导读:本文包含了生物电解产氢系统论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:生物电解产氢系统,PCR-SSCP,微生物群落,微生物燃料电池
生物电解产氢系统论文文献综述
张运晴[1]（2008）在《生物电解产氢系统微生物群落结构与群落动态解析》一文中研究指出目前,发酵制氢工艺中亟待解决的问题是提高单位基质的转化率,2005年国际上提出了生物电解产氢系统(microbial electrolysis cell for H2 prodcutions,MEC),可以利用末端发酵产物中小分子有机质制取氢气的研究。但是,对该系统内微生物的认识还很有限。因此,本研究着眼于生物电解产氢系统,利用PCR-SSCP技术,对MEC系统的微生物群落结构及群落动态进行分析,以期为工艺运行提供理论指导。首先,优化了用于MEC系统微生物群落结构分析的PCR-SSCP方法。采用“污泥清洗→酶法/物理法联用”法(用PBS缓冲液清洗污泥,破壁时加入石英砂、溶菌酶和蛋白酶K作用之外加入SDS缓冲液深度破壁同时减少非特异性吸附,最后采用吸附柱纯化DNA)提取MEC系统的DNA,接着进行“少量模板PCR”,最后MEC系统的SSCP图谱,使用AM与DMAM的比例为49︰1,质量分数为10%的凝胶加入5%的甘油,上样缓冲液中去离子甲酰胺的浓度为20%,常温下300V电泳17个小时。利用优化的PCR-SSCP技术,分析MEC系统的微生物群落结构与动态,并对图谱中主要条带进行克隆、测序分析。实验结果表明,MEC系统从产电阶段向产氢阶段转化时悬浮液和生物膜的微生物群落结构都发生了剧烈的变化,产氢阶段的生物膜上的微生物群落更复杂。说明初期驯化形成的群落在加上外加电压后又产生明显的变化。所以建议以后直接以产氢工艺条件启动MEC系统。MEC系统产电阶段生物膜上检测到功能菌Shewanella并且该菌属在系统内占优势,产氢阶段除Shewanella之外还检测到了其他具有电子传递功能的功能菌,如Pseudomonas,Agrobacteriu和Flavobacterium,这些菌属在MEC产氢阶段生物膜上占优势。产氢阶段检测到Desulfonauticus可以利用乙酸还原硫化物氧化质子,降低质子传递的效率,进而使系统效率降低。与产电阶段相比MEC系统产氢阶段,阳极生物膜上的微生物群落与阳极悬浮液中的微生物群落更相关,分析认为外加电压的加入改变了体系内的能量和物质传递的过程,悬浮液中的微生物在很大程度上影响系统地效率。因此在MEC产氢系统内要注意保持悬浮液内微生物群落的稳定性。葡萄糖为底物的MEC系统启动32天彻底酸化崩溃,该系统在第16天到第22天处于稳定阶段,输出电压稳定在210mV左右;系统在微生物种类最丰富时,输出电压没有达到最大值,而当大部分微生物开始被减弱时,输出电压到了最大值,与微生物的增长相比,体系输出电压的增长具有滞后性。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2008-06-01）
孙丹[2]（2008）在《生物电解产氢系统功能微生物筛选及其电化学特性研究》一文中研究指出生物电解系统(MEC)是针对现有发酵制氢中末端产物仍然蕴含的能源潜力,立足于利用乙酸等小分子有机质在微生物作用下进一步获得氢气的深度制氢工艺。目前,国内外对MEC系统功能微生物及其贡献的认识还相当有限,不同类型功能微生物的电子传递特性及协同作用尚无研究。本研究建立了一种新型的MEC系统阳极功能菌群的分离筛选方法—基于无定形铁还原的连续稀释法,对阳极生物膜样品进行连续倍比稀释(10-1~10-9),并将不同稀释条件下的样品接种至无定形铁筛选培养基,以Fe(III)还原能力为指标进行筛选,直至获得具有高活性的最小功能单元。实验结果表明,稀释倍数从10-1降低到10-6,不同菌群Fe(III)还原反应均有一个迟滞期,且迟滞期随着稀释倍数的增大而延长,但最大铁还原能力受稀释倍数的影响较小。故采用该方法得到的具有Fe(III)还原能力的最高稀释倍数(10-6)下的功能菌群定义为“最小功能单元”。本研究采用该方法从稳定运行叁个月的MEC系统阳极生物膜中筛选出“最小功能单元”(命名为E23)。“最小功能单元”—E23具有稳定高效的铁还原能力,能利用乙酸作为电子供体还原无定形铁,将100 mmol无定形铁完全还原为Fe3O4。将MEC阳极生物膜“最小功能单元”—E23接种至双室MEC系统,以乙酸作为唯一电子供体,不加任何介体。结果表明,在无外加电压条件下,E23可以利用乙酸产生电流,最大电流密度为417.5 mA/m2,最大功率密度为209.1 mW/m2,这高于已有报道相似工艺条件下活性污泥的产电能力。在一个15天为周期的反应器批次实验中,总库仑效率(Ec)达22.4%±2%。实验还采用变形梯度凝胶电泳(DGGE)技术分析了E23接种液的优势种群对MEC启动的影响,提出了通过优化E23接种液的优势种群结构的方式,可以将“最小功能单元”—E23在MEC中的迟滞期(140h)缩短为0h。同时,利用Hungate技术从MEC系统悬浮液中分离到1株悬浮液功能菌株,命名为WL-4,它不能利用乙酸、甲酸、丙酸、丁酸、乙醇、乳酸、葡萄糖等常规电子供体还原无定形铁。生理生化分析及16S rRNA鉴定表明菌株WL-4属于Bacteroides。反应器运行结果表明,菌株WL-4不能利用乙酸产电。为了探讨MEC系统中功能微生物之间的协作行为,将阳极生物膜“最小功能单元”—E23和悬浮液功能菌株WL-4进行复配实验,考察其电化学活性。结果表明,二者共培养物运行的MEC系统库仑效率明显提高。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2008-06-01）
生物电解产氢系统论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
生物电解系统(MEC)是针对现有发酵制氢中末端产物仍然蕴含的能源潜力,立足于利用乙酸等小分子有机质在微生物作用下进一步获得氢气的深度制氢工艺。目前,国内外对MEC系统功能微生物及其贡献的认识还相当有限,不同类型功能微生物的电子传递特性及协同作用尚无研究。本研究建立了一种新型的MEC系统阳极功能菌群的分离筛选方法—基于无定形铁还原的连续稀释法,对阳极生物膜样品进行连续倍比稀释(10-1~10-9),并将不同稀释条件下的样品接种至无定形铁筛选培养基,以Fe(III)还原能力为指标进行筛选,直至获得具有高活性的最小功能单元。实验结果表明,稀释倍数从10-1降低到10-6,不同菌群Fe(III)还原反应均有一个迟滞期,且迟滞期随着稀释倍数的增大而延长,但最大铁还原能力受稀释倍数的影响较小。故采用该方法得到的具有Fe(III)还原能力的最高稀释倍数(10-6)下的功能菌群定义为“最小功能单元”。本研究采用该方法从稳定运行叁个月的MEC系统阳极生物膜中筛选出“最小功能单元”(命名为E23)。“最小功能单元”—E23具有稳定高效的铁还原能力,能利用乙酸作为电子供体还原无定形铁,将100 mmol无定形铁完全还原为Fe3O4。将MEC阳极生物膜“最小功能单元”—E23接种至双室MEC系统,以乙酸作为唯一电子供体,不加任何介体。结果表明,在无外加电压条件下,E23可以利用乙酸产生电流,最大电流密度为417.5 mA/m2,最大功率密度为209.1 mW/m2,这高于已有报道相似工艺条件下活性污泥的产电能力。在一个15天为周期的反应器批次实验中,总库仑效率(Ec)达22.4%±2%。实验还采用变形梯度凝胶电泳(DGGE)技术分析了E23接种液的优势种群对MEC启动的影响,提出了通过优化E23接种液的优势种群结构的方式,可以将“最小功能单元”—E23在MEC中的迟滞期(140h)缩短为0h。同时,利用Hungate技术从MEC系统悬浮液中分离到1株悬浮液功能菌株,命名为WL-4,它不能利用乙酸、甲酸、丙酸、丁酸、乙醇、乳酸、葡萄糖等常规电子供体还原无定形铁。生理生化分析及16S rRNA鉴定表明菌株WL-4属于Bacteroides。反应器运行结果表明,菌株WL-4不能利用乙酸产电。为了探讨MEC系统中功能微生物之间的协作行为,将阳极生物膜“最小功能单元”—E23和悬浮液功能菌株WL-4进行复配实验,考察其电化学活性。结果表明,二者共培养物运行的MEC系统库仑效率明显提高。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
生物电解产氢系统论文参考文献
[1].张运晴.生物电解产氢系统微生物群落结构与群落动态解析[D].哈尔滨工业大学.2008
[2].孙丹.生物电解产氢系统功能微生物筛选及其电化学特性研究[D].哈尔滨工业大学.2008