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摘要:通过研究U-Si-V核材料的理论,为构建生态和环境友好型的新一代反应堆的实际应用提供计算环境学基础.采用CASTEP软件计算,运用密度泛函理论下的广义密度近似计算核材料U-Si-V体系的结构、弹性、态密度、能带、力学性能及其潜在的基于导热方面的环境友好性能.得出U-Si-V体系的U2V3Si4晶体中Si原子有两种类型,V原子有两种类型,U原子有一种类型;U4VSi3中Si原子有两种类型,U原子和V原子只有一种类型....
摘要:本实验采用以红糖水为发酵底物的连续搅拌釜式反应器(CSTR),以污泥为反应起始点.产氢的pH值为7±0.1的条件下达到稳定水平,氧化还原电位(ORP)-420 mV,温度(35±1)℃和水力停留时间(HRT)6小时.(氢是乙醇型发酵的主要成分).通过保持所有其他参数的一致性,我们能够专注于改变有机负荷对制氢的影响.同时,微生物通过调节pH值维持高活性.结果表明,当有机负荷增加12公斤/米3D 32公斤/米3维、沼气和氢气产率不断增加.当有机负荷为32公斤/米3-D,它达到了一个18.6 L/d最大产量和6.4 L/d产氢率.与最初的12公斤/米3D相比,由89%和87%提高天然气的生产,分别.在系统运行过程中,降低进水pH为5.85导致厌氧发酵微生物活性的抑制,导致下降的产氢率和ORP增加to-328 mV.在此条件下,通过在反应器中加入一定量的氢氧化钠来调节pH值,反应器可以维持较高的产氢速率....
摘要:可燃冰作为21世纪最具有价值的能源之一,备受世界关注.通过分析可燃冰的结构,形成条件及状态以及开采困难,结合可燃冰的研究原则,总结了国内国外相关研究进展以及研究手段,从二氧化碳置换法反思,提出了工业废气置换开采可燃冰的构想,同时,也为推进我国可燃冰工作进程提出了建议....
摘要:MXene材料是一种基于过渡金属碳化物的低维材料,近年来对该材料的研究逐渐升温.MXene材料可用于重金属离子的吸附.由于MXene是由MAX相刻蚀而成,因此,它也有着很强的金属导电性和极高的导热率,本质上更像“导电性黏土”.不仅如此,在储能领域,也是一支潜力股,在“超级电容器”领域有望一展身手.MXene的潜能不仅局限于电能领域,还涉及到环境领域,可在环境条件人为操作下可逆储氢,并且由于其高灵敏性和高选择性,也可作为气体分子的传感器....
摘要:本实验研究所构建的反应器分为5个格室,有效容积43.2 L,实验共进行43天.通过分阶段减少HRT的方式,研究其产氢及COD处理能力.ABR系统以红糖废水为原料,在温度为35℃,进水COD约5000 mg·L-1,HRT为8h时产氢量最大,平均总产氢量可达到13.15 L·d-1;HRT为12h时,COD去除率最大,平均总去除率可达到49.17%.产氢量最大时的HRT(8 h)与COD去除率最大时的HRT(12 h)不同....
[硕士论文] 冷岳阳
环境科学 东北林业大学 2018(学位年度)
摘要:随着经济的快速发展,能源之争已经成为全球政治经济的焦点问题,探索、开发、使用新能源越来越受到世界各国政府的关注。为了应对化石能源价格上涨以及减缓环境压力,氢能作为一种清洁、经济、可规模发展能源在全球复苏,但是如何快速且大量的制备、并且安全的使用氢气是目前氢能普化的最大障碍。氢气的产生来源有五种,分别是:水电解法、热化学法、光电化学法、等离子化学法和生物制氢法。前四种方法各有利弊,制氢方法成本较高,无法成为制氢的主要手段。因此,生物制氢法逐渐步入人们的视野,并且吸引了众多关于其利用开发方面的研究者。生物制氢分为两种,一种是光合合成产氢,另一种是发酵产氢。发酵产氢主要是利用兼性厌氧菌无氧发酵而制得。发酵产氢除了可以稳定制氢外,还有菌种繁殖快,易运输保存,综合成本低的特点,所以发酵产氢有着更好的发展前景。
  本实验根据厌氧发酵生物制氢的原理,使用CSTR反应器,以甜高粱秸秆压榨汁为底物,以红糖为对照组,探讨甜高粱秸秆压榨汁是否有较优产氢性能。实验初始参数设定为,水力停留时间为6h,温度为(35±1)℃,系统OLR为16kg/(m3·d)。实验结果表明,较高的OLR可以快速进行种群迭代。以甜高粱压榨汁为底物的系统第5d菌群基本筛选完毕,第7d为了促使产乙醇菌恢复活性,将OLR降低至10kg/(m3·d),第13d启动成功,液相产物产量与气相产物产量都趋于稳定状态。乙醇与乙酸占液相末端产物的77%,为典型的乙醇发酵。产气量稳定于3.4L/d,产氢量稳定于1.0L/d,氢气所占比例达到29%左右;而红糖系统在6d种群迭代基本结束,第9d降低OLR至10kg/(m3·d),于第16d启动成功,其发酵类型也为乙醇发酵,产气量为2.7L/d,产氢量为0.7L/d,氢气所占比例为26%。经过对比发现甜高粱压榨汁启动更为快速,分析其原因可能是甜高粱鲜榨汁中所含单糖比重比红糖大,微生物更容易吸收利用。
  实验初始启动反应器时起用了较高浓度的进水底物,这种做法不仅可以使菌群快速产生大量挥发性有机酸,筛选出耐酸的产乙醇菌,而且在启动中期降低OLR,相当于反复改变环境条件,可以最大限度的激发微生物的环境适应性,增加其缓冲能力,为以后升高OLR、测定其最大产氢能力做准备。反应器启动结束后,将进水底物以增幅量为2000mg/L、每20d增加一次浓度的频率,分为4个阶段由低到高提高其有机负荷,以探讨“含糖污水”(即甜高粱压榨汁)处理浓度最大值,以及甜高粱压榨汁是否有较优产氢性能。经实验发现,在进水底物浓度为6000mg/L时,主要菌群为产乙醇菌,此时COD去除率最高为32%,产氢量最高为5.75L/d。到实验末期,将进水浓度调整至8000mg/L时,系统pH值开始不断上升,说明此时挥发性有机酸大量减少,COD去除率、产氢量、产乙醇量及生物量都逐渐降低,说明过高浓度的底物可能会抑制生物的生长繁殖。而红糖同样有着相似的变化,在进水底物浓度为6000mg/L时,COD去除率最高,达到27%,产氢量最高达到5.02L/d;当进水底物浓度达到8000mg/L时,COD去除率、产氢量亦开始降低。这说明简单糖具有共性,推测如果运用其他简单糖为底物,其最佳进水COD浓度应该也在6000mg/L左右。
  对比甜高粱与红糖系统可以发现,甜高粱压榨汁产氢效果略优于红糖。且经过反复更改菌群生存环境及菌群筛选,系统中物种较为单一,结构较为简单,所以恢复力稳定性良好,即便环境突然改变,也能迅速恢复到以往状态。但是即便恢复力稳定性良好的产乙醇菌种,在高浓度的进水COD下,也不能恢复到鼎盛状态,以此可见,过高的底物浓度不利于菌群的生化代谢。另外,启动成功后的系统对底物浓度提高所造成的冲击有一定的适应能力,但是当底物浓度超过一定限度后,就可能导致系统的崩溃。
摘要:氢气是目前最理想的清洁能源之一.考虑到制氢成本的高低和环境友好程度,生物制氢成本不高,并有着丰富的原材料,人们能利用各种各样的固体废弃物、各种生活污水、动物的粪便和各种餐厨垃圾等东西来进行发酵制氢,可以大大地降低成本,这在获得了氢气的同时也净化水质,达到了保护环境的作用,起到了废物无害化和资源化的双赢效果.本文着重介绍了生物制氢的种类及其原理和研究现状,并对生物制氢的未来发展进行了展望....
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