葡萄糖-秸稈水解液在微生物電解池(MEC)中的強(qiáng)化產(chǎn)氫研究.pdf

1、隨著微生物電解池（Microbial electrolysis cell，MEC）技術(shù)的發(fā)展，其已成為了兼具治污與產(chǎn)能優(yōu)點(diǎn)的新型工藝。但在，中溫下運(yùn)行的MEC反應(yīng)器常伴隨甲烷氣的產(chǎn)生，除此之外，MEC在處理秸稈產(chǎn)氫發(fā)酵廢液時(shí)丁酸的去除率低，上述問題已成為制約MEC產(chǎn)氫的主要技術(shù)瓶頸。
　　針對(duì)這些問題，本文通過添加化學(xué)抑制劑來抑制甲烷的生成，在此基礎(chǔ)上考察了MEC直接利用葡萄糖和秸稈水解液的產(chǎn)氫性能，并考察了外加電壓和濃度對(duì)產(chǎn)氫的

2、影響，具體結(jié)果如下：
　　1、在葡萄糖的 MEC產(chǎn)氫中，氯仿是有效的產(chǎn)甲烷抑制劑，當(dāng)氯仿添加量的體積分?jǐn)?shù)為0.5‰時(shí)，MEC反應(yīng)器中沒有檢測(cè)到甲烷氣的生成，抑制效果長(zhǎng)達(dá)11輪之久，并且此濃度產(chǎn)電菌的活性未受到影響。
　　2、在 MEC以葡萄糖為底物的產(chǎn)氫中，考察了底物濃度、外加輔助電壓等因素對(duì)MEC產(chǎn)氫的影響，優(yōu)化了關(guān)鍵的過程參數(shù)，研究表明：以1 g/L葡萄糖為底物時(shí)在0.8 V的外加電壓下，獲得了8.4±0.2 mol H

3、2/mol-葡萄糖的產(chǎn)氫量及2.39±0.3 m3/m3/d的產(chǎn)氫速率。反應(yīng)開始4 h后，葡萄糖被消耗殆盡，乙酸和乙醇為主要代謝中間產(chǎn)物，并伴隨少量的丙酸和甲酸，它們分別在4 h（乙酸，乙醇）、6 h（甲酸，丙酸）達(dá)到濃度最大值，然后隨著反應(yīng)的進(jìn)行，這些中間產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為氫氣，反應(yīng)周期為18 h。循環(huán)結(jié)束后，反應(yīng)液中僅檢測(cè)到少量的丙酸和甲酸，電荷平衡計(jì)算表明，底物中有25％的電子轉(zhuǎn)化為細(xì)菌生長(zhǎng)所需物質(zhì)或其他胞內(nèi)物質(zhì)。固定外加電壓為0

4、.8 V，當(dāng)葡萄糖濃度為2 g/L時(shí)，獲得了最佳產(chǎn)氫結(jié)果，產(chǎn)氫量和產(chǎn)氫速率分別為：9±0.1 mol H2/mol-葡萄糖、2.81±0.1 m3/m3/d。
　　3、在秸稈水解液的 MEC產(chǎn)氫研究中，在固液比為1:10，稀硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%、水解溫度為121℃及水解時(shí)間為1 h的條件下，玉米秸稈水解液的COD濃度達(dá)到了33 g/L，以COD濃度稀釋到1000 mg/L的秸稈水解液為底物，考察了葡萄糖、秸稈水解液、丁酸為底物三

5、種陽極馴化方式下的產(chǎn)氫性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以丁酸為底物富集的陽極在0.9 V的外加電壓下產(chǎn)氫效果最好，產(chǎn)氫量達(dá)到了313±7 mL/g-秸稈，產(chǎn)氫速率為1.41±0.07 m3/m3/d，COD去除率為42%。不同陽極馴化條件下循環(huán)結(jié)束后的反應(yīng)液中揮發(fā)性脂肪酸、醇的含量相似，說明丁酸馴化陽極對(duì)水解過程中形成的復(fù)雜有機(jī)物有一定的降解能力。當(dāng)COD濃度在1000 mg/L~7000 mg/L的范圍內(nèi)變化時(shí)，濃度對(duì)MEC的產(chǎn)氫結(jié)果影響很小，但繼續(xù)