甲烷重整制氢气的研究进展

甲烷(天然气)资源丰富，氢碳比高，是良好的制氢原料．本文对各种重整制氢过程，包括水蒸汽转化、部分氧化、二氧化碳重整、自热重整、甲烷裂解进行了综述，并对甲烷重整制氢的前景给予了展望。     

甲烷重整制氢气的研究进展

甲烷(天然气)资源丰富,氢碳比高,是良好的制氢原料.本文对各种重整制氢过程,包括水蒸汽转化、部分氧化、二氧化碳重整、自热重整、甲烷裂解进行了综述,并对甲烷重整制氢的前景给予了展望.     

渐缩微喷管内氢气掺混甲烷预混燃烧实验研究

在出口直径为1.6 mm的石英渐缩喷管中进行预混燃烧实验,研究不同当量比(实际供给的空气量与理论上可完全燃烧需要空气量之比)以及混合比R（甲烷体积与燃料总体积比）下氢气/甲烷/空气在微尺度喷管内稳燃范围、输出推力、壁面温度分布等特性.通过实验发现,混合比越大,对应的稳定流速下限越小,当量比越大,对应的稳定流速下限越大,其中Φ=0.7,稳燃流速范围最大.当Φ=0.6时,壁面最高温度随着R的增大而减小,但是当Φ=0.9时,壁面最高温度几乎没有变化.壁面最高温度出现在Φ=0.7时,为761 ℃.火焰分为2层,内层颜色基本为淡蓝色,表明燃烧中氢气被点燃.当输入功率（由氢气和甲烷的热值与各工况体积流量计算获得）Q=13 W时,Φ=1.0时得到的比冲最大,效率最高.     

甲烷制备高纯度氢气的实验研究

对甲烷制备可供质子交换膜燃料电池(PEMFC)用的高纯度氢气进行了实验研究，得出了不同蒸汽／碳比值时甲烷的转化率、不同过量空气系数对制备气体成分的影响、不同压差时氢气在选择性膜中的渗透率以及不同系统压力对氢气反应焓的影响规律．研究结果表明，在蒸汽与甲烷中的碳比例一定时，蒸汽重整反应器内的反应速率和它出口处CO的浓度，随甲烷的流量的增加而提高．提高甲烷蒸汽重整系统的工作温度和压力，可以提高甲烷的转化率，在S／C比值不变的情况下，仅提高温度可提高甲烷的转化率约10％；而将工作压力由0．1MPa提高到0．6MPa，甲烷的转化率提高约21％．甲烷的理论转化率为84．6％，本文实验研究中的最大实际转化率为78．03％，实验研究系统的系统完善度为92．23％，说明该系统还有待完善之处，还可以进一步提高甲烷的转化率．增大PEMFC中选择性膜两侧的压差或提高氢气的纯度，均利于提高氢气混合物的渗透率．该研究为制备符合PEMFC使用条件的氢气提供了可靠依据，同时为综合利用煤层气提供了新的途径。     

甲烷催化裂解制氢气的研究

甲烷制氢有很多种方法,而其中甲烷催化裂解制氢因其耗能少、不产生COx而成为一种较有前景的方法。文章从提高甲烷制氢转化率着手,介绍了操作条件如反应器形式、反应时间、温度、流速等及催化荆活性碳尺寸对反应的影响。另外,介绍了副产品碳的可能应用领域。     

污泥和水葫芦混合发酵产氢的影响因素分析

以沼气池污泥和水葫芦为混合发酵底物,以活性污泥煮沸处理后扩大培养的优势产氢菌株为接种物,研究其发酵产氢特性及影响因素.试验表明,在沼气池污泥底物中必须加入优势产氢菌株作接种物才能发酵产生大量H2;利用水葫芦作发酵底物时必须预先剔除其富含重金属的根部以防止对产氢细菌的抑制作用;富含纤维素等复杂大分子的水葫芦必须经过酸碱和酶解等预处理才适于细菌发酵产生大量H2;污泥和水葫芦混合发酵过程中必须适当处理浮渣以使得大量H2能及时导出,否则反而会抑制细菌的产氢代谢导致产氢能力明显降低.试验在沼气池污泥中加入优势产氢菌株作接种物时得到的产氢能力最高,单位产氢量为116.3mL/gTS,平均氢气浓度为64.95%.     

外源氢厌氧发酵原位合成甲烷的实验研究

降低沼气中ＣＯ２ 的体积分数是提高沼气利用效率的重要途径．分别以营养液和水稻秸秆作 为发酵底物,在发酵瓶（５００ｍＬ）中利用外源Ｈ２ 和ＣＯ２ 厌氧发酵原位合成ＣＨ４．实验探索发酵温 度、外源气体组成（Ｈ２ 与ＣＯ２ 体积比）对发酵过程中的产气规律和组成的影响,以确定适宜的反应 条件;根据不同条件下食氢产甲烷菌利用Ｈ２ 和ＣＯ２ 的发酵表现,解析沼气中各组分的变化规律． 沼气中ＣＨ４ 的相对体积分数随着温度、外源气体组成（Ｈ２ 与ＣＯ２ 体积比）的升高而升高;以营养 液为底物的厌氧发酵中,外源氢气的引入能明显提高厌氧发酵沼气产量和ＣＨ４ 的体积分数,外源 气体Ｈ２ 与ＣＯ２ 的体积比以５∶１为宜,发酵适宜的温度在５５～６５℃之间．以秸秆为底物的厌氧发 酵中,温度以５５℃为宜,以纯Ｈ２ 作为外源气为宜,流量为１８０ｍＬ／（Ｌ·ｄ）的条件下,沼气中ＣＨ４ 相对体积分数达到７５．５％．     

氧化铜矿联产硫酸铜和氧化铁的研究

介绍湿法酸解氧化铜矿,联产硫酸铜和氧化铁的工艺。工艺流程是将铜矿粉进行酸浸,先结晶,然后对硫酸铜母液进行置换除杂,将除杂工序中的铁盐制得三氧化二铁。论述了反应酸浓度、酸浸时间、液固比、焙烧温度对湿法生产的影响,确定最佳工艺条件为：硫酸浓度20％、时间3h,液固比2.8:1,温度580℃,实验表明,本工艺联产的硫酸铜和氧化铁均符合国家标准,并且在工业生产中是可行的。     

籼米制备脂肪替代品的酶水解工艺

研究了以籼米为基质的脂肪替代品加工过程中的酶水解工艺，采用响应面分析法得到了最佳酶解工艺条件，并对不同干燥工艺进行了比较，结果表明，酶水解的最佳温度为85－92℃，酶用量为8U／g，采用喷雾干燥方法所得到的产品具有良好的复水性能。     

复合菌剂预处理玉米秸秆及厌氧发酵产沼气

对比研究了9组不同配比的复合菌剂预处理玉米秸秆及厌氧发酵产沼气的效果,采用秸秆失重率及木质纤维降解率分析复合菌剂的降解能力,并通过沼气和甲烷的产量分析复合菌剂的产气性能.研究结果表明,D4组秸秆失重率及木质纤维素降解率最高,其次为I9组.30d的发酵周期内,I9菌剂处理后秸秆厌氧发酵效果最好,出现两个产气和产CH4的高峰期,累积产气量和产CH4量分别提高36.6%、39.0%,这说明采用合适的菌剂配比预处理秸秆能较大地提高厌氧发酵的产气量和消化效率.D4组秸秆木质纤维降解率虽最高,但产气并不是最高的,这说明降解率和产气量并不成正比.根据产气要求,选择最佳复合菌剂的配比为I9组,即复合菌、真菌、放线菌及细菌、绿色木霉的体积比为3∶3∶2∶1.     

基于生物质发酵的硫化氢浓度检测系统

针对分析化学法检测气体成分存在无法连续测定和现场测定的缺陷,设计了一种利用三电极电化学传感器作为气敏元件的实时检测方案检测生物质发酵沼气中的硫化氢浓度。方案以MSP430F169单片机为核心,借助电化学传感器对硫化氢浓度信息进行采集、处理、显示和传输。系统达到了实际检测的精度需求,且测量具有高度的可重复性和线性度。此外,系统采用了中位值滤波和温度补偿算法,提高了系统的稳定性。     

Effect of Cu2+ concentration on hydrogen fermentation by mixed culture

The results of the study on the effect of Cu2+ concentration on hydrogen production using a glucose solution and mixed microorganisms from a 9.2 L laboratory-scale digester operated at 35 ℃ indicated the productions of hydrogen, volatile fatty acids (VFAs), ethanol and biogas were inhibited by the added Cu2 + which caused a reduction in the glucose degradation efficiency. The specific yields of hydrogen, ethanol and acetate decreased with increased Cu2+ concentration in the mixed microorganisms. When the Cu2 + concentration in the mixed microorganisms was almost an constant, the specific yields of hydrogen, ethanol and acetate were very similar. A 50% inhibition of hydrogen yield (ECso) occurred at a Cu2+ dosage of 0. 50 mg/L in the present investigation. Cu2+ in the external environment is accumulated in the mixed microorganisms. The Cu2 + speciation, using a sequential extraction technique, showed that the Cu2+ was present mainly bound to organic sites in the mixed microorganisms in the present investigation.     

湿氧预处理玉米秸秆酶解与酒精发酵

对湿氧预处理后的玉米秸秆酒精发酵进行了研究,并考察了预处理后纤维素及半纤维素回收率、纤维素酶解转化和酒精得率。结果表明:玉米秸秆经过湿氧预处理(195℃,15min,12×105Pa O2)后,纤维素回收率为94.6%,其中88.3%纤维素保留在滤饼中,而大部分半纤维素和木质素被溶解。滤饼利用纤维素酶处理,50℃下24 h酶解率达到了65.8%。底物质量分数为8%,经过活性干酵母142 h同步糖化发酵,酒精产量达到了理论酒精产量的75.2%。仅考虑纤维素被完全利用,相当于1 t玉米秸秆能够产生165.7 kg的酒精。     

HRT对发酵产氢厌氧活性污泥系统的影响

HRT的改变可对发酵产氢厌氧活性污泥系统产生多方面的影响.在进水COD质量浓度为6 000 mg/L、35℃、不对进水pH值进行调节等条件下,发酵产氢厌氧活性污泥系统HRT从8 h降低为6 h时,其pH值、ALK分别从4.3和250 mg/L降低为4.2和180 mg/L,ORP从-380~-360 mV升高到-330~-300 mV,生物量虽然从8.7 gVSS/L降低到了7.2 gVSS/L,其产氢能力却从0.14 L/(gVSS.d)提高到0.22 L/(gVSS.d),液相末端发酵产物总量从1 106.1 mg/L增加为1 695.1 mg/L,作为乙醇型发酵目的产物的乙醇和乙酸的含量从90%减少为85%.HRT进一步降低为4 h时,系统内生态条件发生剧烈变化,其pH值、ALK、ORP分别为3.7、75 mg/L和-210 mV,生物量锐减至1.1 gVSS/L,同时乙醇型发酵演替为混合酸发酵,产氢能力下降为零.可见,多种因素可对发酵产氢厌氧活性污泥系统产生影响,而其中HRT是直接可控的第一影响因素.     

有机负荷对连续流厌氧发酵产氢系统的影响

以连续流搅拌槽式反应器作为发酵生物制氢反应装置,针对有机负荷(OLR)对厌氧活性污泥发酵生物制氢系统运行的影响进行实验研究.在水力停留时间(HRT)8 h,(35±1)℃,进水COD质量浓度6000 mg/L,即OLR为18 kg/(m3.d)的条件下运行,厌氧活性污泥发酵产氢系统达到稳定时的平均产氢量为10.96 L/d,比OLR 12 kg/(m3.d)条件下提高了19.3%,比OLR 6 kg/(m3.d)条件下提高了52.3%.当进水COD质量浓度达到8000 mg/L,即OLR为24 kg/(m3.d)时,pH、ALK分别从大于4.1和250 mg/L的水平,迅速下降到3.7和5 mg/L以下,而ORP则从-350 mV急速上升到-210 mV以上.表明厌氧活性污泥微生物已无法承受有机负荷提高造成的环境变化,其活性受到严重抑制,反应器产氢能力急剧下降,系统的产酸发酵类型也发生了根本改变.     

Effect of Cu~(2+) concentration on hydrogen fermentation

0　INTRODUCTIONHydrogenisconsideredtobeanidealsourceofener gyforthefuturebecauseitiseasilyconvertedtoelectricityandiscleanlycombustible .Whetherfromeconomicoren vironmentalstandpoints ,biologicalhydrogenproductionwasmostpromising .Biologicalhydrogenproductionhasbeenwidelyin vestigated .Microorganismsforhydrogenproductioncanbedividedintotwogroups :photosyntheticanaerobicbacteriaandanaerobicfermentativebacteria[1] .Thelatterdiges tiononlyrequiresalowenergyanddoesnotrequirephotoenergy .Ther…     

富含三类大分子有机质的废弃食物发酵产氢特性

以富含大分子碳水化合物、蛋白质和脂肪的5种废弃食物为发酵底料，采用厌氧活性污泥为接种物，研究了其发酵产氢特性，并利用色谱仪分析了发酵产物的气相和液相组成.结果表明，米饭、马铃薯、青菜、瘦猪肉和肥猪肉发酵生成的H2与CO2的体积比分别为0.77、0.82、0.82、0.93和0.82，H2与CH4的体积比均高于4，有些甚至没有CH4产生.将厌氧活性污泥加热预处理能够有效抑制产甲烷菌，同时又保持产氢菌芽孢的活性.在米饭、马铃薯和肥猪肉发酵生成的脂肪酸中丁酸的体积分数最高；在瘦猪肉发酵液中乙醇的体积分数最高；而在青菜发酵液中乙酸、丙酸和丁酸的体积分数相当.     

不同来源污泥对稻草发酵产氢影响的研究

讨论了不同来源的混合菌群、不同的接种方式以及单一菌种产气肠杆菌对稻草发酵产氢的影响.相对于混合菌群，单一纯菌产气肠肝菌在氢气产量上处于劣势.对于取自同一沼气池的厌氧活性污泥，经煮沸后扩大培养的混合菌群作为接种物，经过NaOH预处理后稻草的单位产氢量为91.5 mL/g，最高产氢速率为1.52 mL/(h·g)；以直接扩大培养的污泥作为接种物，经过NaOH预处理后稻草的单位产氢量为62.5 mL/g，最高产氢速率为1.04 mL/(h·g).对3种混合菌群均采用直接扩大培养的接种方法，其总产氢气量为：沼气池污泥（62.5 mL/g）<污水处理厂污泥（69.5 mL/g）<湖底污泥（80.5 mL/g）.