【摘 要】
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在利用玉米秸秆作为底物的光合生物制氢过程中,发酵液中溶解的二氧化碳和生成的小分子酸会使发酵液的pH逐渐减低,而利用缓冲液可以有效地降低与减弱发酵液的酸化速率与酸化程度。本文以柠檬酸-柠檬酸钠和乙酸-乙酸钠共轭酸碱对作为光合生物制氢的缓冲液,揭示了缓冲液浓度对光合生物制氢过程的影响规律,并以产氢量为指标,优化出最佳的缓冲液浓度和光合生物制氢工艺条件。研究结果如下:（1）柠檬酸和乙酸缓冲液的使用改变了
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“光热催化生物制氢耦合特性及内外干涉效应研究”（项目编号:52076068）； 国家重点研发计划项目国际科技创新合作重点专项“基于废弃物的生物氢气和生物甲烷及缓释营养剂联产技术研究与示范”（项目编号:2018YFE0206600）；
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在利用玉米秸秆作为底物的光合生物制氢过程中,发酵液中溶解的二氧化碳和生成的小分子酸会使发酵液的pH逐渐减低,而利用缓冲液可以有效地降低与减弱发酵液的酸化速率与酸化程度。本文以柠檬酸-柠檬酸钠和乙酸-乙酸钠共轭酸碱对作为光合生物制氢的缓冲液,揭示了缓冲液浓度对光合生物制氢过程的影响规律,并以产氢量为指标,优化出最佳的缓冲液浓度和光合生物制氢工艺条件。研究结果如下:（1）柠檬酸和乙酸缓冲液的使用改变了发酵液的Na+浓度和pH值,研究了光合细菌在含有不同Na+浓度和不同pH的生长培养基中的生长状况,纤维素酶在不同pH条件下的酶解能力。在含有0.02 mol/L Na Cl的培养基中,光合细菌生长状况最好,而当Na Cl浓度大于0.02 mol/L时,光合细菌的生长受到抑制。在初始pH值为7-8的环境中,光合细菌的生长状况最好,酸性环境下光合细菌的生长受到抑制。对于纤维素酶来说,pH值为4-7的条件下对玉米秸秆酶解效果较好,在碱性环境中,纤维素的酶解能力降低。（2）柠檬酸缓冲液对光合细菌的产氢有显著的影响。柠檬酸缓冲液浓度为0.02 mol/L时能够促进光合细菌的生长。在0.02-0.08 mol/L的浓度范围内,柠檬酸缓冲液能够提高光合细菌的产氢量,当缓冲液浓度从0.02 mol/L增加到0.05 mol/L时,总产氢量随着缓冲液浓度的增加而上升,从325.2 m L增加到411.4 m L。使用0.05 mol/L柠檬酸缓冲液的光合细菌产氢效果最好,与对照组相比,总产氢量提高了42%。柠檬酸缓冲液对发酵液的缓冲效果明显,缓冲液浓度越高缓冲效果越好,发酵液的最终pH值随着柠檬缓冲液浓度的增加而升高。（3）柠檬酸缓冲液浓度为0.05 mol/L时,不同pH的缓冲液对光合发酵制氢有不同程度的促进作用。在柠檬酸缓冲液pH值为6时获得最大产氢量为429.82 m L,比对照组（289.70m L）高48.36%。缓冲液pH值越高,pH的变化幅度越小,发酵液的最终pH值越高。（4）0.02-0.1 mol/L,pH为7的乙酸缓冲液能够促进光合细菌的生长,效果最好的是0.02 mol/L的乙酸缓冲液。说明光合细菌可以利用乙酸和乙酸钠作为碳源维持自身的生长与繁殖。当乙酸缓冲液浓度为0.06 mol/L时,对光合细菌发酵产氢的提升效果最好。总产氢量为423.39 m L,相对于对照组的264.99 m L提高了59.67%。（5）乙酸缓冲液浓度为0.06 mol/L时,缓冲液的pH对光合生物制氢有显著的影响。在乙酸缓冲液pH为6.5时获得最大产氢量,为433.84 m L,相对于对照组的251.06 m L提高了74.79%。
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