基于蔗糖发酵的能源转换效率的研究

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,演示文档,路漫漫其悠远,少壮不努力，老大徒悲伤,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,基于蔗糖发酵的能源转换效率的研究,1,结果与分析,3,引言,1,材料和方法,2,结论与讨论,4,沼气发酵三阶段,CH,4,和,CO,2,有机酸、醇、,H,2,和,CO,2,水解阶段,产甲烷阶段,产氢产酸阶段,1,引言,72%,来自乙酸代谢,28% H,2,还原,CO,2,形成,（能量损失较大）,乙酸、,H,2,和,CO,2,发酵细菌的特点：,繁殖速度快、对环境的适应性,很强等,产甲烷细菌的特点：,繁殖速度很慢、,易受环境因素影响,为满足传统厌氧发酵顺利进行，需首先满足产甲烷菌生长代谢条件，导致水解发酵阶段基质利用率低，使整个厌氧发酵过程能源生产效率降低。,传统厌氧发酵不足,酸化,甲烷化,氢化,甲烷化,提升整体厌氧处理的能源效率,2,材料与方法,2.1,材料,2.1.1,发酵原料,：蔗糖。,2.1.2,接种物,：本实验室长期驯化后的混合厌氧活性污泥，,pH,值为,7.86,。,2.1.3 pH,调节液,30% NaOH,溶液：称取,30gNaOH,，加,70ml,蒸馏水溶解。,6mol/L HCl,溶液：取,16ml,浓盐酸加水稀释至,100ml,。,图,1,产氢阶段装置图,2.1.4,实验装置,图,2,产甲烷阶段装置图,2.1.4,实验装置,调节,pH,实验组：接种物,120ml+,蔗糖,10g,+,水,=400ml,对照组：接种物,120ml+,水,=400ml,。,实验组和对照组各设,3,个平行组，在,30,恒温下进行厌氧发酵,调节,pH,至,5.0,发酵产氢,调节,pH,至,7.0,发酵产甲烷,2.2,方法,2.2.1,实验设计,产气量,pH,值,气体含量,有机酸积累量,用排水集气法收集气体，每天定时记录产气量,.,用,pHS-3C,精密酸度计每天定时测量记录,用奥氏气体分析仪精确测量,H,2,和,CH,4,含量,挥发性脂肪酸总量的比色法测定,.,蔗糖含量,硫酸,-,蒽酮法,2.2.2,分析项目及方法,E=,式中,E,原料的能源转换效率，,%,V,H,2,氢气体积（实验测定），,ml,Q,H,2,氢气的热值，,12.86J/ml,V,CH,4,甲烷体积（实验测定），,ml,Q,CH,4,甲烷的热值，,35.822J/ml,Q,SAC,蔗糖的燃烧热值，,16490J/g,m,蔗糖质量（实验测定），,g,能源转换效率的计算,2.2.3,数据处理,3,结果与分析,3.1,产氢阶段,3.1.1,日产气量,图,3,产氢阶段产气曲线,图,4,产氢阶段,pH,值变化曲线,3.1.2 pH,值,有机酸含量为,3.6g,图,5,产氢阶段蔗糖含量变化曲线,3.1.3,蔗糖含量,蔗糖含量为,0.04g,图,6,产甲烷阶段产气曲线,3.2,产甲烷阶段,3.2.1,日产气量,项目,总产气量,（,ml,）,气体含量,（,%,）,发酵时间,（,d,）,产氢阶段,总气体,3947,13,氢气,2089,52.94,甲烷,590,14.96,产甲烷阶段,总气体,3540,20,甲烷,1987,56.13,氢气,1041,29.40,总产气情况,总气体,7487,氢气,3130,41.81,甲烷,2577,34.42,3.3,产气情况综合分析,3.4,蔗糖发酵产氢产甲烷的能源转换效率,E=,100%,E=,100%,E= 80.39%,项目,能源转换效率,/%,产氢产甲烷,单独产氢,单独产甲烷（沼气发酵）,3.5,蔗糖不同发酵过程能源转换效率的比较,29.11,42.42(,文献值,),80.39,4,结论与讨论,通过调节发酵环境的,pH,，可以建立“氢化,甲烷化”程序的厌氧发酵产能系统；,蔗糖发酵产氢产甲烷的能源转换效率达,80.39%,分别是蔗糖发酵制氢和蔗糖沼气发酵的,2.8,倍和,1.9,倍，表明该产能系统能显著提升厌氧处理的能源效率。,参考文献,1,胡纪萃，周孟津，左剑恶,.,废水厌氧生物处理理论与技术,M.,北京：中国建筑工业出版社，,2002.,2,张无敌，宋川洪，尹芳等,.,沼气发酵与综合利用,M.,昆明：云南科技出版社，,2004.,3,胡觉，张无敌，尹芳等,.,紫茎泽兰产氢产甲烷联合发酵的研究,J.,第二届全国研究生生物质能研讨会，,2007,，,12:12-14.,4,夏明星，白术杰，张向宇,.,浅析用奥氏气体分析仪测定煤气中毒可燃组分,J.,科技创新导报，,2008,，,10.,5,张敏,.,奥氏气体分析仪燃烧法对可燃气的分析,J.,高师理科学刊，,2008,，,28(6).,6,张庆红，马梅芳,.,硫酸,-,蒽酮法测定天冬中多糖含量,J.,中国现代中药，,2008,，,10(8).,7,李庆林,.,有机垃圾厌氧发酵过程性能预测系统建模与实验验证,D.,上海：上海交通大学，,2009:35-36.,8,袁振宏，吴创之，马隆龙等,.,生物质能利用原理与技术,M.,北京,:,化学工业出版社，,2003.313- 317.,9,赵琦,.,蔗糖催化燃烧的实验探究设计,J.,化学教育，,2009,，,01.,10,邱郁安，张紫英，苏莉娟等,.,寻沼气宝贝氢化,-,甲烷化程序厌氧发酵产能系统之建立,.http:/science.ntsec.edu.tw/files/15-1004-22105,c2423-1.php.2011-05-09,11,胡觉,.,紫茎泽兰产氢产甲烷联合发酵的研究,D.,昆明：云南师范大学，,2008.,12,尹芳，胡觉，张无敌等,.,紫茎泽兰产氢产甲烷联合发酵的研究,J.,科学通报，,2010,，,55(36),：,3469-3476.,13 Binfei Xie, Jun Cheng, Junhu Zhou,et al.,Cogeneration of hydrogen and methane from glucose to improve the energy conversion efficiency J. International Journal of Hydrogen Energy, 2008, 33(19): 5006-5011.,