玉米秸稈厭氧發(fā)酵法生產(chǎn)氫氣和甲烷過程的參數(shù)優(yōu)化

【摘要】：本文優(yōu)化了玉米秸稈發(fā)酵生產(chǎn)氫氣和甲烷的過程參數(shù),主要研究?jī)?nèi)容如下： 1.以20g/L的蔗糖為底物,考察了七種不同天然產(chǎn)氫菌源的發(fā)酵產(chǎn)氫性能,其中經(jīng)110℃烘干預(yù)處理的金水河污泥產(chǎn)氫效果最佳,蔗糖的累積產(chǎn)氫量和最大氫氣濃度分別為280ml/g-底物和47.9%；利用上述菌源,以0.3%鹽酸預(yù)處理的玉米秸稈為底物(20g/L),在10L反應(yīng)器中,36±1℃條件下進(jìn)行產(chǎn)氫實(shí)驗(yàn),最大產(chǎn)氫量為64.3 ml/g-秸稈、最大產(chǎn)氫速率為18.8mlH2/(g·h)、最大氫氣濃度為48.1%。 2.研究了酸解條件對(duì)玉米秸稈產(chǎn)氫性能的影響,在121℃、固液比為1:10,硫酸濃度為1.5%、水解時(shí)間為60min條件下,玉米秸稈的產(chǎn)氫效果最好,累積產(chǎn)氫量為114.7ml/g-秸稈、最大氫氣濃度為45.3%。 3.在10L半連續(xù)流攪拌反應(yīng)器中,優(yōu)化了秸稈模擬廢水發(fā)酵產(chǎn)氫的過程參數(shù),在36±1℃、HRT=6 h、pH=4.5±0.2,產(chǎn)氫反應(yīng)體系能夠持續(xù)運(yùn)行(403h),最大的產(chǎn)氫速率,最大氫氣濃度和最大產(chǎn)氫量分別為0.316LH2/(L·h)、62.1%和379.2]ml/g-substrate。 4.從溫度、初始pH、底物濃度、催腐劑用量等方面系統(tǒng)考察了催腐劑處理的玉米秸稈產(chǎn)甲烷性能,結(jié)果顯示：在高溫50±1℃、初始pH=8.0、催腐劑用量為0.075g/Kg-秸稈的條件下,批次實(shí)驗(yàn)中,底物濃度50g/L時(shí),秸稈的產(chǎn)甲烷性能最好,累積甲烷產(chǎn)量、最大甲烷濃度、最大產(chǎn)甲烷速率分別為321.0ml/g-秸稈、78.2%、56.7ml/(g·d)；放大實(shí)驗(yàn)中,底物濃度150g/L的產(chǎn)甲烷性能最好,累積甲烷產(chǎn)量、最大甲烷濃度、最大產(chǎn)甲烷速率分別為204.9ml/g-秸稈、79.5%、24.1ml/(g·d)。 【關(guān)鍵詞】：玉米秸稈 酸水解 發(fā)酵 微生物 氫氣 催腐劑 甲烷
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TQ920.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-10
• 第一章 前言10-20
• 1.1 研究背景10
• 1.2 天然產(chǎn)氫菌源預(yù)處理方式對(duì)產(chǎn)氫效果的影響10-13
• 1.3 纖維素類生物質(zhì)的預(yù)處理13-14
• 1.4 生物發(fā)酵制氫放大實(shí)驗(yàn)的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.5 產(chǎn)甲烷的研究進(jìn)展16-19
• 1.6 本課題研究思路19-20
• 第二章 不同天然菌源的產(chǎn)氫性能20-30
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料及主要設(shè)備20-22
• 2.1.1 產(chǎn)氫菌源20
• 2.1.2 營(yíng)養(yǎng)液20-21
• 2.1.3 底物:蔗糖21
• 2.1.4 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備21-22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法22-24
• 2.2.1 菌源預(yù)處理方法22
• 2.2.2 批次試驗(yàn)方法22-23
• 2.2.3 累積產(chǎn)氫量的計(jì)算23
• 2.2.4 產(chǎn)物的氣相組分分析23-24
• 2.2.5 產(chǎn)物的液相組分分析24
• 2.3 結(jié)果與討論24-27
• 2.3.1 不同菌源的產(chǎn)氫性能24-27
• 2.4 酸解的玉米秸稈發(fā)酵產(chǎn)氫27-29
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)材料和主要設(shè)備27
• 2.4.2 實(shí)驗(yàn)方法27-28
• 2.4.3 結(jié)果與討論28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章 酸解條件對(duì)玉米秸稈產(chǎn)氫能力的影響30-37
• 3.1 實(shí)驗(yàn)材料及主要設(shè)備30-31
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)原料30
• 3.1.2 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備30-31
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法31-32
• 3.2.1 玉米秸稈的酸解方法31
• 3.2.1.1 酸解時(shí)間31
• 3.2.1.2 稀酸的濃度31
• 3.2.2 批次試驗(yàn)方法31
• 3.2.3 生物氣組成及其含量檢測(cè)31-32
• 3.2.4 液相末端產(chǎn)物組分分析32
• 3.3 結(jié)果與討論32-36
• 3.3.1 酸解時(shí)間對(duì)產(chǎn)氫性能的影響32-34
• 3.3.2 硫酸濃度對(duì)產(chǎn)氫性能的影響34-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 秸稈模擬廢水連續(xù)發(fā)酵產(chǎn)氫37-43
• 4.1 實(shí)驗(yàn)材料及主要設(shè)備37-38
• 4.1.1 產(chǎn)氫菌源及其馴化培養(yǎng)37
• 4.1.2 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備37-38
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方法38-39
• 4.2.1 厭氧反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)方法38-39
• 4.2.2 生物氣組成及其含量檢測(cè)39
• 4.2.3 液相末端產(chǎn)物組分分析39
• 4.3 結(jié)果與討論39-42
• 4.4 本章小結(jié)42-43
• 第五章 催腐劑預(yù)處理的玉米秸稈發(fā)酵產(chǎn)甲烷43-54
• 5.1 實(shí)驗(yàn)材料及主要設(shè)備43
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)原料43
• 5.1.2 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備43
• 5.2 實(shí)驗(yàn)方法43-45
• 5.2.1 批次實(shí)驗(yàn)方法43-44
• 5.2.2 玉米秸稈產(chǎn)甲烷的放大實(shí)驗(yàn)44
• 5.2.2.1 玉米秸稈預(yù)處理方法44
• 5.2.2.2 小型放大實(shí)驗(yàn)方法44
• 5.2.3 生物氣組成及其含量檢測(cè)44-45
• 5.3 結(jié)果與討論45-53
• 5.3.1 批次試驗(yàn)45-50
• 5.3.1.1 反應(yīng)溫度的影響45
• 5.3.1.2 初始pH的影響45-46
• 5.3.1.3 催腐劑用量對(duì)玉米秸稈產(chǎn)甲烷的影響46-48
• 5.3.1.4 底物濃度對(duì)玉米秸稈產(chǎn)甲烷的影響48-50
• 5.3.2 玉米秸稈產(chǎn)甲烷小型放大實(shí)驗(yàn)50-53
• 5.4 本章小結(jié)53-54
• 第六章 結(jié)論54-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 致謝61-62
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷62

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