氢过程中的关键影响因素,对光照条件的研究已经很多,比如光照强度对光合细菌制氢的影响,但暗间歇时长对光合细菌制氢影响的相关研究目前仍然很少。光合细菌利用葡萄糖或者小分子酸等物质进行代谢产氢,其必然存在最适暗间歇时长,来满足微生物的快速生长和短暂休整,因此对暗间歇时长的研究非常必要。同时,为了达到光照强度和暗间歇时长共同影响下的最佳产氢效果,设计实验对暗间歇时长与光照强度共同作用下的光合细菌制氢产氢情况进行研究。 本论文是在导师张全国教授主持的国家―863‖计划项目―生物制氢关键技术研究与示范‖的资助下完成的。本文以HAU-M1光合产氢细菌为研究对象,研究了2000lux光照强度下不同暗间歇时长对光合细菌制氢过程中光合细菌的生长以及累计产氢量的影响,同时也研究了暗间歇时长对产氢过程中还原糖、pH的影响,探讨了暗间歇时长一定时不同光照强度对光合细菌制氢过程中光合细菌的生长和产氢效果的影响,研究了一定光照强度下,光合细菌制氢的累计产氢量随着暗间歇时长增长的变化规律,细菌生长随着暗间歇时长增长的变化规律,也研究了固定暗间歇时长条件下,光合细菌制氢细菌生长和累计产氢量随着光照强度增长的变化规律,从经济性方面分析暗间歇时长和光照强度对光合细菌制氢的影响与可行性分析。结果如下: (1)在光合细菌制氢过程中,暗间歇时长可以影响光合细菌的生长及累计产氢量。在提供暗间歇时间的反应器中,光照时期细菌的生长速率要小于暗间歇时期细菌的生长速率,提供适宜暗间歇时间(暗间歇时长为6h)有利于光合细菌的生长,可以得到较高浓度的细菌从而提高产氢量,但暗间歇时间过长(暗间歇时长为12h和18h)会导致有机物主要被用于细菌生长,反应液酸化严重,反而会降低产氢量,也会导致光照不足,细菌生长产氢所需酶合成不够,抑制菌种生长,降低产氢量。当光照度为2000lux时,有利于光合生物制氢的最佳暗间歇时长为6h。 (2)暗间歇时长有利于光合细菌的生长及累计产氢量,同时累计产氢量也受光合细菌生长的影响,但光合细菌的生长情况不足以决定累计产氢量的大小。当暗间歇时长一定时,光合细菌制氢过程中细菌浓度随着光照强度的增大(1000lux-4000lux)而增大,累计产氢量随着光照强度的增大(1000lux-4000lux)而增大。当光照强度一定时,光合细菌制氢过程中细菌浓度随着暗间歇时长的增大(0h—18h)先增大(0h-12h)后减小(12h-18h),累计产氢量随着暗间歇时长的增大(0h—18h)先增大(0h-6h)后减小(6h-18h)。 (3)当暗间歇时长为12h、光照强度为1000lux时光合细菌制氢的光能利用率较高,但累计产氢量低。当暗间歇时长为6h、光照强度为2000lux时的累计产氢量较高,但光能利用率低。当暗间歇时长为6h、光照强度为2000lux时,既能保证最终累计产氢量保持在较高的水平,又能兼顾光能利用率,因此此时的光照条件下产氢效果最佳。