[發明專利]一種光合細菌連續反應制氫方法

有效

• 申請號: 201410317896.6
• 申請日: 2014-07-07
• 公開（公告）號: CN104031834A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 呂永康;劉玉香;孫明星
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C12M1/38
• 分類號: C12M1/38;C12M1/34;C12M1/12;C12M1/02;C12M1/107
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 戎文華

技術領域

本發明涉及一種光合細菌連續反應制氫方法，尤其是一種采用光合細菌連續制氫反應裝置進行菌體培養和反應產氫的方法。

背景技術

隨著化石能源的不斷消耗及其長期使用造成的環境污染問題的日趨嚴重，人類將面臨十分嚴重的能源危機和環境惡化。氫氣的熱值高，燃燒反應速度快，釋放能量后產生水且可再生，因此被公認為一種清潔綠色能源。目前，制氫氣的方法主要有電解水制氫、化學制氫、生物制氫等，與其它制氫方法相比，生物制氫耗能低、污染少、反應條件溫和等優點。由于光合細菌產氫速度快，能量利用率高、可利用的光譜范圍廣，因而相關研究比較多。

現有利用光合細菌產氫的方式有分批式、半連續式和連續式。由于分批式和半連續式產氫的方法存在有產氣量小、產氣速率低和底物利用率低等問題，所以目前主要采用連續制氫的方法?，F有的光合細菌制氫方法，一部分將菌種的培養和產氫相分離，一部分將菌體培養與菌體產氫有機結合起來。將菌體培養與菌體產氫有機結合起來可以保證產氣的穩定性，提高產氫速率。但是，一部分光合細菌的生長培養基和產氫培養基不同，而且生長培養基不利于光合細菌，因此，將菌體培養和菌體產氫相結合，會導致大量的生長培養基進入反應器與產氫培養基相混合，使得光合細菌的產氫效率下降。而且，現存的連續制氫裝置仍存在不少問題。

公開號為CN202415545U公開了“一種連續流式微生物發酵制氫裝置”，由原料池、蠕動進料泵、發酵反應器、NaOH?反應器、氣體干燥器、氣體流量計、儲氣裝置串聯組成，所述的發酵反應器內設有攪拌器，發酵反應器的廢液出口通過蠕動出料泵與廢液收集池連接，在所述的發酵反應器的底部設有微濾膜。該裝置實現了連續、高效制氫的目的。但是，采用該裝置連續制氫時，發酵廢液直接排入廢液收集池，未進行回流重復發酵，導致一部分底物直接流失，降低了底物的利用率。同時，該裝置缺乏控溫裝置，無法保證發酵液溫度處于微生物高效制氫的溫度范圍。

公開號為CN101538587B公開了“一種光合細菌連續制氫的方法和裝置”。?其所述方法為分步法光合細菌連續制氫，包括菌體培養和發酵產氫兩個階段：光合細菌及其生長培養基經過增殖培養后，當培養后的菌體濃度OD_660?nm?達到1.5?～?2.0?時，按體積計，1/10?～?3/10?菌液總量的菌液通過回流與光合細菌生長培養基混合重新進行增殖培養，而其余菌液則與產氫底物混合后再進行發酵產氫。采用的裝置由依次串連的菌體培養箱、菌料混合箱和光合產氫反應器三部分組成。菌體培養箱的作用在于：采用連續培養裝置，為光合產氫反應器提供連續穩定的菌體供應。菌料混合箱的作用在于：將培養到處于對數增殖期的菌體與產氫底物進行充分混合，盡可能減少空氣引入對菌體造成的抑制，并完成對混合菌液的酸堿度pH?值進行調整，保證菌液pH?值在6.8?～?7.2?范圍之內。光合產氫反應器的作用在于：為光合細菌的產氫提供所需要的光照、溫度外界條件，使光合細菌將底物發酵轉化為氫氣，為了提高產氫量，也可以在此增加攪拌。菌體培養箱、菌料混合箱和光合產氫反應器分別作為獨立的部分而依次串連。菌體培養箱、菌料混合箱和光合產氫反應器作為一個整體存在，將整體的內部空間隔離成三個空間依次作為菌體培養箱、菌料混合箱和光合產氫反應器。沿水平方向，將整體的內部空間隔離成相通的或各自獨立封閉的三個空間，其中可通過至少兩塊交錯的隔板將整體空間隔離成相通的三個空間。采用該發明的方法和裝置制氫時，7/10?～?9/10的箘液與產氫底物混合進行產氫，導致菌液中含有的大量生長培養液與產氫底物混合，但是生長培養基并不利于光合細菌產氫，甚至對部分光合細菌產氫有抑制作用，因此會導致產氫效率的下降。光合反應器內的剩余物料直接從排污口排出，使得反應器內的光合細菌隨著剩余物料也被排出，造成了光合細菌的流失，對維持反應器內光合細菌的數量造成了困難，同時也浪費了一部分底物，降低了底物的利用率。