环流型光纤生物膜制氢反应器的底物传输与降解特性

来源：农业机械学报杂志2015年第3期北京时间：

作者：张川,刘新阳,王毅,贺超,张全国

单位：华北水利水电大学;生物质能源河南省协同创新中心,华北水利水电大学,生物质能源河南省协同创新中心,生物质能源河南省协同创新中心,生物质能源河南省协同创新中心,

摘要：以连续流产氢为目标，采用高透光性弥散光纤作为导光介质和光合细菌吸附成膜的载体，构造了环流型光纤生物膜制氢反应器。在实验研究的基础上，根据传质原理和Monod生化反应动力学建立了描述连续流反应器中底物传输和降解的二维数学模型。以强化底物传输和提高底物降解效率为目标，对反应器的实际操作参数进行了优化。研究结果表明，反应器的底物传输特性对反应器的底物降解效率有显著影响。反应器的底物降解效率随进口底物质量浓度的增加呈现先增大后减小的趋势。反应器的底物降解效率随流速的增加呈现逐渐减小的趋势。当反应器的进口底物质量浓度为10g/L，流速为100mL/h时，底物消耗速率最大，底物降解效率达到43.5%。合理地控制反应器中的底物传输使得生物膜区域具有适合的底物质量浓度分布,是维持反应器较高底物降解效率的有效途径。

关键词：光生物制氢 生物膜 质量传输 光生化反应 底物降解效率

基金资助：国家自然科学基金资助项目(51376056、U1404521、51309099)、国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2012AA051502)、中国博士后科学基金资助项目(2012M521395)、河南省教育厅科学技术研究重点资助项目(13B470119)和郑州市科技局科技发展计划资助项目(130866)