论文题目: 生物质秸秆利用化学—活性污泥法制取氢气的初步研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 生物化工
作者: 张雪松
导师: 朱建良
关键词: 生物质,纤维素,水解,厌氧发酵,活性污泥,生物制氢
文献来源: 南京工业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 生物制氢技术作为一种新兴的制氢技术,它可以利用包括工农业废弃物在内的多种有机物作为基质产生氢气,耗能少,成本低廉,有巨大的应用前景和发展潜力。生物质是植物光合作用的最主要的产物,实际产量丰富。利用现代生物技术将秸秆等纤维素类物质转化为新能源,可以缓解或解决能源问题以及农作物资源对环境污染的问题。本文以经预处理的农业水稻秸秆为原料,以活性污泥作为天然厌氧发酵菌群来源,厌氧发酵制取生物氢气。原料的预处理关系到后续工序和物料转化利用率、产品得率、成本等。利用化学的、物理的方法对纤维素类物质进行预处理,可以提高对原料的利用率。作为预处理过程中两种最为常见的处理方法,酸处理与氨处理相比,酸处理更能提高纤维素类物质的利用率,提高产氢量。在最适条件下,将原料中纤维素、半纤维素的利用率从氨处理时的24.28%提高到35.87%。酸处理的最适工艺条件为,硫酸浓度0.7%,处理压力0.1MPa,维压时间60min,固液比为1:12,原料过60 目筛。原料秸秆经过处理后,在温度37℃,初始pH 值6.0,底物浓度30g/L,污泥浓度27.5g/L,以蛋白胨为有机氮源,NH4Cl 为无机氮源条件下的产氢能力为94.69ml/（g·TS）。同时对厌氧发酵生物产氢过程进行了试验研究,优化了产氢条件,其最适厌氧发酵产氢的工艺条件为,温度37℃,初始pH 值7.0,底物浓度40g/L,污泥浓度27.5g/L,以玉米浆为有机氮源,NH4Cl 为无机氮源。在此条件下,原料秸秆的产氢能力为131.7ml/（g·TS）,产氢延迟时间为5.8 小时,原料中纤维素、半纤维素的利用率提高到49.89%。所得生物气产物中没有检测到甲烷,氢气含量为55.4%。利用以农作物秸秆为代表的纤维素类物质经预处理结合发酵产氢的研究较少,本文完成了由纤维素类物质经预处理后发酵制取生物氢气的工艺路线,通过设计正交实验对酸（氨水）浓度、反应压力、时间以及固液比等参数的研究,考察了秸秆在不同预处理条件下产氢的情况,优化预处理条件,提高了秸秆的有效利用率;同时对厌氧发酵生物产氢过程在不同条件（pH 值、温度等）下的产氢过程进行了试验研究,优化了产氢条件。本课题的初步研究为以后厌氧产氢的机理研究、高效产氢反应器的研制以及日后的工业化利用提供了一定的依据。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 前言
1.1 选题背景
1.2 生物质能源利用技术
1.2.1 热化学法
1.2.2 生物转化法
1.2.3 几种生物质利用方法比较
1.3 氢源的优越性
1.4 生物制氢的应用与发展趋势
1.5 本文的研究思路
1.3.1 预处理过程
1.3.2 厌氧发酵过程
第二章 原料预处理过程条件研究
2.1 纤维素类物质的组成及性质
2.1.1 纤维素
2.1.2 半纤维素
2.1.3 木质素
2.2 生物质预处理
2.3 酸处理对纤维素类物质产氢能力的影响
2.3.1 实验材料与仪器
2.3.2 分析方法
2.3.3 实验内容与方法
2.3.4 实验结果与分析
2.3.5 小结
2.4 氨水处理对纤维素类物质产氢能力的影响
2.4.1 实验材料与仪器
2.4.2 分析方法
2.4.3 实验内容与方法
2.4.4 实验结果与分析
2.4.5 小结
2.5 本章小结
第三章 厌氧发酵产氢条件优化
3.1 实验材料与仪器
3.2 分析方法
3.3 实验内容与方法
3.4 结果与讨论
3.4.1 限制性生长因子对产氢能力的影响
3.4.2 搅拌转速对产氢情况的影响
3.5 本章结论
第四章 结论和建议
4.1 结论
4.2 建议
参考文献
发表文章
致谢
发布时间: 2005-10-13
参考文献
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