光合生物制氢是秸秆类生物质进行资源化能源化的一条重要途径。近年来,为提高光合生物制氢效率,通过添加助剂促进产氢的研究成为热点,其中研究金属类纳米粒子及碳纳米粒子对产氢的影响相对较多。为进一步研究低成本、高效的添加剂对光合生物产氢的影响,本文以玄武岩纤维材料为添加剂,主要研究了添加量与颗粒度对光合细菌(HAU-M1)利用玉米秸秆产氢的影响。首先采用单因素实验,分别研究了玄武岩纤维颗粒的添加量与颗粒度对玉米秸秆光合细菌产氢的影响,优化出最佳的添加量与颗粒度。然后在最佳添加条件下,从细菌生长和底物变化情况,研究了玄武岩纤维促进光合产氢的机制。主要得出以下结论:(1)玄武岩纤维能够有效的促进秸秆转化为还原糖,从而对以玉米秸秆为底物的光合细菌产氢过程起到显著的促进作用,其促进效果随着添加量的增加先增加后减少。实验结果表明,当玄武岩纤维的添加量为1.5 g/L时,在12 h时还原糖的含量最高为1.71 g/L,比空白组提高了22.15%,累计产氢量达到312.42 m L,与空白组相比提高了15.74%,玉米秸秆转化率为5.04%,产氢最高速率比空白组提高了0.28 m L/h。同时,玄武岩纤维能够起到稳定发酵液p H值的作用。发酵末端液相产物主要为乙醇、乙酸、丙酸、正丁酸。当玄武岩纤维添加量大于1 g/L时,发酵末端液相产物中不含有乙酸,这主要是因为乙酸被光合细菌利用产生氢气。玄武岩纤维的添加量达到1.5 g/L时,乙醇的含量最高为0.49 g/L,比空白组提高了53.14%,说明玄武岩纤维促进产氢的同时提高了乙醇的生成量。(2)玄武岩纤维颗粒度对玉米秸秆光合生物产氢的影响结果为:随着颗粒度的增加,促进产氢的作用先增加后减少,当玄武岩纤维的添加量为1.5 g/L,目数为300～400目时,在12 h时还原糖含量达到1.82 g/L,与空白组相比增加了0.42 g/L,提高了30%;累计产氢量为323.94 m L,与空白组相比增加了50.24 m L,提高率达到18.35%;产氢最高速率提高了0.29 m L/h,玉米秸秆转化率为5.23%。此时,发酵末端液乙醇的浓度最高为0.47 g/L,比空白组提高了47.07%。(3)动力学分析结果表明,添加玄武岩纤维可提高玉米秸秆产氢量,但会延长产氢延迟期,当玄武岩纤维的添加量为1.5 g/L、300～400目时,产氢延迟期增加了11.47%,达到21.38 h,最大产氢潜力提高了14.61%。(4)玄武岩纤维既能促进光合细菌生长又能提高发酵后玉米秸秆的相对结晶度。当添加1.5 g/L,300～400目玄武岩纤维时,细菌在72 h的浓度为1.47 g/L,比空白组细菌浓度提高了45.89%。通过XRD分析发酵前后玉米秸秆的相对结晶度结果表明,添加玄武岩纤维发酵后的玉米秸秆结晶度为45.50%,比空白组的相对结晶度增加了2.61%。