含纤维素类生物质的生物制氢.pdfVIP

第27卷第7期 太阳能学报 V01．27．No．7 2006年7月 ACIAENERGIAESOLARISSINICA Jul．，2006 含纤维素类生物质的生物制氢 杏 艳1，赵金安1’2，樊耀亭1，侯红卫1，刘宝敏1 (1．郑州大学化学系，郑州450052；2．平顶山工学院，平顶山467044) 摘要：首次报道了以消化污泥为天然产氢菌源，以含纤维素类生物质(脱油花生饼和棉籽饼)为底物，通过批式 试验实现生物制氢的研究结果。系统考察了菌种来源、底物预处理、培养时间、发酵反应温度等因素对含纤维素类 生物质(脱油棉籽饼和花生饼)产氢能力的影响，考察了液相发酵末端产物组成随培养时间的变化规律。实验结果 表明，在脱油花生饼和棉籽饼初始浓度分别为80∥L和100∥L的条件下，经稀盐酸预处理后二者的产氢能力分别从 分别提高了54．9％和66．7％。生物气的主要组成为氢气和二氧化碳，发酵液的主要组成为乙醇、乙酸和丁酸，整个 发酵产氢过程没有检测到有意义的甲烷气体存在。 关键词：生物制氢；厌氧发酵；纤维素类生物质；脱油花生饼和棉籽饼 中图分类号：X172 文献标识码：A 显优势[5]。但迄今为止，生物制氢处理的对象主要 0 引 言 为含糖和淀粉类碳水化合物的有机废水，对于含纤 氢气作为清洁能源燃料，具有清洁、高效、经济、 维素类生物质的生物制氢，例如农副产品下脚料、农 环保的特点，在未来的氢能发电、氢燃料电池、氢能 作物秸秆等的生物制氢研究则甚少报道。由于该类 电动汽车以及航空航天等领域具有重要用途。此 生物质结构复杂，用传统的发酵制氢方法并不能直 外，氢气作为基本的工业原料，也广泛应用于石油化 接将其转化为氢气，例如：当以牛粪堆肥为菌源时， 工、电子工业、有机合成、合成氨工业及食品加工等 粗玉米秸秆和麦草秸秆的产氢能力(以累积产氢量 领域。虽然人们可通过热化学分解、电解水、水煤气 表示)分别只有2．68InL，g和o．5II“毋刨；T．Noike等 转化和石油裂解等方法获得氢气，但这些方法经济 用发酵豆饼为菌源，以稻糠、麦麸、豆渣废弃物为底 性差。与上述制氢方法相比，发酵生物产氢反应条 物的产氢研究中，产氢能力也很低旧·。 件温和、能耗低，且生物气成分简单(仅生成氢气和 我国是传统的农业大国，生物质资源极为丰富， 二氧化碳)，分离提纯容易，体现了清洁能源生产、资 除少量被用作饲料外，大多被废弃或焚烧，不仅造成 源再生与可持续发展的良好结合，近年来已成为能 资源的浪费，也造成重要的环境污染问题。如能将 源、环境、化学、生物多学科交叉和聚焦的热点研究 领域卜4。 这些可再生的生物质资源转化为氢能，不仅可以减 产氢生物主要包括光合生物(厌氧光合细菌、蓝 少由于生物质废弃物的堆积、焚烧所造成的环境污 细菌和绿藻)、非光合生物(严格的厌氧菌、兼性厌氧 染问题，还可降低人们对化石矿物燃料等一次性资 菌和好氧细菌)以及古细菌类群，其中最具实际意义 源的依赖程度。 的是天然混合厌氧产氢菌属。与光合生物制氢相 对于含油脂类的生物质，例如脱油棉籽饼和花 比，厌氧发酵制氢不需要提供特殊的光源，制氢工艺