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氢能是未来理想的绿色能源之一,采用传统的制氢方法需造成大量的资源浪费,研究开发生物制氢的方法已成为广泛关注的课题。本文首先采用光合菌群秸秆发酵产氢,系统考察了不同玉米秸秆预处理方法对产氢的影响,创新研究了固定化光合菌群在秸秆水解液中的产氢效能,其次初步探讨了光合菌群在连续流管式反应器的产氢特性。以光合菌群为产氢菌源,以分别经氢氧化钠、盐酸和蒸汽爆破处理的玉米秸秆水解液为底物,考察了不同氢氧化钠和盐酸的质量浓度、固液比、活性炭投加量、pH值、水解时间、水解温度和蒸汽爆破时间等因素对产氢的影响。结果表明,经氢氧化钠处理的秸秆水解液产氢效果较好,其产氢量和平均产氢速率随固液比的减小而增加,随氢氧化钠浓度、活性炭投加量、pH值、水解时间和水解温度先增加后减小。氢氧化钠浓度为0.4%,固液比1:12,活性炭投加量6%,pH值6.5,水解时间l0min,水解温度90 ℃,此时产氢量达到最高为536mLH2/(L-培养基),平均产氢速率为7.44mLH2/(L-培养基.h)。经盐酸处理的秸秆水解液产氢效果次之,产氢量和平均产氢速率随固液比的减小而增加,随水解温度先减少后增加再减少,随盐酸浓度、活性炭投加量、水解时间和pH值先增加后减少。当盐酸浓度1.2%,固液比1:12,pH值5.5、水解时间30 min,水解温度120℃,达到最高产氢量为378 mLH2/(L-培养基),最大平均产氢速率为5.25 mLH2/(L-培养基·h)。经蒸汽爆破处理的水解液产氢效果较差,其最高产氢量只有180 mLH2/(L-培养基)。研究了固定化光合菌群利用秸秆水解液的产氢效能,考察菌液浓缩倍数、菌液包埋量、包埋粒径、海藻酸钠浓度、CaCl2浓度、光照强度,铵离子浓度和氮源8个因素对产氢的影响。结果表明,产氢量随菌液浓缩倍数、CaCl2浓度的增加而增大,随海藻酸钠浓度、包埋粒径的增加而减小,随菌液包埋量、光照强度和铵离子浓度的增加先增高后降低。当菌液浓缩0.5倍、菌液包埋量4mL/(10mL菌悬液)、包埋粒径2.5 mm、海藻酸钠浓度1.5%、CaCl2浓度10%、光照强度7000 lux,铵离子浓度3 g/L,氮源为磷酸铵时,产氢量为643 mLH2/(L-培养基),高于游离态细菌产氢量。采用连续流管式反应器进行光合菌群连续产氢实验。结果表明,积累产氢量随葡萄糖浓度和NH4C1浓度呈现先升高后降低的趋势。当葡萄糖浓度5 g/L、NH4Cl浓度1 g/L,连续运行72h,积累产氢量为3418mL,平均产氢速率6.78mLH2/(L-培养基·h),最高氢气浓度可达58%。