玉米秸稈厭氧發(fā)酵生物制氫的實(shí)驗(yàn)研究的開題報(bào)告

玉米秸稈厭氧發(fā)酵生物制氫的實(shí)驗(yàn)研究的開題報(bào)告一、選題背景與意義隨著人類經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增長(zhǎng)，能源需求與日俱增，傳統(tǒng)化石能源已經(jīng)難以滿足人民日益增長(zhǎng)的需求。同時(shí)，由于化石能源的消耗和排放，環(huán)境污染問題也日益加重。因此，不斷尋找并發(fā)展環(huán)保、清潔的替代能源已經(jīng)成為世界各國(guó)亟待解決的問題。生物質(zhì)能是最為廣泛利用和發(fā)展的一類新型能源，具有可再生資源、低污染、富余產(chǎn)出和多品種利用等優(yōu)勢(shì)。生物質(zhì)能的利用涵蓋了固體、液態(tài)和氣態(tài)三個(gè)領(lǐng)域，其中氣體生產(chǎn)技術(shù)也成為新型生物質(zhì)能源開發(fā)的熱點(diǎn)之一。生物制氫技術(shù)是通過微生物代謝過程產(chǎn)生氫氣的一種環(huán)?？沙掷m(xù)的生產(chǎn)技術(shù)，其與化石能源相比，具有能源利用高效、地球生物循環(huán)、溫室氣體減排和資源利用綜合等顯著優(yōu)勢(shì)。目前，國(guó)外已經(jīng)開始了相關(guān)研究和應(yīng)用，并在生物質(zhì)熱解氣化和光合成微生物制氫領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展。而國(guó)內(nèi)對(duì)此的研究和發(fā)展還比較緩慢，在生物制氫的新型能源領(lǐng)域方面具有很大的發(fā)展前景和空間。因此，本研究選取玉米秸稈作為原料，通過厭氧發(fā)酵技術(shù)制備生物氫氣，探究其生產(chǎn)效率、發(fā)酵過程中微生物的變化及影響因素等，并為國(guó)內(nèi)生物制氫技術(shù)的發(fā)展提供技術(shù)支持和理論依據(jù)。二、研究?jī)?nèi)容及方法研究?jī)?nèi)容：（1）分離篩選產(chǎn)氫微生物。通過分離培養(yǎng)玉米秸稈樣品中的微生物，篩選出高效率的產(chǎn)氫菌株；（2）優(yōu)化厭氧發(fā)酵條件。采用單因素法和正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化玉米秸稈厭氧發(fā)酵生物制氫的條件，以提高氫氣產(chǎn)率和微生物生長(zhǎng)速率；（3）研究厭氧發(fā)酵過程中微生物的變化。通過分析玉米秸稈厭氧發(fā)酵過程中的微生物組成、代謝產(chǎn)物等特點(diǎn)，探究發(fā)酵過程中微生物的變化規(guī)律；（4）分析影響玉米秸稈厭氧發(fā)酵生物制氫的主要因素。研究玉米秸稈厭氧發(fā)酵生物制氫的主要影響因素，以進(jìn)一步提高氫氣產(chǎn)率和微生物生長(zhǎng)速率。研究方法：（1）分離培養(yǎng)產(chǎn)氫微生物，篩選高效菌株；（2）采用單因素法和正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化厭氧發(fā)酵條件；（3）采用分子生物學(xué)技術(shù)分析微生物群落結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律；（4）采用氣相色譜法分析厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物。三、預(yù)期研究結(jié)果通過本研究，預(yù)計(jì)可以獲得以下研究結(jié)果：(1)分離出高效率的產(chǎn)氫微生物，為厭氧發(fā)酵制氫提供菌種資源；(2)確定最優(yōu)的厭氧發(fā)酵條件，提高玉米秸稈厭氧發(fā)酵生物制氫的氫氣產(chǎn)量；(3)探究發(fā)酵過程中微生物的變化規(guī)律，為進(jìn)一步優(yōu)化菌種篩選和發(fā)酵條件提供依據(jù)；(4)分析影響玉米秸稈厭氧發(fā)酵生物制氫的主要因素，為生物制氫技術(shù)的研究和發(fā)展提供理論依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。四、可行性分析本研究選用玉米秸稈作為原料，制備生物氫氣的方法已有相關(guān)研究報(bào)道，具有一定的可行性。本研究將采用分離培養(yǎng)、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、分子生物學(xué)技術(shù)及氣相色譜法等方法進(jìn)行厭氧發(fā)酵生物制氫的研究，研究方法可行，技術(shù)路線清晰。五、研究進(jìn)度安排本研究計(jì)劃于2021年9月至2022年6月期間完成。按照研究?jī)?nèi)容，任務(wù)進(jìn)度安排如下：（1）9月-10月：進(jìn)行樣品采集、分離培養(yǎng)產(chǎn)氫微生物；（2）11月-12月：開始進(jìn)行厭氧發(fā)酵條件的優(yōu)化研究；（3）1月-2月：采用分子生物學(xué)技術(shù)分析微生物群落結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律；（4）3月-4月：利用氣相色譜法分析厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物；（5）5月-6月：完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析，撰寫論文，并進(jìn)行報(bào)告答辯。六、預(yù)算及資金