一种Ca制造技术

本发明专利技术公开了一种Ca

【技术实现步骤摘要】
一种Ca
2+
介导微藻光合
‑
暗发酵耦合制氢的方法


[0001]本专利技术涉及生物制氢领域，具体涉及一种Ca
2+
介导微藻光合
‑
暗发酵耦合制氢的方法的方法。

技术介绍

[0002]生物制氢是微生物(如绿藻、蓝藻、光合细菌、发酵细菌等)利用自身的代谢系统在常温常压的条件下产生氢气。近年来，许多学者都已集中于微藻能源生产的研究中。与传统生物质能源相比，微藻具有更高的环境耐受性、生长速度快和生物量产量高，且与耕地没有竞争关系，因此，在生物制氢中作为能源原料备受关注。目前的微藻制氢技术主要包括微藻光合生物制氢、微藻光发酵制氢、微藻暗发酵制氢以及微藻暗
‑
光联合发酵制氢等。在微藻光合产氢过程中，PSII光解水会伴随氧气的产生，而微藻中的氢化酶对氧气特别敏感，这就大大抑制了氢化酶的表达，从而限制微藻光合产氢的发展。国内外大量研究者针对此问题做了大量研究，有人最开始提出，微藻在缺硫胁迫的条件下，可以产氢。但由于缺硫胁迫的条件下，会导致PSII活性快速降低，导致微藻产氢时间较短及产氢量较低。另外，对于微藻产氢后的采收，也因产氢微藻的采收过程耗能高而成为微藻大规模发展的主要障碍。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种Ca
2+
介导微藻光合
‑
暗发酵耦合制氢的方法的方法，不仅能够提高产氢量及产氢效率，还能实现产氢后微藻的低能耗、高效率的采收。
[0004]本专利技术的一种Ca
2+
介导微藻光合
‑
暗发酵耦合制氢的方法的方法，包括以下步骤：
[0005]s1,在缺硫胁迫条件下，通过Ca
2+
介导微藻进行光合产氢；
[0006]s2,通过Ca
2+
对光合产氢后的微藻进行絮凝采收；
[0007]s3,对采收的微藻细胞进行破壁预处理后进行暗发酵制氢；
[0008]进一步，步骤s1中，所述Ca
2+
的添加量为1
‑
300mg/L；
[0009]进一步，步骤s1中，在缺硫胁迫条件下，通入惰性气体排除培养环境中的氧气，使产氢环境快速处于无氧状态；
[0010]进一步，所述惰性气体为氮气；
[0011]进一步，步骤s2中，调节碱度后添加Ca
2+
对光合产氢后藻液进行絮凝处理；
[0012]进一步，步骤s2中，调节产氢后的藻液碱度为0
‑
1.5，然后添加50
‑
600mg/L的Ca
2+
搅拌均匀，然后静置；
[0013]进一步，步骤s3中，采用高级氧化技术对收集的微藻细胞进行破壁预处理；
[0014]进一步，步骤s3中，将絮凝收集的有机物利用Ca
2+
/臭氧进行破壁处理使细胞内有机物释放出来以及将大分子有机物转化为小分子有机物，然后利用厌氧产氢菌对其进行暗发酵产氢；
[0015]进一步，所述微藻为莱茵衣藻、栅藻、小球藻。
[0016]本专利技术的有益效果是：本专利技术公开的Ca
2+
介导微藻光合
‑
暗发酵耦合制氢的方法的
方法，通过添加Ca
2+
来保护缺硫胁迫条件下光合产氢中PSII活性降低的问题，从而可以提高莱茵衣藻的产氢量及产氢速率；然后将产氢后的藻液中未利用的有机物进行絮凝采收；最后利用高级氧化技术并结合有机物中残留的Ca
2+
对收集的有机物进行预处理将微藻细胞破碎，将大分子有机物转化为小分子有机物，然后利用厌氧产氢菌对其进行暗发酵产氢，不仅能够提高产氢量及产氢效率，还能实现产氢后微藻的低能耗、高效率的采收，并且大大节约絮凝剂投加量，从而降低了采收成本。
附图说明
[0017]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：
[0018]图1为莱茵衣藻OD
680
值与培养天数的关系；
[0019]图2为不同Ca
2+
投加量为对莱茵衣咋缺硫光合产氢氢气累积量(a)和氢气产率(b)的影响；
[0020]图3为莱茵衣藻缺硫光合产氢藻液0～15天的变化情况(序号A、B、C、D、E、F分别对应0、3、6、9、12、15天)；
[0021]图4为不同Ca
2+
投加量对莱茵衣藻叶绿素含量变化的影响；
[0022]图5为不同Ca
2+
投加量为对活性氧含量变化的影响；
[0023]图6为不同Ca
2+
投加量为对衣藻细胞CAT酶活(a)和SOD酶活(b)的影响；
[0024]图7为OD
680
与细胞DW的关系；
[0025]图8为Ca2+投加量对TOC浓度(a)和TOC去除率(b)的影响；
[0026]图9为Ca
2+
投加量对蛋白含量(a)和多糖含量(b)的影响；
[0027]图10为Ca
2+
投加量为400mg/L对应碱度为0.2(b)、1(c)、1.5(d)出水样的荧光光谱特征图(a为原水样)；
[0028]图11碱度为1对应Ca
2+
投加量为100、400、600出水样的荧光光谱特征图(左上图为原水样)；
[0029]图12为不同碱度及Ca
2+
投加量絮凝采收后Ca
2+
残留量(a)及残留率(b)；
[0030]图13为预处理前后暗发酵产氢的氢气累积量(a)及产率(b)。
具体实施方式
[0031]本实施例的Ca
2+
介导微藻光合
‑
暗发酵耦合制氢的方法的方法，包括以下步骤：
[0032]s1,在缺硫胁迫条件下，通过Ca
2+
介导微藻进行光合产氢；Ca
2+
能减缓叶绿素大幅度降解，诱导促进产生CAT酶和SOD酶对ROS的清除，保护PSII活性并提供更多产氢电子，促使微藻能够延长产氢时间和提高产氢量；
[0033]s2,通过Ca
2+
对光合产氢后的微藻进行絮凝采收；Ca
2+
对藻细胞的絮凝作用主要包括电中和、吸附架桥和网捕卷扫三大机理。在不同碱度的条件下，Zate电位随着钙离子投加量增加而增大。当各样品在等电点时，其电中和作用最强，但等电点所对应投量均远低于其取得最佳絮凝效果时的最佳Ca
2+
投加量，表明电中和作用并不是该絮凝过程的主导机理。由于最佳投加量远大于等电点投加量，在投加量过高时容易生成大量钙水解产物，形成网状絮体，因此，推测出网捕卷扫是Ca
2+
采收莱茵衣藻的主要机理。碱度也会对胞外有机物的絮凝性能产生影响，通过改变絮凝体系中H
+
和OH
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ca
2+
介导微藻光合
‑
暗发酵耦合制氢的方法的方法，其特征在于：包括以下步骤：s1,在缺硫胁迫条件下，通过Ca
2+
介导微藻进行光合产氢；s2,通过Ca
2+
对光合产氢后的微藻进行絮凝采收；s3,对采收的微藻细胞进行破壁预处理后进行暗发酵制氢。2.根据权利要求1所述的Ca
2+
介导微藻光合
‑
暗发酵耦合制氢的方法的方法，其特征在于：步骤s1中，所述Ca
2+
的添加量为1
‑
300mg/L。3.根据权利要求1所述的Ca
2+
介导微藻光合
‑
暗发酵耦合制氢的方法的方法，其特征在于：步骤s1中，在缺硫胁迫条件下，通入惰性气体排除培养环境中的氧气，使产氢环境快速处于无氧状态。4.根据权利要求3所述的Ca
2+
介导微藻光合
‑
暗发酵耦合制氢的方法的方法，其特征在于：所述惰性气体为氮气。5.根据权利要求1所述的Ca
2+
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【专利技术属性】
技术研发人员：聂煜东，沈倩，谭伟，常海星，薛娜，赵灿，
申请(专利权)人：重庆能研理工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：