專利名稱：連續流超聲波光生物制氫反應器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光生物制氫反應器，尤其涉及一種連續流超聲波光生物制氫反應 器。
背景技術：
利用光合細菌制氫被認為是生物制氫最有前途的方式之一 (DebabrataDas， et al.Hydrogen production by biological processes" survey ofliterature. International Journal of Hydrogen Energy 26(2001) 13-28.)。這主要是因為光合細 菌產氫在理論上具有較高的光化學轉化率；它可以避免氧抑制的問題；該方法具有利用較 寬光譜范圍的能力；該方法具有去除在廢水處理過程中所產生的有機污染物的能力。
現有技術中，光生物制氫反應器有管式、平板式、攪拌罐式三種類型。平板式光生 物反應器調光能力很強，可以保證有效液層充分受光，增強光能吸收轉換。但上述三種類型 均存在菌懸液內細胞膜較厚，細胞膜內的產氫不易從細胞膜內穿出，菌懸液內的底物不易 進入細胞膜內，因此，一直存在產氫率不高的問題。
發明內容
針對現有技術存在的上述不足，本發明提供一種調光能力強，有效液層受光充分， 而且光合細菌的新陳代謝、生長繁殖能力強，可以連續處理有機廢水和產氫率高的連續流 超聲波光生物制氫反應器。 本發明提高的連續流超聲波光生物制氫反應器包括光源、光源照射的透明箱體和 超聲波細胞粉碎機；所述透明箱體的一側設有進液口 ，另一側設有出液口 ，頂部設有進氣口 和出氣口 ；所述超聲波細胞粉碎機的變幅桿豎直向下伸進透明箱體裝入的菌懸液內，所述 變幅桿與透明箱體的上蓋之間氣密封。 進一步，所述變幅桿插入透明箱體裝入的菌懸液內2cm 3cm。 本發明的有益效果連續流超聲波光生物制氫反應器與現有技術相比具有如下優
點 1、本發明將平板式反應器和超聲波細胞粉碎機相結合，旨在提高降解溶液內的有 機物和提高光合細菌的產氫速率，低強度超聲波在介質中傳播時，可以改變細胞膜的通透 性，加強物質輸送，從而增加細胞的代謝活性和促進有益物質的生成。同時，超聲波在傳播 過程中，可以減薄傳質邊界層和加速溶質粒子運動，提高反應物進入酶或細胞活性部位，促 進生成物離開酶活性中心進入液體媒質的傳質擴散過程，從而提高酶活性，促進酶催化反 應、提高生物反應的速度。此外，適宜的低強度超聲波作用于細菌時提高了細胞膜和細胞壁 的通透性，從而提高細菌的新陳代謝功能，促進了細菌的生長。 2、本發明采用低強度超聲波技術提高細菌的新陳代謝功能，促進了細菌的生長， 增加了菌體生長繁殖的能力，減少了細菌懸浮培養方式下菌種的流失問題，加強了光合細 菌連續處理有機廢水的能力，提高了光合細菌的產氫性能。
3、本發明的連續流超聲波光生物制氫反應器具有成本低，操作方便，便于清洗，反 應器占地面積小，單位體積產氫率高等優點，因此本發明所述的連續流超聲波光生物制氫 反應器可廣泛應用于環保、能源、食品、飼料等行業，具有良好的應用前景。
附圖為本發明的結構示意圖。
附圖中的附圖標記所代表的結構如下 1-光源2-透明箱體3-進液口 4-出夜口 5-進氣口 6-出氣口7-超聲波 細胞粉碎機8-變幅桿9-上蓋10-控制主機11-換能器
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細地說明。 附圖為本發明的結構示意圖，如圖所示連續流超聲波光生物制氫反應器包括光 源1、光源1照射的透明箱體2和超聲波細胞粉碎機7。透明箱體2的底部設有進液口 3，與 進液口 3相對的另一側設有出液口 4，出液口 4的高度高于進液口 3，透明箱體2的頂部的 上蓋9上設有進氣口 5和出氣口 6。超聲波細胞粉碎機7包括控制主機10、換能器11和變 幅桿8，因超聲波細胞粉碎機7的結構為現有技術，故不在此累述。變幅桿8的底端豎直向 下伸進透明箱體2內并插入透明箱體2裝入的菌懸液內2cm 3cm。變幅桿8與上蓋9上 的安裝孔之間通過密封圈和密封膠密封。 使用該連續流超聲波光生物制氫反應器進行制氫時，首先將菌懸液通過進液口 3 加入透明箱體2內，可在菌懸液中添加有機碳源、氮、磷、鉀等營養物質，出液口 4與氫氣分 離設備連接；從進氣口 5加入氬氣或其他惰性氣體，將透明箱體2內的空氣從出氣口 6驅替 排出，主要使菌懸液處于厭氧狀態；開啟光源1，光源通過透明箱體2照射在菌懸液上；再啟 動控制主機IO，調節控制主機10的輸出功率，從變幅桿8內傳出低強度超聲波使菌懸液產 生振動，低強度超聲波超聲輻射菌體，提高了反應器內光合細菌的新陳代謝和菌體生長，增 強了底物傳遞到微生物的速率，而且使菌懸液和有機營養液沿著固定的流道流出，延長了 超聲波對反應液的處理時間。通過外部氫氣分離設備分離出氫氣和殘液，殘液可循環利用， 再次通過進液口加入反應器內。 最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較 佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技 術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本 發明的權利要求范圍當中。
權利要求
一種連續流超聲波光生物制氫反應器，包括光源(1)和光源(1)照射的透明箱體(2)，所述透明箱體(2)的一側設有進液口(3)，另一側設有出液口(4)，頂部設有進氣口(5)和出氣口(6)；其特征在于還包括超聲波細胞粉碎機(7)，所述超聲波細胞粉碎機(7)的變幅桿(8)豎直向下伸進透明箱體(2)裝入的菌懸液內，所述變幅桿(8)與透明箱體(2)的上蓋(9)之間氣密封。
2. 根據權利要求1所述的連續流超聲波光生物制氫反應器，其特征在于所述變幅桿 (8)插入透明箱體(2)裝入的菌懸液內2cm 3cm。
全文摘要
本發明公開了一種連續流超聲波光生物制氫反應器，包括光源、光源照射的透明箱體和超聲波細胞粉碎機；透明箱體的一側設有進液口，另一側設有出液口，頂部設有進氣口和出氣口；超聲波細胞粉碎機的變幅桿豎直向下伸進透明箱體裝入的菌懸液內，變幅桿與透明箱體的上蓋之間氣密封。本發明將平板式反應器和超聲波細胞粉碎機相結合，提高降解溶液內的碳源有機物和提高光合細菌的產氫速率；低強度超聲波在介質中傳播時，可以改變細胞膜的通透性，加強物質輸送，增加細菌的代謝活性和促進有益物質的生成；提高反應物進入酶或細胞活性部位，促進生成物離開酶活性中心進入液體媒質的傳質擴散過程；提高酶活性，促進酶催化反應、提高生物反應的速度。
文檔編號C12M1/107GK101735941SQ20091025085
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者丁玉棟, 葉丁丁, 廖強, 朱恂, 李俊, 王宏, 王永忠, 謝學旺 申請人:重慶大學