餐廚垃圾厭氧暗發(fā)酵產(chǎn)氫研究:添加金屬離子的作用.pdf_第1頁(yè)
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1、餐廚垃圾厭氧暗發(fā)酵制氫是一種既可解決環(huán)境污染問(wèn)題,又可制備清潔燃料的符合可持續(xù)發(fā)展理念的餐廚垃圾生物處理技術(shù)。目前生物制氫技術(shù)中存在產(chǎn)氫效率低、氫氣百分含量低等問(wèn)題。為提高生物制氫能力,本研究以米漿作為發(fā)酵底物,以礦化垃圾作為添加劑,研究金屬離子對(duì)制氫體系產(chǎn)氫的影響。采用二次二因子、二次三因子和二次四因子回歸通用旋轉(zhuǎn)組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,對(duì)四種金屬離子對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫的影響進(jìn)行了單一因子和聯(lián)合因子作用研究,揭示了多種金屬離子共存時(shí)產(chǎn)生

2、的總影響效應(yīng)、交互和主因子作用,為各混合物構(gòu)建了專用數(shù)學(xué)模型。主要研究結(jié)論如下:
   ⑴單質(zhì)鐵、鎂離子、鎳離子和鉬酸根離子4種金屬離子單獨(dú)作用時(shí),與不添加金屬離子的對(duì)照組相比較,實(shí)驗(yàn)組的比產(chǎn)氫率都有明顯的提高,其中在單質(zhì)鐵添加濃度為750mg/L時(shí),比產(chǎn)氫率最大提高188.17%:鎂離子添加濃度為225mg/L時(shí),比產(chǎn)氫率最大提高659.19%;鎳離子添加濃度為0.5mg/L時(shí),比產(chǎn)氫率最大提高235.68%:鉬酸根離子添加濃

3、度為0.4mg/L時(shí),比產(chǎn)氫率最大提高279.60%。從擬合的結(jié)果來(lái)看,不同濃度的單質(zhì)鐵(O~1000mg/L)、鎂離子(O~300mg/L)、鎳離子(0~2mg/L)和鉬酸根離子(O~l.6mg/L)的添加量,不同程度地提高了體系的最大產(chǎn)氫潛力,縮短了發(fā)酵的延滯時(shí)間,從而促進(jìn)了體系產(chǎn)氫量的增加。
   ⑵不同濃度的二元金屬混合物對(duì)餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫體系的影響不同。分別擬合了6個(gè)累積氫氣產(chǎn)量與金屬濃度的回歸模型,其中單質(zhì)鐵和鎂

4、離子、單質(zhì)鐵和鎳離子的擬合結(jié)果經(jīng)檢驗(yàn)顯著(P<0.01)且擬合效果好(R為0.810~0.844);其余4個(gè)擬合結(jié)果效果一般(R為0.422~0.674)。本實(shí)驗(yàn)條件下,二元金屬混合物的聯(lián)合影響效應(yīng)因兩種金屬離子的濃度區(qū)間而異。
   ⑶不同濃度的三元金屬混合物對(duì)餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫體系的影響不同。分別擬合了3個(gè)累積氫氣產(chǎn)量與金屬濃度的回歸模型,其中單質(zhì)鐵、鎂離子和鎳離子的擬合結(jié)果經(jīng)檢驗(yàn)顯著(P<0.01)且擬合效果好(R為0.

5、921);其余2個(gè)擬合結(jié)果效果一般(R為0.488~0.720)。本實(shí)驗(yàn)條件下,三元金屬混合物的聯(lián)合影響效應(yīng),因三種金屬離子的濃度區(qū)間而異。
   ⑷用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法研究了單質(zhì)鐵、鎂離子、鎳離子和鉬酸根離子四元金屬混合物對(duì)產(chǎn)氫的影響,結(jié)果表明,不同濃度的四元金屬混合物對(duì)產(chǎn)氫發(fā)酵的效應(yīng)不同,擬合效果一般(R為0.535)。對(duì)累積氫氣產(chǎn)量影響最大的是單質(zhì)鐵,其次是鎂離子,影響最小的是鉬酸根離子和鎳離子。在本實(shí)驗(yàn)條件下,單質(zhì)鐵、鎂離子、鉬

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