專利名稱：基于纖維素同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合方法
技術領域：
本發明涉及微生物電解池產氫方法，具體涉及利用纖維素類物質同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合方法。
背景技術：
當前，隨著世界各國能源危機的加劇，以含纖維素為主要成份的生物質原料作為可再生能源，在各國得到了廣泛的研究和利用。有資料表明，全世界每年生產纖維素及半纖維素的總量在850億噸左右，纖維素作為多糖化合物，廣泛存在于稻草、秸桿、樹桿等植物中。我國作為農業大國，每年有大量的農業廢棄物，其都可以作為廉價的可再生資源加以利用。從2005年起，我國每年的植物秸桿總產量達8. 42億噸，其中稻草達I. 8億噸，如果將其全部利用，將會緩解我國的能源危機。
在纖維素水解糖化過程中，水解產物有葡聚糖、木聚糖、乙酸等物質。如果只利用纖維素糖化過后的葡萄糖，這就造成資源的浪費，并且還會引起環境污染。基于提高有機廢棄物的資源化利用率和產物產率的目的，需對纖維素水解糖化液進行綜合利用，并減少對環境的污染。目前，采用生物質為原料制氫主要采用酶解與發酵分別進行的方法，對于這種方法主要存在的問題有①產生的氫氣與CO2等氣體混合，因此氣體中氫氣的純度不高；②由于生物質酶解過程與發酵過程是分開進行，所以需要采用兩套裝置，這就造成了初期投入成本的增加；③生物質酶解發酵分步進行，制氫周期延長酶解與發酵產氫分別進行導致纖維素水解產生的還原糖積累并對糖化過程產生較強的抑制作用。采用同步酶解發酵制氫的技術克服了上述分步水解制氫的不足，同步酶解發酵制氫的技術具有以下幾方面的優點①同步酶解發酵制氫實現了發酵過程與制氫過程的同步進行，可以縮短制氫周期同步酶解發酵制氫在同一個反應器中進行，制氫操作簡單，降低了生產成本；③同步酶解發酵制氫可消除酶解過程與制氫過程中的產物抑制作用；④將同步酶解發酵制氫技術應用于微生物電解池中，纖維素水解產生的各類物質包括一些抑制性產物能被微生物利用產生氫氣，可明顯提高產氫得率。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在于纖維素同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦
口 ο為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是，基于纖維素同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合方法，其特征在于A.將未預處理或預處理后的纖維素基質與組合酶液按照100 : (O. 5 I)混合均勻，并將纖維素基質與組合酶液的混合液加入滅菌處理后的電解池內，加入量為電解池體積的10% 20% ;B.將厭氧發酵細菌、光合細菌或二者的混合菌加入電解池，接種量為5% 35%(v/v)。接種細菌目的是利用這些微生物分解混合酶液水解產生的還原糖等有機物，產生氫氣;C.在電解池中加入組合培養基液體，加入量為所加入基質的10% 35% ；D.電解池外接電阻，啟動電解池，電解池啟動成功后，接入外部電源，調節輸入電壓為O. 2 I. 2伏，電解池處于產氫模式；在H2氣體收集出口通過氣體收集裝置收集H2氣體，在CO2氣體收集出口通過氣體收集裝置收集CO2氣體，待基質消耗完之后，廢液通過排液口 4排出。
本發明的原理是纖維素和半纖維素在纖維素酶、β -葡萄糖苷酶、木聚糖酶的混合酶液作用下分解成葡聚糖和木聚糖，纖維素基質在酶解糖化過程中還產生副產物，如乙酸、糠醛、羧甲基糠醛等。同時葡萄糖、乙酸等酶解糖化過程的產物在接種細菌的作用下，生成C02、H+和電子，H+向陰極運動，電子在電勢差的作用下沿外電路傳導至陰極，H+與來至外電路的電子在陰極結合發生還原反應生成H2，然后在陰極側頂部收集H2，在陽極側頂部收集CO2，從而，在微生物電解池內同時實現了纖維素酶解作用與微生物發酵產氫。利用微生物電解池同步酶解發酵制氫的方法，使得在一定外加電壓的作用下，厭氧發酵細菌或光合細菌能及時利用酶解作用產生的還原糖一類的物質做底物進行產氫代謝，而且還可利用水解液中的抑制性物質產氫，顯著地提高了產氫效率，從而減少了對環境的污染，實現了資源的高效利用。系統反應方程式纖維素水解轉化成葡萄糖的反應式(C6H10O5) η+ηΗ20 — nC6H1206葡萄糖在微生物電解池中的反應式陽極C6H1206+6H20— 6C02+24H++24e_陰極24H++24e— 12H2乙酸在微生物電解池中的反應式陽極C2H402+2H202— 2C02+8H++8e_陰極8H++8e-— 4H2根據本發明所述的基于纖維素同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合方法的優選方案，當微生物電解池采用單室微生物電解池時，步驟A、B、C所加物質為直接加入電解池中。根據本發明所述的基于纖維素同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合方法的優選方案，當微生物電解池采用雙室微生物電解池時，步驟A、B、C所加物質為加入電解池的陽極室中，并且在步驟D前還進行如下步驟將濃度為20 60mM · L—1的鐵氰化鉀溶液或者濃度為20 60mM · L—1的亞硫酸鉀溶液加入電解池的陰極室中，且在陰極室所加入溶液的體積與陽極室所加的溶液的體積相
坐寸ο根據本發明所述的基于纖維素同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合方法的優選方案，當微生物電解池采用雙室微生物電解池時，在電解池陰極室還同時加入厭氧發酵細菌與光合細菌的混合菌或單一光合細菌或厭氧發酵細菌，接種量為5% 35% (v/v)，且在陰極室所加入溶液的體積與陽極室所加的溶液的體積相等。
根據本發明所述的基于纖維素同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合方法的優選方案，當微生物電解池采用雙室微生物電解池時，在陰極室中還加入pH為4. 8、濃度為40 SOmM · I/1磷酸鹽緩釋劑，所加入的磷酸鹽緩釋劑與鐵氰化鉀溶液或亞硫酸鉀溶液的比例為4 I ;且在陰極室所加入溶液的體積與陽極室所加的溶液的體積相等。根據本發明所述的基于纖維素同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合方法的優選方案，所述酶液為纖維素酶、β -葡萄糖苷酶、木聚糖酶，按22 40mg O. 02 O. OSmL 10 28mg比例進行混合。其中，纖維素酶能水解纖維素β _1，4糖苷鍵，使纖維素分解成纖維二糖和葡萄糖，β -葡萄糖苷酶能將纖維二糖及其他低分子纖維糊精分解為葡萄糖，木聚糖酶能將生物質類物質中所含木聚糖分解成小分子物質木糖，纖維素酶、β -葡萄糖苷酶、木聚糖酶的混合酶液能將生物質中的纖維素、纖維二糖、木聚糖等物質分解成小分子物質，最終水解成葡萄糖。因此添加混合酶液較添加單一酶制劑的性能得到提升，能更有效地水解纖維素基質中的各種有效成分，顯著提高生物質轉化成葡萄糖的轉化效率，實現對生物質中各種成份的綜合利用，從而得到更多的還原糖。
根據本發明所述的基于纖維素同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合方法的優選方案，所述組合培養基為:5· 8 6. 2g · I/1 Na2HPO4, 2. 8 3. 2g · Γ1 KH2PO4,0. 08 O. 12g *L_1 CO (NH2)2,0. 5 O. 7g .171 NaCl，O. 2 O. 24g · L-1 MgSO4 · 7H20，14 16mg · Γ1CaCl2 · 2H20和6 12mg · L1微量元素溶液，其中微量元素為Mo、Fe、Zn、Co或Cu。本發明所述的基于纖維素同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合方法的有益效果是本發明將纖維素基質同步酶解發酵與微生物電解池有機結合進行生物制氫，具有以下優點①基質酶解糖化效率提高，代謝中間產物能得到充分利用，能耗低；②可實現產氫與產CO2在空間上的分離，極大地提高了氫氣純度，降低了后期分離提純的費用；③酶解糖化過程、厭氧發酵與生物制氫作用的同步進行，有效縮短了生產周期；④在電解池反應器中同步進行酶解發酵與生物制氫，設備簡單，操作方便，降低了初期成本的投入。本發明實現了在處理農、林廢棄物的同時高效產生氫氣的目的，具有綠色、節能、環保的優點，具有良好的應用前景。


圖I是本發明所述的基于纖維素同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合方法所采用單室微生物電解池結構示意圖。圖2是本發明所述的基于纖維素同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合方法所采用雙室微生物電解池結構示意圖。
具體實施例方式實施例I :基于纖維素同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合方法，包括如下步驟第一步、制作單室微生物電解池包括陽極、陰極。在陰極側上方設置有H2氣體收集出口，在陽極極側上方設置有CO2氣體收集出口，在陽極側設置有進料口 3，在陰極側設置有排液口 4 ；第二步、電解池滅菌處理首先用30%的福爾馬林溶液對電解池進行滅菌，并用經過高溫滅菌后冷卻的去離子水進行清洗，保證厭氧發酵細菌或光合細菌或厭氧發酵細菌與光合產氫菌的混合菌不被其它細菌污染，并處于良好的生存環境，然后充氬氣保證電解池保持密閉厭氧狀態；第三步、纖維素基質預處理把稻草秸桿剪切成I 2cm小段，洗凈并烘干至恒重，取洗凈烘干的稻草秸桿利用粉碎機粉碎，利用自動振動篩過40 120目數，稱取20 80g無菌稻草秸桿粉末放入IOOOmL的燒杯中，然后加入O. 5 2. 0% NaOH溶液500mL于室溫(300C )下放置24h。處理完成后，用蒸餾水對稻草秸桿進行沖洗，直至沖洗后蒸餾水pH值為中性，將沖洗至中性的稻草秸桿基質在105°C下烘箱中烘干至恒重，取稻草秸桿粉末在高壓滅菌鍋中于121°C下滅菌lOmin，然后取出待用。富含纖維素類物質的基質還可以采用玉米秸桿、麥草秸桿、樹桿等生物質；此外，纖維素的預處理方法還包括酸預處理、超聲波預處理、高溫蒸煮預處理等。第四步、將預處理后的纖維素基質與酶液按照100 :0. 5混合均勻，并進行滅菌處理，將滅菌后的纖維素基質與酶液的混合液通過進料口 3加入電解池，所加入的纖維素基 質與酶液的混合液的體積占電解池體積的20%，所述酶液為纖維素酶、β -葡萄糖苷酶、木聚糖酶，按22mg : O. 02mL :10mg比例進行混合；第五步、將厭氧發酵細菌與光合細菌的混合菌通過進料口 3加入電解池，接種量% 20% (v/v)；第六步、通過進料口 3加入組合培養基液體，加入量為所加入基質的10%，其中組合培養基的配方為6. 2g · L—1 Na2HPO4, 2. 8g · L—1 KH2PO4,0. Ig · L—1 CO (NH2) 2，0· 5g · L—1NaCl，0· 2g · L-1 MgSO2 · 7H20,15mg · L-1 CaCl2 · 2H20 和 IOmg · L-1 FeSO4 · 7H20 溶液；第七步、電解池外接100Ω負載電阻，啟動電解池。電解池啟動初期為O 4d，負載兩端電壓約為OmV，并隨時間的推移，細菌在陽極表面形成生物膜，電壓緩慢增加。啟動5 8d后，電壓增加速度加快，呈指數式增長，直至生物膜生長穩定，接種約7 IOd后，負載電壓逐漸趨于穩定，這表明電池啟動成功；第八步、電解池啟動成功后，接入電源，調節輸入電壓為O. 2 I. 2伏，電解池處于產氫模式。更多的H2在陰極釋放，產生的H2通過陰極側排氣口收集裝置收集，在陽極側更多CO2氣體被產生，通過陽極側氣體收集裝置收集CO2氣體，待基質消耗完之后，廢液通過排液口 4排出；結論通過纖維素同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合，使得所收集的H2純度高，可達到70%以上，減少了后期氣體分離、純化的過程，降低了生產成本。實施例2 基于纖維素同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合方法，包括如下步驟第一步、制作雙室微生物電解池包括陽極室、陰極室，中間用離子交換膜隔開；在陰極室頂部設置有H2氣體收集出口，在陽極室頂部設置有CO2氣體收集出口，在陰極室和陽極室的底部均設置有排液口 6和排液口 4，在陰極室和陽極室的上部均設置有進液口 5和進料口 3 ；第二步、電解池滅菌處理首先用35%的福爾馬林溶液對電解池進行滅菌，并用經過高溫滅菌后冷卻的去離子水進行清洗，保證陰極室陽極室所加入的單一光合產氫菌或厭氧發酵細菌或厭氧發酵細菌與光合細菌的混合菌不被其它細菌污染，并處于良好的生存環境，然后充氬氣保證電解池保持密閉厭氧狀態；第三步、纖維素基質預處理把稻草秸桿剪切成I 2cm小段，洗凈并烘干至恒重，取洗凈烘干的稻草秸桿利用粉碎機粉碎，利用自動振動篩過40 120目數，稱取20 80g無菌稻草秸桿粉末放入IOOOmL的燒杯中，然后加入O. 5 2. 0% NaOH溶液500mL于室溫(300C )下放置24h。處理完成后，用蒸餾水對稻草秸桿進行沖洗，直至沖洗后蒸餾水pH值為中性，將沖洗至中性的稻草秸桿基質在105°C下烘箱中烘干至恒重，取稻草秸桿粉末在高壓滅菌鍋中于120°C下滅菌lOmin，然后取出待用。纖維素基質還可以采用玉米秸桿、麥草秸桿、樹桿等生物質。此外，纖維素基質的預處理方法還包括酸預處理、超聲波預處理、高溫蒸煮預處理等;第四步、將預處理后的纖維素基質與酶液按照100 :1混合均勻，并進行滅菌處理，將滅菌后的纖維素基質與酶液的混合液通過陽極室的進料口 3加入電解池的陽極室， 所加入的纖維素基質與酶液的混合液占電解池陽極室體積的10%，所述酶液為纖維素酶、β -葡萄糖苷酶、木聚糖酶，按40mg O. 08mL 28mg比例進行混合；第五步、將光合細菌通過陽極室的進料口 3加入電解池的陽極室，接種量為20%v/v ；第六步、通過陽極室的進料口 3加入組合培養基液體，加入量為所加入基質的30%，其中組合培養基的配方為6. Og · L—1 Na2HPO4, 3. Og · L^1KH2PO4jO. 08g · L—1 CO(NH2)2,O. 6g .171 NaCl，O. 22g .171 MgSO4 ·7Η20，14mg .171 CaCl2 ·2Η20 和 IOmg .171 (NH4)6Mo7O24 ·4Η20的溶液；第七步、將濃度為50mM · L—1的鐵氰化鉀溶液通過陰極室的進液口 5加入陰極室，并同時加入pH為4. 8濃度為60mM · Γ1的磷酸鹽緩釋劑，所加入的磷酸鹽緩釋劑與鐵氰化鉀溶液的比例為4 1 ;在陰極室所加入的溶液的體積與陽極室所加的溶液的體積相等；第八步、電解池外接負載電阻，啟動電解池。電解池啟動初期為2d，負載兩端電壓約為OmV，并隨時間的推移，細菌在陽極表面形成生物膜，電壓緩慢增加。啟動5d后，電壓增加速度加快，呈指數式增長，直至生物膜生長穩定。接種約8d后，負載電壓逐漸趨于穩定，這表明電池啟動成功；第九步、電解池啟動成功后，接入電源，調節輸入電壓為O. 2 I. 2伏，此時電解池處于產氫模式。在陰極側的H2出口通過氣體收集裝置收集H2氣體，在陽極側的CO2氣體出口通過氣體收集裝置收集CO2氣體，待基質消耗完后，陽極室和陰極室的廢液分別通過排液口 4和排液口 6排出。結論所收集的H2純度高，可達到90%以上，減少了后期氣體分離、純化的過程，降低了生產成本。實施例3與實施例2不同的是第四步、將預處理后的纖維素基質與酶液按照100 :0. 8混合均勻，再加入水，纖維素基質與加水量的比為I :5 I :8，基質呈液態，并進行滅菌處理，將滅菌后的纖維素基質與酶液和水的混合液通過陽極室的進料口 3加入電解池的陽極室；所加入的纖維素基質與酶液和水的混合液占電解池陽極室體積的15% ;所述酶液為纖維素酶、葡萄糖苷酶、木聚糖酶按28mg : O. 06mL 20mg比例進行混合所得；
第五步、將厭氧發酵細菌通過陽極室的進料口 3加入電解池的陽極室，接種量為25% (v/v)；第六步、通過陽極室的進料口 3加入組合培養基液體，加入量為所加入基質的10%，其中組合培養基的配方為5. 8g · L-1 Na2HPO4, 3. 2g · L1KH2PO4,0. Ig · L1 CO(NH2)2,O. 7g · L-1 NaCl，O. 24g · L-1 MgSO4 · 7H20,16mg · L-1 CaCl2 · 2H20 和 8mg · L-1 ZnSO4 · 7H20 的溶液；第七步、將濃度為45mM -Γ1的亞硫酸鉀溶液，通過陰極室的進料口 5加入陰極室，并同時加入pH為4. 8濃度為60mM Γ1的磷酸鹽緩釋劑，所加入的磷酸鹽緩釋劑與亞硫酸鉀溶液的比例為4 1 ;在陰極室所加入的溶液的體積與陽極室所加的溶液的體積相等即可。實現纖維素液態同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合。實施例4與實施例2不同的是第四步、將預處理后的纖維素基質與酶液按照100 :0. 8混合均勻，再加入水，纖 維素基質與加水量的比為I :1 I :4，混合液呈固態，將纖維素基質與酶液和水的混合液通過陽極室的進料口 3加入電解池的陽極室，所加入的纖維素基質與酶液和水的混合液的體積為電解池陽極室體積的15%，所述酶液為纖維素酶、葡萄糖苷酶、木聚糖酶按30mg : O. 04mL :22mg比例進行混合所得。第七步、將濃度為45mM -Γ1的亞硫酸鉀溶液，通過陰極室的進料口 5加入陰極室，將厭氧發酵細菌通過陰極室的進料口 5加入電解池的陰極室，接種量為15% (v/v)，在陰極室所加入的溶液的體積與陽極室所加的溶液的體積相等；實現了纖維素固態同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合。實施例5與實施例2的不同之處在于第六步、厭氧發酵細菌和光合細菌的混合菌，按照15% v/v的接種量接種，組合培養基液體一起以速度為100 200mL/min從入料口加入電解池陽極室中。同時使培養液以相同速度從排液口流出，使電解池內的基質量維持恒定的發酵過程。其中組合培養基的配方為6. 2g · I/1 Na2HPO4, 2. 8g · L1 KH2PO4,0. 12g · Γ1 CO(NH2)2，O. 7g · Γ1 NaCl,
0.2g · L-1MgSO4 · 7H20,15mg · L-1 CaCl2 · 2H20 和 12mg · L-1 CoCl2 · 6H20 的溶液；第七步、將濃度為45mM · L—1的亞硫酸鉀溶液和pH為4. 8濃度為50mM · L—1的磷酸鹽緩釋劑，在陰極室進料口以速度為100 200mL/min從入料口加入電解池陰極室中；同時使培養液以相同速度從排液口流出，使電解池內的基質量維持恒定的發酵過程；第八步、電解池外接負載電阻，啟動電解池。電解池啟動初期為O 4d，負載兩端電壓約為OmV，并隨時間的推移，細菌在陽極表面形成生物膜，電壓緩慢增加。啟動5 8d后，電壓增加速度加快，呈指數式增長，直至生物膜生長穩定。接種7 IOd后，負載電壓逐漸趨于穩定，這表明電池啟動成功；第九步、電解池啟動成功后，接入電源，調節輸入電壓為O. 2 I. 2伏，此時電解池處于產氫模式。在H2氣體收集出口通過氣體收集裝置收集H2氣體，在CO2氣體收集出口通過氣體收集裝置收集CO2氣體。實現纖維素連續式同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦
八
口 ο實施例6與實施例2的不同之處在于第四步、將預處理后的纖維素基質與酶液按照100 :0. 9混合均勻，并進行滅菌處理，所述酶液為纖維素酶、β -葡萄糖苷酶、木聚糖酶按36mg 0. 05mL 24mg比例進行混合所得;第五步、將纖維素基質與酶液的混合液與厭氧發酵細菌按照15% (v/v)的接種量接種；第六步、將接種后的纖維素基質與酶液的混合液同組合培養基液體從入料口 3加入電解池陽極室中，組合培養基液體的加入量為所加入基質的30 %，其中組合培養基的配方為5. 8g · L-1 Na2HPO4, 3. Ig · L-1 KH2PO4,0. Ig · L-1 CO (NH2)2,0. 6g · L-1 NaCl，O. 24g · L-1MgSO4 · 7H20,16mg · L-1CaCl2 · 2H20 和 IOmg · L-1 CuCl2 · 2H20 的溶液；第七步、將濃度為50mM · Γ1的鐵氰化鉀溶液通過陰極室的進料口 5加入陰極室，并同時加入pH為4. 8濃度為60mM · Γ1的磷酸鹽緩釋劑，所加入的磷酸鹽緩釋劑與鐵氰化鉀溶液的比例為4:1。將光合細菌通過陰極室的進料口 5加入電解池的陰極室，接種量為15% (v/v)，并且，在陰極室所加入的溶液的體積與陽極室所加的溶液的體積相等即可； 第八步、電解池外接負載電阻，啟動電解池。電解池啟動初期為2d，負載兩端電壓約為OmV，并隨時間的推移，細菌在陽極表面形成生物膜，電壓緩慢增加。啟動5d后，電壓增加速度加快，呈指數式增長，直至生物膜生長穩定。接種約7d后，負載電壓逐漸趨于穩定，這表明電池啟動成功；第九步、電解池啟動成功后，接入電源，調節輸入電壓為O. 2 I. 2伏，此時電解池處于產氫模式。在陰極側的H2出口通過氣體收集裝置收集H2氣體，在陽極側的CO2氣體出口通過氣體收集裝置收集CO2氣體。待基質消耗完后，陽極室和陰極室的廢液分別通過排液口 4和排液口 6排出。重新補上新鮮的基質和培養基等物質，實現在微生物電解池體系纖維素序批式同步酶解發酵產氫。結論通過纖維素同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合，使得所收集的H2純度高，可達到90%以上，減少了后期氣體分離、純化的過程，降低了生產成本。
權利要求
1.基于纖維素同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合方法，其特征在于，包括如下步驟 A.將未預處理或預處理后的纖維素基質與組合酶液按照100: (O. 5 I)混合均勻，并將之加入滅菌處理后的電解池內，加入量為電解池體積的10% 20% ; B.將厭氧發酵細菌、光合細菌或二者的混合菌加入電解池，接種量為5% 35%(v/V); C.在電解池中加入組合培養基液體，加入量為所加入基質的10% 35%； D.電解池外接電阻，啟動電解池，電解池啟動成功后，接入外部電源，調節輸入電壓為O.2 I. 2伏，電解池處于產氫模式；在H2氣體收集出口通過氣體收集裝置收集H2氣體，在CO2氣體收集出口通過氣體收集裝置收集CO2氣體，待基質消耗完之后，廢液通過排液口 4排出。
2.根據權利要求I所述的基于纖維素同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合方法，其特征在于當微生物電解池采用雙室微生物電解池時，步驟A、B、C所加物質為加入電解池的陽極室中，并且在步驟D前還進行如下步驟 將濃度為20 60mM 的鐵氰化鉀溶液或者濃度為20 60mM -T1的亞硫酸鉀溶液加入電解池的陰極室中，且在陰極室所加入溶液的體積與陽極室所加的溶液的體積相等。
3.根據權利要求2所述的基于纖維素同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合方法，其特征在于當微生物電解池采用雙室微生物電解池時，在電解池陰極室還同時加入厭氧發酵細菌與光合細菌的混合菌或單一光合細菌或厭氧發酵細菌，接種量為5% 35% (v/V)，且在陰極室所加入溶液的體積與陽極室所加的溶液的體積相等。
4.根據權利要求3所述的基于纖維素同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合方法，其特征在于當微生物電解池采用雙室微生物電解池時，在陰極室中還加入PH為4. 8、濃度為40 SOmM · L-1的磷酸鹽緩釋劑，所加入的磷酸鹽緩釋劑與鐵氰化鉀溶液或亞硫酸鉀溶液的比例為4 1 ;且在陰極室所加入溶液的體積與陽極室所加的溶液的體積相等。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的基于纖維素同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合方法，其特征在于所述組合酶液為纖維素酶、β -葡萄糖苷酶、木聚糖酶，按22 40mg O. 02 O. 08mL :10 28mg比例進行混合。
6.根據權利要求5所述的基于纖維素同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合方法，其組合培養基的配方為:5· 8 6. 2g .[1Na2HPO4, 2. 8 3. 2g .171 KH2PO4,0. 08 O. 12g .171CO (NH2) 2，O. 5 O. 7g · L-1NaCl，O. 2 O. 24g · L-1 MgSO4 · 7H20,14 16mg · L-1 CaCl2 · 2H20和6 12mg · L—1微量元素溶液,其中微量元素為Mo、Fe、Zn、Co或Cu。
全文摘要
本發明公開了基于纖維素同步酶解發酵與微生物電解池產氫的耦合方法，其特征在于，包括如下步驟A.將未預處理或預處理后的纖維素基質與組合酶液按照100(0.5～1)混合均勻，并將之加入到滅菌處理后的電解池內，加入量為電解池體積的10％～20％；B.將厭氧發酵細菌或光合細菌或二者的混合菌加入電解池，接種量為5％～35％(v/v)；C.在電解池中加入組合培養基液體，加入量為所加入基質的10％～35％；D.電解池外接電阻，啟動電解池，電解池啟動成功后，接入外部電源，調節輸入電壓為0.2～1.2伏，電解池處于產氫模式。
文檔編號C12P19/14GK102876724SQ20121036999
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月28日 優先權日2012年9月28日
發明者王永忠, 胥騰飛, 陳蓉, 朱恂, 廖強, 李俊, 葉丁丁 申請人:重慶大學