稀酸水解玉米秸秆两步发酵联产氢气和甲烷

在批式试验中以牛粪堆肥为天然产氢菌源,分别以蔗糖和稀酸水解玉米秸秆为底物,通过厌氧发酵考察不同牛粪堆肥处理方式对发酵产氢性能的影响,并在此基础上构建了稀酸水解玉米秸秆两步发酵联产氢气-甲烷体系。当以蔗糖为底物时,牛粪堆肥处理方式对产氢影响不显著,产氢量均较高;当以稀酸水解玉米秸秆为底物时,室温浸泡处理的牛粪堆肥产氢效果最好,氢气最大产量达到213.8 m L/g TS。以稀酸水解玉米秸秆产氢发酵液为底物进行甲烷发酵,使秸秆的综合能量回收率达到41.2%,较单一发酵产氢时的能量回收率13.2%显著提高。     

Variations in stable hydrogen and oxygen isotopes in atmospheric water vapor in the marine boundary layer across a wide latitude range

The newly-developed cavity ring-down laser absorption spectroscopy analyzer with special calibration protocols has enabled the direct measurement of atmospheric vapor isotopes at high spatial and temporal resolution. This paper presents real-time hydrogen and oxygen stable isotope data for atmospheric water vapor above the sea surface, over a wide range of latitudes spanning from 38°N to 69°S. Our results showed relatively higher values of 8180 and 82H in the subtropical regions than those in the tropical and high latitude regions, and also a notable decreasing trend in the Antarctic coastal region. By combining the hydrogen and oxygen isotope data with meteoric water line and backward trajectory model analysis, we explored the kinetic fractionation caused by subsiding air masses and related saturated vapor pressure in the subtropics, and the evaporation-driven kinetic fractionation in the Antarctic region. Simultaneous observations of meteorological and marine variables were used to interpret the isotopic composition characteristics and influential factors, indicating that d-excess is negatively correlated with humidity across a wide range of latitudes and weather conditions worldwide. Coincident with previous studies, d-excess is also positively correlated with sea surface temperature and air temperature （Tair）, with greater sensitivity to Tair. Thus, atmospheric vapor isotopes measured with high accuracy and good spatial- temporal resolution could act as informative tracers for exploring the water cycle at different regional scales. Such monitoring efforts should be undertaken over a longer time period and in different regions of the world.     

湿热预处理对餐厨废弃物厌氧产氢发酵类型的影响

通过批试验分析湿热预处理前后餐厨废弃物CODs(溶解性化学需氧量)、CODt(总化学需氧量)、粗蛋白浓度、碳氮比(C/N)等指标及代谢产物的变化,研究湿热预处理对餐厨废弃物厌氧发酵类型和产氢效能的影响。采用Gompertz动力学模型分析经湿热预处理后厌氧发酵系统启动速度、累积产氢量、产氢速率的变化。结果表明,餐厨废弃物经150℃湿热预处理30 min后,可浮油脱出量高达97.5 mL/kg,CODs和C/N变化显著;VFAs(挥发性有机酸)和乙醇浓度分析表明,湿热预处理可使餐厨废弃物厌氧发酵产氢的产酸类型从丙酸型发酵转变为丁酸型发酵。在微生物的作用下,湿热预处理时间为30 min时,经90℃处理后餐厨废弃物中的丁酸等VFAs进一步降解转化为乙酸、CO2和H2,比产氢量最高为242.1 mL/g(以VSS计)。湿热预处理可以改变餐厨废弃物中碳水化合物、蛋白质和脂肪的理化性质,影响其厌氧发酵产氢产酸类型,达到改善餐厨废弃物厌氧发酵产氢效能的目的。     

氢气缓冲罐雷击火灾爆炸事故后果分析

分析了雷击引起氢气缓冲罐的危险性,在对某制气基地氢气缓冲罐遭受雷击发生火灾、爆炸危险辨识的基础上,运用喷射火模型和蒸气云爆炸模型对氢气缓冲罐雷击火灾爆炸事故后果进行了模拟计算。结果表明氢气缓冲罐发生喷射火时的伤亡半径不大,发生爆炸的伤亡半径达近50m,可造成严重事故后果,应采取相应的防雷措施,尽量避免氢气缓冲罐发生雷击爆炸。     

城市生活垃圾有机组分厌氧发酵产氢和甲

为了提高能源回收效率,采用大米、土豆、生菜、瘦肉、花生油和榕树叶作为实验原料,模拟有机垃圾中普遍存在的淀粉、膳食纤维、蛋白质、脂肪和木质纤维类成分,进行厌氧发酵产氢以及对其剩余物厌氧发酵产甲烷. 结果表明,在厌氧发酵产氢阶段,整个过程没有甲烷生成,大米、土豆、生菜、瘦肉、花生油和榕树叶的氢气产率分别为125、103、35、0、5和0 mL g^-1（VS）,能源回收效率分别为7.9%、6.8%、1.9%、0、0.1%和0. 大米、土豆和生菜的氢气浓度分别为34%-59%、41%-56%和37%-70%,整个产氢阶段没有甲烷生成. 在厌氧发酵产甲烷阶段,上述原料的甲烷产率分别为232、237、148、278、866和50 mL g^-1（VS）,生物气中甲烷含量分别为42%-70%、57%-71%、73%-77%、59%-73%、68%-80%和54%-74%. 厌氧发酵联产氢气和甲烷整个过程上述原料的能源回收效率分别为56.3%、58.4%、28.8%、39.2%、81.2%和8.8%,总COD去除率分别为72.30%、81.70%、32.63%、47.59%、97.46%和11.29%. 图4 表5 参35     

湍流射流C3H8/H2/air扩散火焰中的局部熄火和再燃现象

C3H8是液化石油气的主要成分之一,对其湍流燃烧特性的研究对火灾消防等行业具有十分重要的意义。建立了一维湍流模型(ODT)的大规模计算平台并研究在固定雷诺数Re=9800的情况下,丙烷非预混湍流射流火焰中的局部熄火和再燃现象。丙烷火焰的模拟结果显示局部熄火现象主要发生在近场区域。火焰主要自由基OH、O及主要燃烧产物在局部熄火区域都迅速减少,随着之后再燃的发生,这些组分也开始逐渐增多。但是从这些组分增加的量可以看出,丙烷火焰的再燃过程相对比较慢并且没有达到完全再燃。     

Clostridium papyrosolvens厌氧发酵产氢研究

采用分批培养研究了从高浓度厌氧产氢活性污泥中筛选的优势菌种Clostridium papyrosolvens的发酵产氢能力.结果表明:该菌有较强的高糖耐受性和耐酸性,当葡萄糖浓度为30 g/L、pH阶段性控制在4.5时,发酵44 h葡萄糖消耗率为83.7%,总产气量达到3 081.3 mL/L,最高产气率为187.5 mL L-1 h-1,氢气含量为67.5%,比产氢率达1.06 mol(H2)/mol(葡萄糖).研究中选用了廉价的发酵产氢培养基,以玉米浆为氮源,以还原铁粉作氧化还原电位控制剂,省去了牛肉膏、蛋白胨等昂贵氮源以及L-半胱氨酸、维生素、无机离子等高成本组分,显著降低了纯菌发酵的培养基成本,获得了较好的产氢效果.图5表2参23     

基于FLACS的氢气检测器布置优化

采用某石化装置1∶1模型,以位于框架平台上的氢气分液罐泄漏为例,运用事故后果模拟软件FLACS构建计算流体力学模型并将氢气检测器设置为模型中的检测点,通过氢气泄漏及扩散过程数值模拟获得各检测点的氢气体积分数及响应时间,据此对氢气检测器的布置进行优化。主要研究成果有:1)提出氢气检测器探测效率的评价标准;2)明确工程中氢气检测器相对于潜在释放源的最优水平和竖向位置;3)给出花纹钢板和格栅板2种不同上层平台形式下氢气检测器的布置方案。     

Cu2O/Eu2O3-TiO2的制备及光催化制取氢气和烷烃的研究

文章采用水热法两步制备了Cu_2O/Eu_2O_3-TiO_2复合光催化剂,利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外可见漫反射仪(UV-vis DRS)和X射线光电子能谱仪(XPS)对所制得的光催化剂进行了分析和表征。表征结果表明:在复合光催化剂中TiO_2呈不规划的薄片状,Cu_2O和Eu_2O_3不均匀分散在薄片上;以乙酸为牺牲剂,考察不同Cu_2O/Eu_2O_3-TiO_2复合光催化剂的光催化产生氢气和烷烃的性能,实验结果表明:光催化的气体产物中氢气和烷烃比例随催化剂种类的改变而改变;20.7%Cu_2O/6%Eu_2O_3-TiO_2复合光催化剂产氢气和烷烃的性能最佳;20.7%Cu_2O/6%Eu_2O_3-TiO_2光催化乙酸的特征气体产物是氢气、甲烷、乙烷。     

预处理污泥发酵液直接用于微生物电解池产氢研究

预处理污泥发酵液(SFL)直接用于微生物电解池(MEC)产氢,相较于预处理发酵液上清液MEC产氢,可更好地实现污泥资源化利用.通过批式循环试验,将分别经p H=3、p H=10和70℃预处理后的SFL进行MEC产氢.结果表明,70℃和p H=10有效预处理的产氢速率分别为0.36 m³·m^-3·d^-1和0.34 m³·m^-3·d^-1.挥发性脂肪酸总量(TVFA)利用量最高,分别约为未处理组的1.99倍和1.60倍,其中,乙酸利用量占比最大;而后依次是可溶性蛋白质与可溶性碳水化合物.70℃组和p H=10组SFL更适合作为MEC底物,其峰值电流相对较高、电流持续时间相对较长.70℃组阴极氢气损失得到有效控制,阴极氢回收率达到59%;p H=10组由于体系中较多的OH^-和钠盐影响,阴极氢回收率较低.MEC可加速SFL水解过程,由于SCOD不断溶出,其利用率相对较低.