小于初始温度为30℃和24℃的系统10h以后累积热量迅速增加26h累积热量最大为7.22 kJ。
初始温度为30℃和24℃的系统累积热量小于初始温度为27℃的系统分别是6.58 kJ和5.24 kJ而初始温度为33℃的系统累积热量最小。
即不同初始温度下光合细菌进行产氢实验系统累积热量都会发生不同程度的变化但累积热量的变化率并不随初始温度的增加或减少而呈现规律性的变化累积热量的大小顺序依次为初始温度为27℃、30℃、24℃、33℃的系统。
由图还可以看出初始温度为24℃和27℃的系统有热量累积的系统产氢量都大于无热量累积的系统而初始温度为30℃和33℃的系统有热量累积的系统产氢量反而小于无热量累积的系统。
初始温度为24℃时有热量累积的系统产氢量与无热量累积的系统产氢总量相差不多仅差34mL初始温度为27℃的系统热量累积的影响使产氢量增加的最多为304 mL初始温度为30℃和33℃的系统热量累积的影响使产氢量分别减少了152mL、120 mL。
说明光合细菌产氢时初始温度较低不能满足细菌生长活动所需要的最佳温度时累积热量增加系统温度升高有助于其新陈代谢活动有利于产氢量的增加但是在比较合适的初始温度时系统累积热量反而不利于系统产氢。
3.2 不同光照强度累积热量对产氢量的影响 3004005006007008009001000500100020003000光照强度/Lx产氢量/mL0123456789102468101214161820222426时间/h热量/kJⅠⅡ500Lx1000Lx2000Lx3000Lx 图3 光照强度不同累积热量对产氢量的影响 Fig.3 Influence of heat accumulation on the hydrogen production yields 光合细菌产氢时不同光照强度累积热量有非常显著的变化如图2所示。
在光照强度为500Lx、1000Lx、2000Lx和3000Lx时累积热量随光照强度增加而增加。
其中光照强度为500Lx时累积热量最小为3.19kJ光照强度为1000Lx和2000Lx的系统累积热量相差不大光照强度为3000Lx的系统热量累积最大为8.69 kJ。
说明光照强度越大光合细菌生长代谢越迅速累积的热量越多系统温度升高得越快。
不同的光照强度下有热量累积的系统产氢量都大于无热量累积的系统。
光照强度500Lx时有热量累积的系统产氢量与无热量累积的系统产氢总量相差不大仅差70mL。
光照强度1000Lx和2000Lx时Ⅰ、Ⅱ两系统的产氢量都比较大光照强度1000Lx时Ⅰ、Ⅱ两系统的产氢量分别是728mL和512mL有热量累积的系统产氢量比无热量累积的系统http://www.paper.edu.cn -5- 中国科技论文在线多216 mL光照强度为2000Lx时Ⅰ、Ⅱ两系统的产氢量分别是837mL和619mL有热量累积的系统产氢量比无热量累积的系统多218 mL光照强度为3000Lx时热量累积对产氢量的影响最大有热量累积的系统产氢量比无热量累积产氢量多242mL。
即由于热量累积的影响光照强度为3000Lx时产氢量增加的最大其次是光照强度为2000Lx和1000Lx的系统而光照强度为500Lx时产氢量增加最少这与累积热量的大小成一致的变化规律说明光合细菌产氢在光照强度为500Lx3000Lx范围内光合细菌新陈代谢的一系列活动造成热量累积都有助于产氢量的增加并且累积热量越多产氢量增加的也越大。
另外2000Lx和3000Lx的产氢量相差甚微从节能和经济角度考虑一般实验选取光照强度为2000Lx。
3.3不同接种量累积热量对产氢量的影响 3004005006007008009005102050接种量产氢量/mL01234567892468101214161820222426时间/h热量/kJⅠⅡ5102050 图4 接种量不同累积热量对产氢量的影响 Fig.4 Influence of heat accumulation on the hydrogen production yields 由图4可知体积比为5、10、20、50接种时接种量20的系统累积热量最大为7.75 kJ其次是接种量为10的系统累积热量为7.22 kJ而接种量为5和50的系统累积热量较小分别是5.24 kJ、6.54 kJ。
由图还可以看出接种量不同时有热量累积的系统产氢量都大于无热量累积的系统。
5接种时可能因为活菌数目较少葡萄糖不能被充分利用产氢量相对较少Ⅰ、Ⅱ的产氢量分别是419mL、376mL有热量累积的系统产氢量比无热量累积的系统多43 mL。
10接种和20接种时有热量累积的系统产氢量分别是808mL、848mL无热量累积的系统产氢量分别是719mL、745 mL热量累积使产氢量分别增加了89 mL、103 mL50接种热量累积的影响使产氢量仅增加了30 mL可能是因为接种量高时反应容器内的浓度较大产氢体系颜色较深从而使光线的穿透率下降导致光合细菌酶活性随之降低所以产氢量增加的较少。
即在550接种的范围内累积热量的影响下产氢量增加的顺序为20、10、5、50。
4.结论 光合细菌产氢时初始温度小于27℃的系统系统温度较低不能满足细菌生长活动所需要的温度条件热量累积使系统温度升高有助于细菌的新陈代谢活动初始温度为27℃http://www.paper.edu.cn -6- 中国科技论文在线的系统热量累积使产氢量增加了304 mL初始温度大于30℃的系统热量累积反而不利于系统产氢初始温度为30和33℃的系统热量累积使产氢量分别减少了152mL、120 mL光照强度在500Lx3000Lx范围内累积热量都有助于产氢量的增加并且光照强度越大光合细菌生长代谢越迅速累积热量越多系统温度升高得越快产氢量增加的也越多550接种时累积热量也有助于产氢量的增加其中5、10和20接种的系统产氢量分别增加了43 mL、89 mL和103 mL50接种产氢量仅增加了30 mL可能是因为接种量高反应容器内的浓度较大产氢体系颜色较深从而使光线的穿透率下降导致光合细菌酶活性随之降低所以产氢量增加的较少。
参考文献 1 Ghirardi M LZhang LLee J Wet al. Microalgaea greensource of renewable H2 J. Trends Biotechnol.200018506–511. 2 张全国师玉忠张军合.太阳光谱对光合细菌生长及产氢特性的影响研究J. 太阳能学报200728101135 – 1139. 3 Ilgi Karapinar Kapdan Fikret Kargi. Bio-hydrogen production from waste materialsJ. Enzyme and Microbial Technology200638569-582. 4 张军合张全国杨群发.光照度对猪粪污水条件下红假单胞菌光合产氢的影响J.农业工程学报2005219134-136. 5 郑先军张占晓孙永旭等. 光合细菌产氢及其影响因素J. 郑州轻工业学院学报200621412-15. 6 朱核光赵琦琳史家梁. 光合细菌Rhodopseudomonas产氢的影响因子的试验研究J. 应用生态学报199782:194-198. 7 杨素萍赵春贵李建波等. 高效选育产氢光合细菌的研究J.山东大学学报2002374353-358. 8 Lay J J. Modeling and optimization of anaerobic digested sludge converting starch to hydrogen J. Biotechnol Bioeng . 2000 683: 269–278. 9 Zhu H Suzuki T Tsygankov A A et al. Hydrogen production from tofu wastewater by Rhodobacter sphaeroides immobilized in agargels J. Int. J. Hydrogen Energy199924305–310. 10 Penfold D Forster C F Macaskie L E. Increased hydrogen production by Escherichia coli strain HD701 in comparison with the wild-type parent strain MC4100 J. Enzyme and Microbial Technology 2003 33185–189. 11 Rupprecht J.Hankamer B.Mussgnug JH.et alPerspectives and advances of biological H2 production in microorganisms J. Appl Microbiol Biotechno1 200672 3 442-449. 12 Valdez-Vazquez I.Rios-Leal E.Munoz-Paez KM. Effect of inhibition treatmenttype of inoculateand incubation temperature on batch H2 production from organic solid wasteJBiotechnology and bioengineering2006953342-349 13 王素兰. 光合产氢菌群生长动力学与系统温度场特性研究研究
上一篇:
若干图的等全着色及彩虹支配问题的研究
下一篇:
还记得,那年的风车吗?