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光催化纳米颗粒对光合细菌HAU-M1产氢的影响

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河南农业大学学报 2023年第2期57卷 316-323页

作者：韩铭张全国周楠张志萍河南农业大学农业农村部可再生能源新材料与装备重点实验室河南郑州450002

【目的】探究光催化纳米颗粒对玉米秸秆光合生物制氢工艺的影响机制,提高光合生物制氢产氢效率并增加氢气产量。【方法】分别将二氧化钛纳米颗粒(titanium dioxide nanoparticles,TiO_(2) NPs)和氧化锌纳米颗粒(zinc oxide nanoparticle... 详细信息

【目的】探究光催化纳米颗粒对玉米秸秆光合生物制氢工艺的影响机制,提高光合生物制氢产氢效率并增加氢气产量。【方法】分别将二氧化钛纳米颗粒(titanium dioxide nanoparticles,TiO_(2) NPs)和氧化锌纳米颗粒(zinc oxide nanoparticles,ZnO NPs)作为光催化剂添加在光合细菌HAU-M1的产氢体系中,以累计氢气产量、氢气含量及pH值为试验指标,研究光催化纳米颗粒对光合细菌HAU-M1产氢工艺的影响规律。【结果】TiO_(2) NPs在质量浓度为500 mg·L^(-1)时,可获得最大的累计氢气产量为673 mL,比对照组增长7.4%。可缩短产氢周期24 h,在120 h就可结束产氢。ZnO NPs质量浓度为100、200、300、400、500 mg·L^(-1)时累计氢气产量分别514、533、480、407、368 mL,与对照组(0 mg·L^(-1))累计氢气产量563 mL相比降低了8.7%、5.3%、14.7%、27.7%、34.6%。同时,ZnO NPs质量浓度为100、200、300、400、500 mg·L^(-1)时氢气含量分别为52.3%、50.5%、48.8%、51.0%、42.3%,除质量浓度为500 mg·L^(-1)外,与对照组(0 mg·L^(-1))氢气含量48.7%相比有所提升。TiO_(2) NPs对光合细菌产氢工艺参数pH值影响微弱,ZnO NPs可显著提高光合细菌产氢工艺参数的pH值。【结论】TiO_(2) NPs可以提高光合细菌产氢效率,增加氢气产量,而ZnO NPs对光合细菌产氢过程具有一定的抑制作用。

关键词： TiO_(2) ZnO 纳米颗粒光催化生物制氢

负载二氧化钛陶瓷材料对玉米秸秆光合生物制氢的影响

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河南农业大学学报 2023年第1期57卷 118-124,135页

作者：王健张全国刘虹王锴鑫郭思懿路朝阳河南农业大学农业农村部可再生能源新材料与装备重点实验室河南郑州450002

【目的】探究陶瓷材料作为二氧化钛(TiO_(2))载体在玉米秸秆光合生物制氢中的作用。【方法】将3种陶瓷材料(氧化铝、氧化锆和碳化硅)负载TiO_(2),以累计产氢量、pH值和还原糖质量浓度为考察指标,考察负载TiO_(2)陶瓷材料对玉米秸秆光合... 详细信息

【目的】探究陶瓷材料作为二氧化钛(TiO_(2))载体在玉米秸秆光合生物制氢中的作用。【方法】将3种陶瓷材料(氧化铝、氧化锆和碳化硅)负载TiO_(2),以累计产氢量、pH值和还原糖质量浓度为考察指标,考察负载TiO_(2)陶瓷材料对玉米秸秆光合生物制氢的影响及重复使用效果。【结果】添加负载TiO_(2)陶瓷材料可以提高玉米秸秆光合生物制氢累计产氢量,其中负载TiO_(2)氧化铝陶瓷材料效果最好,累计产氢量相较空白对照组提高了25.7%,最大产氢速率为12.08 mL·h^(-1);添加负载TiO_(2)陶瓷材料对光合生物制氢pH值和还原糖质量浓度的影响较小,仅在12~48 h内导致还原糖质量浓度明显降低。在重复使用试验中,负载TiO_(2)氧化锆陶瓷材料在第二次和第三次使用中效果更好,累计产氢量相较空白对照组提高了24.7%和28.0%,可以有效提高TiO_(2)的重复利用率。利用扫描电子显微镜观察使用后的陶瓷材料,发现TiO_(2)的负载有利于光合细菌的固定。【结论】添加负载TiO_(2)陶瓷材料可以有效提高TiO_(2)在玉米秸秆光合生物制氢工艺中的催化效果和重复利用率。

关键词： TiO_(2) 陶瓷材料玉米秸秆光合生物制氢催化

高含氮木质废弃物加压气化含氮污染物生成研究

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太阳能学报 2023年第3期44卷 253-259页

作者：冯宜鹏张志萍魏国强王小波黄振郑安庆河南科技学院机电学院新乡453003 中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室广州510640 农业部农村可再生能源新材料与装备重点实验室河南农业大学郑州450002

进行高含氮木质废弃物的加压气化试验,研究反应压强对于气化的影响。结果表明:在高压热重上,高压可抑制挥发分析出,提高700℃以上气化反应速度,使气化结束温度从1104降至1076℃;在加压气流床装置上,增大压强可明显提高合成气的品质,CO与... 详细信息

进行高含氮木质废弃物的加压气化试验,研究反应压强对于气化的影响。结果表明:在高压热重上,高压可抑制挥发分析出,提高700℃以上气化反应速度,使气化结束温度从1104降至1076℃;在加压气流床装置上,增大压强可明显提高合成气的品质,CO与H_(2)浓度明显增大,气化碳转化率、产气率与低位热值均有提高;随着压强的增大,高含氮木质废弃物气化产气中HCN与NH3浓度出现下降趋势,从4606和2405 mg/m^(3)分别降至393和622 mg/m^(3)。

关键词：加压气化含氮化合物高含氮木质废弃物气流床

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玉米秸秆酶解与厌氧发酵产氢实验研究

太阳能学报 2015年第9期36卷 2071-2076页

作者：孙堂磊王毅胡建军张洋周雪花张全国河南农业大学农业部农村可再生能源新材料与装备重点实验室郑州450002

以粒度小于0.088 mm秸秆粉的酶解液为底物与热预处理活性污泥(其中TS%为6.77%,VS%为47.90%,COD为36.665 g/L)进行厌氧发酵产氢实验,以累积产氢量和产氢速率为考察指标,研究不同热预处理(100℃水浴)时间、初始p H值、酶解液浓度、发酵温... 详细信息

以粒度小于0.088 mm秸秆粉的酶解液为底物与热预处理活性污泥(其中TS%为6.77%,VS%为47.90%,COD为36.665 g/L)进行厌氧发酵产氢实验,以累积产氢量和产氢速率为考察指标,研究不同热预处理(100℃水浴)时间、初始p H值、酶解液浓度、发酵温度对厌氧发酵产氢的影响,并利用修正的Gompertz方程对产氢过程进行回归分析,优化出最佳玉米秸秆酶解液厌氧发酵产氢的工艺参数。结果表明:活性污泥利用玉米秸秆酶解液进行厌氧发酵产氢时,当活性污泥热预处理时间为15 min、初始p H值为5.0、玉米秸秆粉酶解液浓度为22.34 mg/m L、发酵温度为40℃时,产氢效果最佳,此时最大累积产氢量达到653.98 m L,最大产氢速率为15.89 m L/h。

关键词：玉米秸秆酶解活性污泥厌氧发酵产氢工艺优化

HAU-M1光合产氢细菌的生理特征和产氢特性分析

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太阳能学报 2015年第2期36卷 289-294页

作者：蒋丹萍韩滨旭王毅王素兰尤希风张全国河南农业大学农业部农村可再生能源新材料与装备重点实验室郑州450002

从有机污泥中富集得到HAU-M1光合产氢细菌菌群,其主要包括深红红螺菌、荚膜红假单胞菌、沼泽红假单胞菌、类球红细菌、荚膜红细菌等5种光合细菌,且质量分数分别为27%、25%、28%、9%、11%,采用Curve Expert软件拟合得到不同生长条件下HAU... 详细信息

从有机污泥中富集得到HAU-M1光合产氢细菌菌群,其主要包括深红红螺菌、荚膜红假单胞菌、沼泽红假单胞菌、类球红细菌、荚膜红细菌等5种光合细菌,且质量分数分别为27%、25%、28%、9%、11%,采用Curve Expert软件拟合得到不同生长条件下HAU-M1光合产氢细菌的生长效率方程及以猪粪污水耦合1%葡萄糖为底物产氢的Gompertz方程。结果表明:当温度为30℃,光照强度为2080 lx,p H值为6.8,接种量为45%时,HAU-M1光合产氢细菌的生长效率最高,最大可能产氢量为1388 m L/L,最大可能产氢速率为27.3 m L/(L·h),产氢延迟期为13.2 h。

关键词：光合细菌生理特征生长效率产氢特性

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氨水改性活性炭对沼气吸附脱碳的实验研究

太阳能学报 2021年第9期42卷 400-404页

作者：冯亮亮黄黎严珍奇安崇胡建军刘圣勇河南农业大学机电工程学院郑州450002 农业农村部农村可再生能源新材料与装备重点实验室郑州450002 河南省生物质能源与纳米材料国际联合实验室郑州450002 河南省农村可再生能源重点实验室郑州450002

针对沼气吸附法脱碳提质所用活性炭进行改性研究,以氨水为改性剂,探讨改性剂浓度和改性时间对活性炭脱碳效果以及其表面化学结构的影响。实验结果表明:1)经过氨水改性处理后的活性炭呈酸性官能团减少,呈碱性官能团增加,同时引入含氮官能... 详细信息

针对沼气吸附法脱碳提质所用活性炭进行改性研究,以氨水为改性剂,探讨改性剂浓度和改性时间对活性炭脱碳效果以及其表面化学结构的影响。实验结果表明:1)经过氨水改性处理后的活性炭呈酸性官能团减少,呈碱性官能团增加,同时引入含氮官能团,改性后活性炭的表面疏水性增强,极性发生变化,增强对气体的吸附能力;2)在改性剂浓度5%~25%范围内,氨水浓度为10%,改性时间为12 h,改性效果最佳,活性炭比表面积由413.2 m^(2)/g增至502.7 m^(2)/g,增加21.66%,微孔容积增加39.47%,达到最大值0.735 cm^(3)/g,总孔容积增加54.33%,达到最大值0.963 cm^(3)/g,微孔孔径增大13.06%,达到1.307 nm;3)模拟沼气(CH4体积占比60%,CO_(2)体积占比40%)吸附脱碳实验显示,改性最佳的活性炭处理使样品气中甲烷含量增加19.96%,由未改性活性炭的76.30%达到91.53%。

关键词：沼气改性活性炭比表面积官能团吸附脱碳氨水

Fe_(3)O_(4)纳米颗粒对玉米秸秆光发酵产氢的影响

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太阳能学报 2021年第6期42卷 438-444页

作者：赵甲张全国张志萍胡建军贺超荆艳艳河南农业大学农业部可再生能源新材料与装备重点实验室郑州450002

以HAU-M1光合菌群作为发酵细菌,以玉米秸秆为发酵底物,研究Fe_(3)O_(4)纳米颗粒对光发酵产氢过程的影响。结果表明:粒径60 nm的Fe_(3)O_(4)纳米颗粒浓度为100 mg/L时,比产氢量达到(46.68±1.00)mL/g VSS,与对照组的(35.07±0.56)mL/g VS... 详细信息

以HAU-M1光合菌群作为发酵细菌,以玉米秸秆为发酵底物,研究Fe_(3)O_(4)纳米颗粒对光发酵产氢过程的影响。结果表明:粒径60 nm的Fe_(3)O_(4)纳米颗粒浓度为100 mg/L时,比产氢量达到(46.68±1.00)mL/g VSS,与对照组的(35.07±0.56)mL/g VSS相比提升(33.11±0.01)%,此时的能量转化率也提高33.10%。产氢动力学分析结果也表明Fe_(3)O_(4)纳米颗粒对反应体系有明显的影响,粒径60 nm的Fe_(3)O_(4)纳米颗粒浓度为100 mg/L时,最大产氢潜能和最大产氢速率分别为46.97 mL/g VSS和1.06 mL/(g VSS·h)。适宜的Fe_(3)O_(4)纳米颗粒的粒径和浓度能显著促进光发酵产氢能力,而浓度过高则会产生抑制作用。

关键词：玉米秸秆粒径浓度 Fe3O4纳米颗粒光发酵产氢

纤维素类生物质光合生物制氢尾液组成特性研究

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河南农业大学学报 2024年

作者：王耀哲张全国夏晨曦张寰张志萍李亚猛马晓然路朝阳蒋丹萍朱胜楠河南农业大学农业农村部可再生能源新材料与装备重点实验室黄河科技学院现代农业工程研究院

【目的】探究纤维素类生物质光合生物制氢尾液的组成特性。【方法】利用玉米秸秆、柳枝稷、芦竹等3种纤维素类生物质原料进行光和生物制氢，采用超高效液相色谱-质谱联用仪对3种制氢尾液进行检测，质谱数据经Compound discover软件分析... 详细信息

【目的】探究纤维素类生物质光合生物制氢尾液的组成特性。【方法】利用玉米秸秆、柳枝稷、芦竹等3种纤维素类生物质原料进行光和生物制氢，采用超高效液相色谱-质谱联用仪对3种制氢尾液进行检测，质谱数据经Compound discover软件分析，结合细菌代谢组学数据库，chemspider KEGG等多种数据库，分析可能存在的化学成分，并保留匹配度较高和含量较高的化学成分。【结果】3种物质中，玉米秸秆光合生物制氢尾液中含有122种化合物，其中独含26种化合物；柳枝稷光合生物制氢尾液中含有122种化合物，其中独含29种化合物；芦竹光合生物制氢尾液中含有114种化合物，其中独含30种化合物。【结论】玉米秸秆、柳枝稷、芦竹等纤维素类生物质光合生物制氢尾液中含有的主要组成成分基本相同，但不同原料的尾液组分仍含有不同的独有组分，并具有不同的组分差异特征和相适宜的高效高值应用场景。

关键词：纤维素类光合生物制氢制氢尾液色-质谱联用化学组成

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基于铁基载氧体污泥制备合成气研究

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