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青島能源所開(kāi)發(fā)出滴濾塔反應(yīng)器有效提升生物氫烷轉(zhuǎn)化效率时间：2024-01-03 生物氫烷轉(zhuǎn)化技術(shù)可以將電轉(zhuǎn)氣技術(shù)與沼氣工程相結(jié)合，在突破儲(chǔ)氫限制、降低沼氣提純成本和實(shí)現(xiàn)沼氣CO2負(fù)碳利用方面顯示出巨大的潛力，有助于國(guó)家實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。研究所工業(yè)生物燃?xì)庋芯恐行闹耙验_(kāi)馴化獲得了具有較高轉(zhuǎn)化效率的氫烷轉(zhuǎn)化微生物，并開(kāi)發(fā)出了原位生物氫烷轉(zhuǎn)化和異位生物氫烷轉(zhuǎn)化兩種生產(chǎn)工藝。從運(yùn)行效果來(lái)看，氫氣的氣液傳質(zhì)率低，仍是限制氫烷轉(zhuǎn)化效率的主要原因。 為此，青島能源所工業(yè)生物燃?xì)庋芯恐行牟捎蒙锏螢V床(BTF)來(lái)解決氫氣低傳質(zhì)速率對(duì)氫烷轉(zhuǎn)化過(guò)程的限制，并探究了溫度（25℃、37℃和55℃）和填料（陶粒、火山石、活性炭）對(duì)轉(zhuǎn)化過(guò)程的影響。本研究中選擇的三種填料均具有環(huán)境友好特性，且具有較大的比表面積和孔隙度，有利于微生物的生長(zhǎng)附著，并且為微生物和氣相之間提供了充分接觸，極大地促進(jìn)了氣液傳質(zhì)。首先進(jìn)行了溫度對(duì)氫烷轉(zhuǎn)化途徑的影響的批次實(shí)驗(yàn)，確定了BTF的*適宜溫度。在此基礎(chǔ)上，研究了三種填料填充的BTF的氫烷轉(zhuǎn)化性能，以及在*適宜溫度下進(jìn)氣H2/CO2的*佳配比。結(jié)果表明，較高的溫度有利于氫烷轉(zhuǎn)化，在55℃時(shí)轉(zhuǎn)化效率*高，達(dá)到8.3 L/Lw·d，古菌群落以Methanothermobacter為主（99.97%）。但是37℃時(shí)也可以達(dá)到7.1 L/Lw·d的轉(zhuǎn)化效率，整個(gè)產(chǎn)甲烷過(guò)程和55℃沒(méi)有顯著性差異。此外，在滴濾床實(shí)驗(yàn)中對(duì)進(jìn)氣H2/CO2配比進(jìn)行了優(yōu)化，*合適的結(jié)果為2.5:1 (H2/CO2, v/v)，遠(yuǎn)低于先前報(bào)道的結(jié)果，表明本研究獲得了更高的CO2去除效率。三種填料固定的生物膜均能在該比例下達(dá)到有效的氫烷轉(zhuǎn)化效率，并且以活性炭為填料的反應(yīng)器取得了*高的轉(zhuǎn)化效率，達(dá)到91.9%。相對(duì)熒光強(qiáng)度測(cè)定驗(yàn)證了活性炭具有*佳的微生物固定化能力。該研究為BTF的沼氣生物氫烷轉(zhuǎn)化應(yīng)用提供了一條有前景的途徑。
相關(guān)研究成果近期發(fā)表于期刊Chemical Engineering Journal，該項(xiàng)工作由工業(yè)生物燃?xì)庋芯恐行耐瓿�。本研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)課題以及山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助。（文/圖 黃界樺 付善飛） 原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.148367 |
