亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        超微粉碎泥炭發(fā)酵產(chǎn)生物甲烷的研究

        2020-04-14 11:05:06馬力通路亞楠郝思雯
        化學(xué)與生物工程 2020年1期
        關(guān)鍵詞:透射電鏡總產(chǎn)泥炭

        馬力通,路亞楠,郝思雯

        (1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院,內(nèi)蒙古 包頭 014010;2.生物煤化工綜合利用內(nèi)蒙古自治區(qū)工程研究中心,內(nèi)蒙古 包頭 014010)

        泥炭主要成分為有機(jī)質(zhì)和腐植酸,由植物殘?bào)w堆積形成[1],目前主要作為園藝基質(zhì)和有機(jī)肥,廣泛應(yīng)用于農(nóng)作物種植、花卉園藝、土壤改良等領(lǐng)域。泥炭中的植物殘?bào)w部分含有纖維素、半纖維素,可經(jīng)微生物轉(zhuǎn)化為甲烷。研究[2]發(fā)現(xiàn),微生物種群可迅速適應(yīng)變暖的環(huán)境,在北極地區(qū)利用泥炭可以高速率持續(xù)產(chǎn)甲烷。但泥炭資源轉(zhuǎn)化為生物甲烷的研究卻鮮有報(bào)道。張英等[3]研究發(fā)現(xiàn),與藻類、水生草本植物、陸生草本植物相比,泥炭產(chǎn)生物甲烷能力最弱,并且在一定時(shí)間內(nèi),藻類有機(jī)質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化率最高,泥炭最低。Ghosh等[4]研究發(fā)現(xiàn),接種 50%Vs(volatile solids,揮發(fā)性固體)的厭氧活性污泥,泥炭在35 ℃的甲烷產(chǎn)量可達(dá) 0.137 m3·(kg Vs)-1,降低污泥對(duì)泥炭的 Vs 比值,會(huì)使甲烷產(chǎn)量顯著下降。泥炭的生物甲烷產(chǎn)量不高可能是由于泥炭有機(jī)質(zhì)的生物可降解性低。因此探索改進(jìn)泥炭生物可降解性的途徑[5],可提高生物甲烷產(chǎn)量。

        超微粉碎是利用機(jī)械方法將物料粉碎到 10 μm 以下[6],所得產(chǎn)品具有大比表面積、高孔隙率、高表面能、高流動(dòng)性、高溶解性、高吸附性等獨(dú)特的物化性質(zhì),在食品、中藥、能源等領(lǐng)域呈現(xiàn)出良好的發(fā)展前景[7]。目前未見(jiàn)超微粉碎處理泥炭,改善泥炭有機(jī)質(zhì)生物可降解性,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)泥炭資源化利用產(chǎn)生物甲烷的相關(guān)報(bào)道。為探索泥炭資源化利用的綠色、環(huán)保新途徑,實(shí)現(xiàn)泥炭高效率產(chǎn)生物甲烷,作者采用超微粉碎對(duì)泥炭進(jìn)行預(yù)處理,研究超微粉碎泥炭的粒度分布,測(cè)定泥炭發(fā)酵產(chǎn)生物甲烷過(guò)程中的日產(chǎn)氣量、總產(chǎn)氣量及發(fā)酵體系的pH值、還原糖含量和揮發(fā)性脂肪酸(VFA)含量,研究超微粉碎預(yù)處理對(duì)泥炭發(fā)酵產(chǎn)生物甲烷的影響;并采用透射電鏡分析發(fā)酵前后超微粉碎泥炭的形貌,解析超微粉碎對(duì)泥炭發(fā)酵產(chǎn)生物甲烷的影響機(jī)理,為實(shí)現(xiàn)泥炭資源低成本、高效率轉(zhuǎn)化生物甲烷奠定基礎(chǔ)。

        1 實(shí)驗(yàn)

        1.1 材料與儀器

        泥炭,Ts(總固體) 8.03%,Vs 4.07%,吉林省敦化市吉祥泥炭開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司;活性污泥,取自包頭鹿城水務(wù)有限公司,厭氧馴化后保存于實(shí)驗(yàn)室 4 ℃冰箱,Ts 0.66%,Vs 0.38%。

        AMPTSⅡ型全自動(dòng)產(chǎn)甲烷潛力測(cè)試系統(tǒng);Beckman Coulter LS 230 型激光粒度儀;JEM-2100 型透射電鏡;YB-2000A 型高速多功能粉碎機(jī);HMB-701型分體式超微粉碎機(jī);雷磁 PHS-25型pH 計(jì)。

        1.2 方法

        1.2.1 超微粉碎預(yù)處理

        取風(fēng)干泥炭,粉碎過(guò) 200 目(75 μm)篩;取一半泥炭粉末備用,另一半繼續(xù)進(jìn)行超微粉碎,得超微粉碎泥炭。

        1.2.2 粒徑測(cè)定

        將超微粉碎泥炭溶于無(wú)水乙醇中,采用激光粒度儀測(cè)定粒徑。

        1.2.3 泥炭發(fā)酵產(chǎn)生物甲烷

        分別稱取 40 g超微粉碎泥炭、200 目泥炭,放入全自動(dòng)產(chǎn)甲烷潛力測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)酵瓶中;加入?yún)捬躐Z化的 200 mL 活性污泥,補(bǔ)充蒸餾水至 400 mL,調(diào)節(jié) pH 值為 7.0, 50 ℃下進(jìn)行發(fā)酵。每日測(cè)定日產(chǎn)氣量,每3 d測(cè)定pH值、還原糖含量、VFA含量,發(fā)酵結(jié)束后計(jì)算總產(chǎn)氣量。采用排水集氣法測(cè)定日產(chǎn)氣量,采用pH計(jì)測(cè)定發(fā)酵體系pH值,采用DNS 比色法測(cè)定還原糖含量,采用比色法測(cè)定 VFA含量。每組實(shí)驗(yàn)做 3 個(gè)平行,取平均值。

        1.2.4 透射電鏡分析

        將超微粉碎泥炭分散于無(wú)水乙醇中,制成懸浮液,滴于覆蓋有支持膜的電鏡載網(wǎng)上,干燥后放入透射電鏡中進(jìn)行觀察。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 超微粉碎泥炭的粒度分布(圖 1)

        由圖1可知,超微粉碎泥炭粒徑主要分布在0.214~43.670 μm之間,平均粒徑為9.334 μm,接近1 340目(10 μm),滿足實(shí)驗(yàn)要求。

        2.2 超微粉碎對(duì)泥炭發(fā)酵日產(chǎn)氣量的影響(圖2)

        由圖2可知,超微粉碎泥炭和200目泥炭發(fā)酵的日產(chǎn)氣量均呈先升高后降低的趨勢(shì),超微粉碎預(yù)處理對(duì)泥炭日產(chǎn)氣量有促進(jìn)作用。在發(fā)酵第 7~20 d、第 22~30 d超微粉碎泥炭日產(chǎn)氣量比200目泥炭的多;發(fā)酵第3 d,超微粉碎泥炭發(fā)酵日產(chǎn)氣量達(dá)到 112 mL,高于200 目泥炭發(fā)酵日產(chǎn)氣量(99.7 mL);200 目泥炭在發(fā)酵第35 d停止產(chǎn)生物甲烷,而超微粉碎泥炭的發(fā)酵周期則為 48 d,明顯優(yōu)于200 目泥炭。表明超微粉碎預(yù)處理泥炭,能夠促使泥炭化學(xué)成分以可溶性物質(zhì)的形式釋放,滿足不產(chǎn)甲烷菌的營(yíng)養(yǎng)需要,延長(zhǎng)菌群的動(dòng)態(tài)演替時(shí)間[8],延長(zhǎng)生物甲烷生產(chǎn)時(shí)間,提高總產(chǎn)氣量。

        圖2 超微粉碎對(duì)泥炭發(fā)酵日產(chǎn)氣量的影響Fig.2 Effect of superfine grinding on daily biomethane production of peat

        2.3 超微粉碎對(duì)泥炭發(fā)酵總產(chǎn)氣量的影響

        實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),200目泥炭發(fā)酵總產(chǎn)氣量為579.7 mL,超微粉碎泥炭發(fā)酵總產(chǎn)氣量為805.7 mL,提高了 38.98%。表明超微粉碎能夠促進(jìn)泥炭發(fā)酵產(chǎn)生物甲烷,可能是泥炭在超微粉碎過(guò)程中發(fā)生了機(jī)械化學(xué)反應(yīng)[9],引起泥炭的微觀結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)發(fā)生明顯變化,促進(jìn)了產(chǎn)甲烷菌對(duì)泥炭的分解、轉(zhuǎn)化,從而提高了泥炭發(fā)酵產(chǎn)生物甲烷性能。

        2.4 超微粉碎對(duì)泥炭發(fā)酵體系 pH值的影響(圖3)

        圖3 超微粉碎對(duì)泥炭發(fā)酵體系 pH值的影響Fig.3 Effect of superfine grinding on pH value of peat fermentation system

        由圖3可知,超微粉碎泥炭發(fā)酵體系起始 pH 值是 7.0,在為期 48 d 的發(fā)酵過(guò)程中,pH值呈先減小后波動(dòng)中增大的趨勢(shì)。泥炭有機(jī)質(zhì)厭氧分解產(chǎn)生VFA導(dǎo)致pH值減小,發(fā)酵第 6 d,200 目泥炭發(fā)酵體系pH值達(dá)到6.70,超微粉碎泥炭發(fā)酵體系pH值達(dá)到最小值,為6.66;此后 VFA因生成 CH4減少,導(dǎo)致 pH 值緩慢增大,最后穩(wěn)定在 7.01~7.18。其中,超微粉碎泥炭發(fā)酵體系pH 值在第 6~36 d 一直在7.0以下波動(dòng),延長(zhǎng)了泥炭發(fā)酵周期,提高了泥炭的總產(chǎn)氣量。

        2.5 超微粉碎對(duì)泥炭發(fā)酵體系還原糖含量的影響(圖4)

        圖4 超微粉碎對(duì)泥炭發(fā)酵體系還原糖含量的影響Fig.4 Effect of superfine grinding on reducing sugar content of peat fermentation system

        由圖4可知,超微粉碎有助于提高泥炭發(fā)酵體系的還原糖含量。在泥炭發(fā)酵過(guò)程中,還原糖含量整體呈先升高后降低的趨勢(shì),其中超微粉碎泥炭發(fā)酵體系的還原糖含量整體比200 目泥炭發(fā)酵體系的高。發(fā)酵前期,泥炭有機(jī)質(zhì)如纖維素、半纖維素先分解為還原糖,所以在發(fā)酵前期還原糖含量升高。發(fā)酵第 27 d,200 目泥炭發(fā)酵體系還原糖含量達(dá)到最高,為 0.02030%;發(fā)酵第 24 d,超微粉碎泥炭發(fā)酵體系還原糖含量達(dá)到最高,為0.02467%,表明超微粉碎能夠促進(jìn)還原糖的溶出[10]。隨著發(fā)酵過(guò)程中還原糖等轉(zhuǎn)化為VFA,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為 CH4,導(dǎo)致還原糖含量逐漸降低。

        2.6 超微粉碎對(duì)泥炭發(fā)酵體系VFA 含量的影響(圖 5)

        圖5 超微粉碎對(duì)泥炭發(fā)酵體系VFA 含量的影響Fig.5 Effect of superfine grinding on VFA content of peat fermentation system

        由圖5可知,在發(fā)酵過(guò)程中,超微粉碎泥炭和200 目泥炭發(fā)酵體系的 VFA 含量整體上均呈先升高后降低的趨勢(shì),這與泥炭發(fā)酵過(guò)程中,有機(jī)質(zhì)分解轉(zhuǎn)化為VFA,VFA轉(zhuǎn)化為CH3COOH,進(jìn)而生成 CH4的理論相吻合。發(fā)酵初期,超微粉碎泥炭發(fā)酵體系、200 目泥炭發(fā)酵體系的VFA 含量分別為0.274 g·L-1、0.285 g·L-1;隨著發(fā)酵的進(jìn)行,泥炭分解有機(jī)質(zhì)為 VFA, VFA 開(kāi)始累積進(jìn)入產(chǎn)酸階段[11-12],在第36 d,超微粉碎泥炭發(fā)酵體系VFA 含量達(dá)到最高,為1.432 g·L-1,在第 30 d ,200 目泥炭發(fā)酵體系VFA 含量達(dá)到最高,為1.122 g·L-1,表明有更多的還原糖轉(zhuǎn)化為 VFA;此后產(chǎn)甲烷菌生長(zhǎng)代謝,將 VFA 轉(zhuǎn)化為CH4,導(dǎo)致發(fā)酵體系 VFA 含量在波動(dòng)中下降,在第 48 d,超微粉碎泥炭發(fā)酵體系VFA含量降至0.742 g·L-1,在第 36 d,200 目泥炭發(fā)酵體系VFA 含量降至0.743 g·L-1。

        2.7 超微粉碎泥炭的透射電鏡分析(圖6)

        圖6 超微粉碎泥炭發(fā)酵前(a)后(b)的 TEM 照片F(xiàn)ig.6 TEM images of superfine grinded peat before(a) and after(b) fermentation

        由圖6可知,發(fā)酵前,超微粉碎泥炭是完整顆粒;發(fā)酵后,超微粉碎泥炭邊緣出現(xiàn)裂痕、縫隙,顯現(xiàn)碎片化趨勢(shì)。揭示超微粉碎泥炭發(fā)酵產(chǎn)生物甲烷過(guò)程中,厭氧微生物對(duì)泥炭的降解。

        3 結(jié)論

        研究了超微粉碎預(yù)處理對(duì)泥炭產(chǎn)生物甲烷的影響。結(jié)果表明:超微粉碎處理能提高泥炭生化可降解性,是一種有效的泥炭預(yù)處理方式;超微粉碎泥炭發(fā)酵總產(chǎn)氣量為805.7 mL,較200 目泥炭發(fā)酵總產(chǎn)氣量(579.7 mL)提高了38.98%,說(shuō)明超微粉碎預(yù)處理能夠提高泥炭的生物甲烷產(chǎn)量;超微粉碎泥炭產(chǎn)生物甲烷的發(fā)酵周期為48 d,比200 目泥炭的發(fā)酵周期延長(zhǎng)了 13 d,增加了總產(chǎn)氣量。

        猜你喜歡
        透射電鏡總產(chǎn)泥炭
        山西夏收全面完成 總產(chǎn)單產(chǎn)好于常年
        2021年山西省夏糧總產(chǎn)24.34億千克
        電子顯微學(xué)專業(yè)課的透射電鏡樣品制備實(shí)習(xí)課
        污泥炭的制備及其在典型行業(yè)廢水處理中的應(yīng)用
        云南化工(2020年11期)2021-01-14 00:50:40
        山西:夏糧總產(chǎn)增長(zhǎng)秋糧長(zhǎng)勢(shì)良好
        透射電子顯微鏡在實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究中的應(yīng)用
        山東化工(2020年15期)2020-02-16 01:00:12
        基于大數(shù)據(jù)的透射電鏡開(kāi)放共享實(shí)踐與探索
        泥炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展的觀察與思考
        透射電鏡中正空間—倒空間轉(zhuǎn)換教學(xué)探討
        2004—2014年甘肅省定西市中藥材生產(chǎn)狀況統(tǒng)計(jì)分析
        在线永久看片免费的视频| 亚洲一区二区三区乱码在线中国| a级国产乱理伦片| 福利体验试看120秒| 夜夜被公侵犯的美人妻| 国产一区二区av男人| 91精品国产福利在线观看麻豆| 色欲av蜜桃一区二区三| 91手机视频在线| 国产精品毛片大尺度激情| 丝袜美腿国产一区精品| 中文字幕久久久人妻无码 | 手机在线观看亚洲av| 亚洲天堂成人av在线观看| 午夜内射中出视频| 国产精品原创巨作av无遮| 亚洲一区二区日韩在线| 人人妻人人澡人人爽国产| 久久国产热这里只有精品| 人妻被猛烈进入中文字幕| 一本色道88久久加勒比精品| 夹得好湿真拔不出来了动态图| 日本一区午夜艳熟免费| 亚洲综合色婷婷七月丁香| 一区二区视频中文字幕| 日韩精品久久久肉伦网站| 亚洲AV无码久久久一区二不卡 | 在线精品国产一区二区| 免费人成黄页网站在线观看国产| 男女射黄视频网站在线免费观看| 国产绳艺sm调教室论坛| 国内久久婷婷精品人双人| 网址视频在线成人亚洲| 亚洲av无码一区二区三区网址| 丰满多毛少妇做爰视频| 一本久久综合亚洲鲁鲁五月夫| 亚洲av综合国产av日韩| 免费无码又爽又刺激聊天app| 中文字幕无码高清一区二区三区| 亚洲国产综合精品中久| 欧美私人情侣网站|