請用此 Handle URI 來引用此文件: http://hdl.handle.net/11455/5561
標題: 紫色不含硫光合作用細菌產氫限制因子之研究
作者: 郁揆民
關鍵字: Rhodopseudomonas palustris
紫色不含硫光合作用細菌
Purple nonsulfur bacteria
Hydrogen production
Continuous flow
光合產氫
連續流
限制因子
出版社: 環境工程學系
摘要: 摘 要 本研究目的為利用批次實驗探討影響光合作用細菌產氫之限制因子及解決方式,以此作為連續流光合產氫操作之參考,亦模擬厭氧酵產氫程序之放流水進行光合產氫試驗,將結果與批次實驗之結果相比較。以本實驗室所篩選出具產氫能力之紫色不含硫光合作用菌株WP3-5進行實驗。以批次實驗探討菌株WP3-5耐受氨態氮進行產氫之容許濃度及磷酸鹽濃度對生物產氫之影響,並利用不同濃度之Mo及Fe離子探討酵素輔助因子對生物產氫之影響,此外,亦探討增殖培養基中之營養成分酵母萃取物、檸檬酸鐵、維生素B12及厭氧產氫程序出流水中大量存在之乙醇對菌株WP3-5產氫功能之影響。連續流試程則將菌株WP3-5接種至連續流光合產氫反應槽,模擬厭氧產氫程序出流水作為光合反應槽進流基質,於試程中改變進流成分進行生物產氫測試,並對光合產氫反應系統作必要之修正。 菌種鑑定採用16S rDNA序列鑑定,經NCBI網站資料庫之序列比對後發現菌株WP3-5與Rhodopseudomonas palustris(編號GI:1165140)序列最為相似,相似度達99%。 氨氮對菌株WP3-5產氫能力影響之批次實驗中,利用NH4Cl再添加的方式得到菌株WP3-5能產氫而耐受之NH4Cl約為50 mg/L。另在NH4Cl存在條件下添加glutamate及維生素B12,發現兩者對菌株WP3-5產氫能力及生長均沒有明顯助益,換言之在NH4+存在下只能以控制容許濃度幫助菌株WP3-5進行產氫。 磷酸鹽對菌株WP3-5產氫能力影響之批次實驗中,分別以glutamate及NH4Cl作為氮源,在不同濃度磷酸鹽緩衝系統中比較菌株產氫能力。也利用碳酸鹽緩衝系統進行生物產氫實驗,比較菌株在不同緩衝系統下之產氫能力。綜合上述結果顯示系統中磷濃度高則菌株進行產氫之遲滯時間會較長,但生物適應後產氫能力即可恢復,而磷濃度高低對菌株生長無顯著的影響。 為探討其他影響菌株WP3-5產氫能力之因子,進行乙醇、酵母萃取物、檸檬酸鐵及固氮酵素輔助因子Mo6+及Fe3+對生物產氫之批次實驗。在乙醇濃度對生物產氫影響之批次實驗中,添加不同濃度之乙醇探討對菌株產氫量之影響,結果發現在濃度1000 mg/L以下之乙醇中,菌株WP3-5產氫及生長並沒有隨濃度變化呈現一定趨勢,故推測乙醇對菌株產氫並沒有影響。酵母萃取物對菌株生長有幫助但對產氫則無明顯助益,而在生物產氫能力之提升上檸檬酸鐵對產氫之助益則大於酵母萃取物。酵素輔助因子Fe、Mo對產氫影響的實驗中則發現Fe對菌株WP3-5產氫有明顯助益。 連續流試程以不同進流基質負荷及氮源添加量探討生物產氫之能力,在固定操作條件水力停留時間48小時下進行試程,實驗結果顯示基質負荷為4.92 kg COD/m3/day之試程中,碳氮質量比39:1氫氣濃度可達約65%,高於碳氮質量比為19:1之試程(僅可達約60%)。基質負荷為2.11 kg COD/m3/day之試程中改變進流鐵、硫等濃度,發現連續流中之生物產氫受鐵、硫等酵素輔助因子濃度影響較明顯,以檸檬酸鐵馴養後反應槽產氫量最高可達約32 ml/hr。
Abstract The factors (NH4+ concentration, PO43- concentration, EtOH concentration, Mo and Fe cofactor, Vit. B12, yeast extract and Fe-citrate) that affect the hydrogen gas production ability of isolated purple nonsulfur bacteria WP3-5 will be investigated by batch reactors. The hydrogen production efficiency will also be investigated by using continuous flow photosynthetic reactor. Strain WP3-5 was identified as Rhodopseudomonas palustris. Hydrogen production of this strain occurred only when the NH4+ concentration was below 17 mg-NH4+/L. In the presence of NH4+, production of hydrogen was not improved when glutamate and vit. B12 were added. An attempt was made to find the effect of phosphate buffer strength of the medium, the phosphate buffer concentration had no effect on growth and hydrogen production of strain WP3-5, but the lag period increased with phosphate buffer concentration. It was found that there was no significant influence of ethanol concentration on hydrogen production up to 1000 mg/L. Yeast extract was required for growth. In contrast to yeast extract, Fe-citrate was not required for growth, but it improved hydrogen production. Hydrogen production capability increased with increasing Fe concentration but not increased with increasing Mo concentration. The results of continuous flow experiments indicated that, the higher C/N of the influent, the higher hydrogen gas production (%), when the C/N was 78:1, maximum hydrogen gas production reached 75 %.
URI: http://hdl.handle.net/11455/5561
顯示於類別:環境工程學系所

文件中的檔案:
沒有與此文件相關的檔案。


在 DSpace 系統中的文件,除了特別指名其著作權條款之外,均受到著作權保護,並且保留所有的權利。