【摘 要】
:
近年来,随着能源的日益短缺和人们递增的能源需求,以化石燃料为主的能源消耗对可持续发展带来严峻的挑战。氢气(H2)和甲烷(CH4)燃烧过程中不产生对人体有害的物质,作为一种可替代能源潜力巨大。本研究以碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)、羟基磷灰石(HA)为产氢产甲烷材料,厌氧污泥为产氢菌源,以葡萄糖(Glucose)、丙酸(HPr)和丁酸(HBu)为底物进行暗发酵产生H2和CH4
论文部分内容阅读
近年来,随着能源的日益短缺和人们递增的能源需求,以化石燃料为主的能源消耗对可持续发展带来严峻的挑战。氢气(H2)和甲烷(CH4)燃烧过程中不产生对人体有害的物质,作为一种可替代能源潜力巨大。本研究以碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)、羟基磷灰石(HA)为产氢产甲烷材料,厌氧污泥为产氢菌源,以葡萄糖(Glucose)、丙酸(HPr)和丁酸(HBu)为底物进行暗发酵产生H2和CH4。(1)为了探究CNTs对葡萄糖厌氧发酵产氢的影响,本研究将不同浓度的CNTs添加到厌氧反应器,以探究暗发酵产氢效率。在暗发酵制氢系统中,添加CNTs的反应器48 h H2产量均高于对照组。当添加量为200 mg/L CNTs时,累积氢气产量(CHP)为1366.33±63.02 m L,平均H2产量为273.27±12.61 m L/g葡萄糖,比对照组提高了44.18%。这一结果表明,CNTs的添加能够有效提高H2产量。当添加量为200 mg/L CNTs时,发酵末端乙醇(Et OH)、乙酸(HAc)、HPr和HBu的浓度分别为353.98±16.30、1543.35±43.61、224.09±6.55和3445.64±55.85 mg/L,均高于空白对照组反应器。说明HA存在条件下能促进葡萄糖降解产生各种可溶性物质。微生物群落分析结果表明,CNTs显著增加了Firmicutes的丰度,从44.20%(0 mg/L CNTs)增加到52.83%(200 mg/L CNTs),这在生物H2产生过程中发挥了重要作用。Clostridium_sensu_stricto_1的丰度从21.13%(0 mg/L CNTs)增加到23.22%(200 mg/L CNTs),并成为发酵产氢的主导细菌。这也揭示了适当浓度的CNTs可以显著提高生物H2的产量。(2)为了探究HA对葡萄糖厌氧发酵产氢的影响。本研究将不同浓度的HA添加到厌氧反应器,以探究暗发酵产氢性能。在添加HA的暗发酵制氢实验中,添加量为400 mg/L HA获得的最高生物氢产量为182.33±2.41 m L/葡萄糖,与空白对照组相比提高了55.80%。HA的存在能够促进有机物的降解,增加了SMPs的浓度,有助于HBu型发酵产氢。微生物分析结果表明,400 mg/L HA反应器中Clostridium_sensu_stricto_1的丰度从15.33%(0 mg/L HA)增加到45.17%(400mg/L HA),成为优势细菌。这也揭示了适当浓度的HA可以显著提高生物H2的产量。(3)为了探究HA对丙酸发酵产甲烷的影响,本研究将不同浓度的HA添加到厌氧反应器,以探究厌氧发酵产甲烷性能。实验结果表明,添加100 mg/L的HA反应组中CH4产量为283.40±4.73 m L/m L丙酸,较对照组(100.00±8.19m L/m L丙酸)提高42.41%。添加100 mg/L HA,发酵末端的SMPs浓度为10342.73 mg/L,比对照组高2.21%。添加HA后,微生物多样性增加。Euryarchaeota和Methanobacterium成为产甲烷的优势菌。Firmicutes的丰度从19.40%(0 mg/L HA)增加到22.26%(100 mg/L HA)。Bacteroidetes的丰度从19.40%增加到28.08%。Bacteroidetes_Vadin HA17的丰度从14.77%(0 mg/L HA)增加到25.56%(100 mg/L HA)。(4)为了探究HA对丁酸发酵产甲烷的影响,本研究将不同浓度的HA添加到厌氧反应器,以探究厌氧发酵产甲烷性能。添加600 mg/L的HA反应组中CH4产量为631.60±30.84 m L/m L丁酸,较对照组(381.00±29.31 m L/m L丁酸)提高65.77%。微生物群落分析结果表示,添加HA可以促进HBu型发酵产甲烷微生物多样性增加。Firmicutes的丰度从26.61%(D1,0 mg/L HA)增加到33.48%(D6,600 mg/L HA)。最佳实验组D6(600 mg/L HA)中Euryarchaeota占总古菌序列的99.10%,成为产甲烷的优势菌。
其他文献
随着经济的不断发展,人们对于能量的需求和社会用水量的不断增加,导致水污染和污水排放对环境的压力越来越大。而如今污水处理厂中采用的技术依旧是常用的厌氧加好氧生物组合工艺,这种方法存在着污泥产量高以及耗能较大的等问题。微生物燃料电池(MFCs)能够处理废水和产生能源,并且废水中所具有的能源要高于处理同体积废水所消耗的能量,所以为了能够更好的节约能源同时处理废水,微生物燃料电池受到的关注越来越多。由于单
钒酸铋(BiVO4)是一种很有前途的光电化学分解水的光阳极材料。然而,由于载流子扩散长度较短,光吸收范围较窄,导致光催化性能不理想。在改性的过程中往往不能兼顾充足光吸收与电荷有效分离。缺陷工程与元素掺杂是最有效的改性方式。本文为了研究本征缺陷(氧空位)与外来缺陷(氟掺杂)对钒酸铋光电性能的不同影响,构建了单斜钒酸铋体相与表面模型。在此基础上,基于密度泛函理论,研究了单斜晶系钒酸铋的体相和(010)
电子制造行业的发展迅速对储能器件提出了更高的要求,研究者希望提高介电储能材料介电常数的同时保持其较低的介电损耗。本研究使用甲基四氢苯酐(MeTHPA)对酸洗和环氧化处理的石墨烯纳米片进行接枝改性,然后以改性石墨烯纳米片为填料,分别选用F-51酚醛型环氧树脂(EP)和聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,使用溶液流延法制备了两元和三元复合材料,对其介电性能进行了研究,研究的主要结果如下:以MeTHPA-GN
黄河三角洲由于其独特的地理位置和丰富的油气资源,土壤微生物的生长代谢受到土壤盐渍化和原油污染双重胁迫。多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)作为石油烃的重要组成,属于持久性有机污染物,具有典型的“三致”作用。大多数多环芳烃经过迁移和转换最终会沉积于土壤中并长期存在。微生物降解是环境中PAHs的自然消散和人为修复的主要途径。然而在盐碱土壤中,土壤盐分会
<正>前不久,有人咨询时说自己患上了低血压,不知道应该怎么办。由于高血压是老年人常见的疾病之一,人们非常重视对高血压的防治。其实,在老年群体中,还有一些人正在为低血压所困扰。下面就为您介绍关于低血压的一些知识。什么是低血压有数据表明,我国成年人慢性低血压发生率约为1.9%,女性高于男性,体重轻、身体虚弱的人容易出现低血压。
第四次工业革命技术为灯塔企业的可持续增长夯实了根基。在数字化技术的推动下,领先企业的业务发展与绿色发展形成了相辅相成的合力。
多主元合金(Multi-principal elements alloys,MPEAs),打破了传统合金单一主元素的设计理念,同时由多种元素充当主元设计的新型合金。这类合金具有宽广的成分组成,为设计具有更高性能组合的合金提供了广阔的前景,因此受到了越来越多的关注。具有面心立方(FCC)结构的MPEAs具有较好的塑性但强度较低,限制了其作为结构材料的应用潜力。本文以非等比例单相FCC结构的Co1.5
目的:观察蒙药红花清肝十三味丸辅治新生儿肝炎综合征的效果。方法:130例随机分为对照组和研究组各65例。两组均给予常规治疗,研究组联合蒙药红花清肝十三味丸治疗。结果:治疗后两组血清中IL-6、TNF-α水平均下降,且研究组指标低于对照组(P<0.05)。两组血清ALT、GGT、TBil、TBA水平均下降,且研究组指标低于对照组(P<0.05)。两组不良反应发生率比较无显著差异(P>0.05)。结论
将污染物进行降解或低毒性处理,是目前环境保护领域研究的热点。光催化技术因污染物降解彻底、无二次污染而被广泛应用于污染物的去除。二氧化钛(TiO2)因稳定性好、廉价和无毒性的特点而被广泛用于光催化去除污染物的研究中。但由于TiO2的吸附能力较差、光利用率低、制备工艺较为单一、易发生团聚等问题导致其在实际应用中受到了诸多限制。金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks),简称M
杂化有机无机钙钛矿(HOIPs)材料的框架结构由金属离子和有机官能团配位合成,它具有优异的光电性能和磁电性能,使其在光伏、传感、信息储存等领域具有广阔的应用前景。目前对于HOIPs材料的研究多集中于三维钙钛矿晶体,结构式为AMX3,其中A、X是有机离子,M是金属离子。与三维钙钛矿相比,二维钙钛矿材料因其更高的稳定性和结构可调节性而备受关注。它的整体框架由金属离子和无机离子组成多面体平面,有机离子穿