pH值对硫化氢在碱浸渍活性炭内扩散机制的影响

采用自制的固定吸附床吸附装置,对碱浸渍活性炭脱除沼气中硫化氢的动态吸附进行了初步研究。研究结果表明,随着浸渍液pH值的升高,碱浸渍活性炭对硫化氢的吸附容量增加。pH值为8.0,10.0和12.0时的硫化氢吸附容量分别为2.37,4.96和9.33 mg·g~(-1)。利用Weber-Morris孔扩散模型,Boyd准一级颗粒扩散模型和Dumwald-Wagner模型研究了改性活性炭吸附硫化氢的吸附动力学行为,发现活性炭表面性质的改变,使边界条件的影响减小,削弱了气膜扩散的影响。Boyd准一级颗粒扩散模型描述硫化氢在碱浸渍活性炭上的整个吸附行为较其它两个模型准确。     

雏鸡舍氨气的原位无动力生物滤器处理试验

针对室外生物滤器受气候条件影响、维护成本高及我国雏鸡舍密闭加温通风少而导致氨气浓度高危害大等问题,研究无动力生物滤器原位处理雏鸡舍氨气的效果,分析了内外基质氮元素、pH值、电导率(EC)等指标的变化.为期37 d与育雏期生产同步的试验表明,生物滤器的表层基质氨气去除能力不低于4.03 g/kg,吸收氨氮含量最高达1.59 g/kg,转化硝氮含量最高达2.69 g/kg,亚硝氮含量几乎为0,基质pH值不断下降,变化范围为8.81 ～7.39,电导率不断上升,最大上升量达2.30 mS/cm.内层基质中氨氮、硝氮与总无机氮含量和电导率均低于表层基质,需要进一步优化基质厚度.结果表明,原位无动力生物滤器氨气处理效果好,可应用于育雏舍污染气体控制.     

杏鲍菇蛋白的中性蛋白酶酶解工艺优化

采用响应曲面法对杏鲍菇蛋白的中性蛋白酶酶解工艺进行优化。在单因素试验的基础上,选择酶浓度、pH值和酶解温度进行三因素三水平的Box-Behnken试验设计,采用响应曲面法(RSM)分析3个因素对响应值的影响。结果表明:最佳酶解工艺参数为酶浓度1%、pH值7.4和酶解温度54℃,在此条件下水解度为66.44%。     

NKA—9大孔树脂对苹果多酚的动态吸附工艺优化

为了提高对苹果多酚的分离效率,以实现工业化生产,在单因素试验得出的工艺基础上,采用响应曲面法建立了NKA-9大孔树脂对苹果多酚(AP)动态吸附和动态解吸的二次多项数学模型,验证了模型的有效性.考察了上样速率、样液质量浓度、样液pH值对AP动态吸附量以及洗脱速率、洗脱剂体积分数和洗脱剂用量对AP动态解吸的影响.优化出NKA-9大孔树脂的动态吸附工艺参数为:上样速率1.10mL/min,样液质量浓度2.50mg/mL,pH值4.83;动态解吸工艺参数为:洗脱速率0.61 mL/min,洗脱剂体积分数59.48%,洗脱剂用量125.73 mL.     

基于MCU和CFD的鸡舍氨气检测装置设计与试验

为了准确测量肉鸡养殖过程中鸡舍内的氨气浓度,实现舍内氨气环境的精准调控,设计了一种由气体检测系统、气体循环系统和辅助装置构成的主动式氨气检测装置。装置通过控制风扇实现状态切换,使用电化学氨气模组检测气体,通过微控制器（Micro control unit,MCU）实现浓度数据分析、处理,并运用计算流体力学（Computational fluid dynamics, CFD）技术模拟装置在不同状态下的速度云图和速度矢量图,由此得到空气龄,确定单次进气时间。装置在氨气检测状态时气流呈逆时针循环流动,使氨气浓度更均匀,最大空气龄为0.804s,装置设定单次检测时间为1s,每10s检测一次,每6个值的均值作为1min的值。在养殖鸡舍内进行现场试验,结果表明本文装置检测的氨气浓度和氨气变送器检测值的Pearson相关系数达到0.832,与检测结果趋势相符,平均相差为3.46%,方差也较小,总体比氨气变送器检测值波动小,检测更稳定。该检测装置具有速度快、精度高和稳定性强等优点。     

基于多传感器人工嗅觉系统的土壤有机质含量检测方法

为了实现对土壤有机质含量的快速、方便、准确测量,本文提出了一种基于多传感器人工嗅觉系统的土壤有机质含量检测方法。选取10个不同型号的氧化物半导体式气体传感器组成传感器阵列,并采用不同浓度的硫化氢、氨气和甲烷等标准气体对传感器阵列进行了响应测试,从响应曲线可以看出,传感器阵列对不同浓度、种类的标准气体皆有响应且响应结果不同,随着标准气体浓度的增大传感器阵列的响应曲线也随之上升,表明传感器阵列具有较高的特异性和一定的交叉敏感性。提取每个传感器土壤气体响应曲线上的响应面积、最大值、平均微分系数、方差、平均值和最大梯度6个特征构建人工嗅觉特征空间。采用偏最小二乘法回归（PLSR）、支持向量机回归（SVR）和BP神经网络（BPNN）算法建立人工嗅觉特征空间与土壤有机质含量关系的预测模型,使用决定系数（R2）、均方根误差（RMSE）和绝对平均误差（MAE）评估预测模型的性能。试验结果表明,PLSR、BPNN、SVR测试集的R2分别为0.80878、0.87179和0.91957,RMSE分别为3.6784、3.1614、2.4254g/kg,MAE分别为3.1079、2.4154、2.1389g/kg。SVR算法建立的模型R2最高,RMSE、MAE最小,比PLSR、BPNN具有更好的预测性能,可用于土壤有机质含量的测量。     

脱除沼气中硫化氢的吸收剂改进

针对沼气的组成,对萘醌法吸收液进行改进研究,确定用于沼气中硫化氢吸收液的适宜配方为:Na2CO3为2.5%(W),NQS为1.2 mol·m-3,FeCl3为1.0%(W),EDTA为0.15%(W),液相pH值8.5～8.8.吸收操作的液气比(L·m-3)为11～12.可以使脱硫率达到99%～99.5%.     

纤维素酶提取银杏叶总黄酮的工艺优化

为了探讨纤维素酶对银杏叶中总黄酮提取的影响,试验采用单因素试验和响应曲面法对其提取工艺进行了研究,建立并分析了各主要影响因子与银杏叶总黄酮得率关系的数学模型。单因素试验结果表明:液料比对银杏叶总黄酮得率影响显著、酶浓度影响不显著、酶解时间影响极显著。通过RSM响应曲面法的进一步分析显示,回归方程P=0.0010<0.01,R2Adj为0.8831和Adeq.Precision为11.329,说明所建模型与试验值的拟合度很好。银杏叶总黄酮的纤维素酶提取工艺参数为液料比14.3mL/g、酶浓度0.41%和酶解时间48min;经试验验证,在此条件下得率为1.32%,与理论计算值1.30%基本一致。     

响应曲面法优化苹果籽油植物甾醇的提取工艺

根据Box-Benhnken的中心组合试验设计原理,采用响应曲面法建立了苹果籽油植物甾醇提取的二次多项数学模型,以植物甾醇提取率为响应值作响应面和等高线,考察了液料比、碱浓度、皂化温度和皂化时间对植物甾醇提取率的影响,优化了提取工艺。结果表明:提取苹果籽油植物甾醇的最佳工艺参数为:液料比4.39:1、碱浓度为0.59mol/L、皂化温度86.18℃和皂化时间122.54min,在此最优条件下,模型预测值植物甾醇提取率为90.56%。     

基于IPSO优化BP神经网络的蛋鸡舍有害气体监测系统

为实现蛋鸡养殖过程有害气体浓度监测,改善复杂环境下常用气体传感器之间因存在交叉敏感性而导致测量数据不准确的问题,设计了基于IPSO优化BP神经网络模型的有害气体监测系统。选用无线ZigBee模块、传感器模块和STM32模块,搭建了蛋鸡舍各点数据采集硬件平台,利用GPRS远程通信模块将平台采集到的数据传输至服务器,同时开发手机APP软件,对有害气体进行实时监测。利用权重线性递减及改进学习因子的IPSO算法,对BP神经网络进行优化,利用优化后的网络对气体传感器采集到的数据进行处理,有效提高了有害气体的数据精度。利用该系统对河北省保定市某鸡舍有害气体进行测试实验,将传感器测量值与真实值进行对比分析,验证了利用IPSO优化BP神经网络模型的有效性。测试表明,SGP30型二氧化碳传感器测量精度由81.75%提升到94.69%,MQ135型氨气传感器由61.83%提升到91.23%,MQ137型氨气传感器由70.18%提升到91.23%,MQ136型硫化氢传感器由62.35%提升到92.80%,TGS2602型硫化氢传感器由62.97%提升到92.80%。本研究为蛋鸡养殖过程中有害气体的精确监测提供了新方法。     

规模化养鸡场沼气工程沼液膜分离处理效果对比

针对规模化养鸡场沼气工程产生的大量沼液难以消纳的问题，建立工程化膜分离中试装置，研究膜工艺对鸡粪沼液COD、氨氮及养分等指标的分离效果。结果表明，“袋滤+超滤+纳滤+反渗透”工艺组合对COD的截留率为96.5%，对氨氮的截留率为63.8%。“袋滤+超滤+两级反渗透”工艺组合，终端透过液的COD为66 mgL，COD截留率达99.2%，透过液氨氮为530 mgL，氨氮截留率达82.4%。“超滤+两级反渗透”对鸡粪沼液的处理效果优于“超滤+纳滤+反渗透”。反渗透对沼液中腐殖酸和氨基酸具有一定的浓缩效果，反渗透浓液可进一步配置液体肥料或开发其他用途。      

农业有机废水的三维电解试验及参数优化

研究以13.275 mg/L亚甲基蓝溶液为试验对象模拟农业有机废水，分别以电解时间（5、10、15、20、25、30和35 min）、pH值（2、4、6、8、10和12）和电流密度（2、4、6、8、10和12 mA/cm2）为工艺条件进行单因素试验；以电解时间、pH值和电流密度为因素设计3因素3水平L9（33）正交试验，处理效果以废水中的COD去除率和脱色率为参考标准，得到以Fe2O3-GAC为三维电极的电解试验处理有机废水的最佳参数组合。试验结果表明，三维电解处理该废水的最佳工艺参数为电解时间30 min、电流密度8 mA/cm2和pH值为6，在最佳参数下，废水COD去除率可达59.7%，脱色率达到88.5%，实现较好的处理效果。      

基于CFD的多风道风送喷雾流场数值分析与试验研究

为研究果园喷雾机的气流和雾滴沉积分布情况，通过数值分析与试验相结合的方法，研究了一种适用于果园植保的多风道风送喷雾系统气流场和气液两相流场分布规律。研究结果显示，该多风道风送喷雾系统的外部气流场分布较为均匀，喷射出风口出口处的气流速度试验值与仿真值相对误差＜13.7%，随着测量距离增大，气流速度逐渐衰减，其绝对误差基本在0~2 m/s。雾滴场在-0.6~0.6 m喷雾区域内雾滴沉积量（百分比）的仿真值和试验值相对误差＜14%，数值分析结果较为准确地反映风送喷雾系统的气流分布和雾滴沉积特征。      

高有机负荷下UASB及UBF处理垃圾渗滤液效果对比

在（38±2）℃条件下，分别采用UASB和UBF厌氧反应器技术对生活垃圾渗滤液进行处理。结果表明:在厌氧运行过程中，有机负荷提升至15 kg COD（m3·d），HRT为5 d，UASB厌氧反应器原料产气率为25.4~29.6 m3t，COD去除率高于94%，容积产气率为5.77~6.02 m3m3，CH4含量70%以上，pH值为7.21~8.25；UBF厌氧反应器原料产气率为22.7~25.4 m3t，COD去除率高于90%，容积产气率为4.99~5.60 m3m3，CH4含量66%左右，pH值为7.29~8.01。UASB厌氧反应器处理生活垃圾渗滤液效果优于UBF厌氧反应器。      

微槽透光板式光生物制氢反应器底物操作参数优化

从连续流产氢的目标出发,采用在高导光性载体表面刻制微槽的方法,构造了具有高比表面积的微槽透光板式光生物制氢反应器,完成了光合细菌的快速成膜并实现细胞固定化。用Box-Behnken的响应曲面分析方法,对影响微槽透光板式光生物制氢反应器连续流产氢性能的相关底物操作参数进行了3因素3水平的实验。结果表明,对反应器产氢速率的单因素影响显著顺序依次为水力停留时间、初始pH值和初始底物浓度。对反应器产氢速率具有显著交互作用的影响因素是初始底物浓度和初始pH值。当初始底物浓度、水力停留时间和初始pH值分别为54.3 mmol/L、21.5 h和7.1时,微槽透光板式光生物制氢反应器的产氢速率达到最大值2.242 mmol/(L·h)。     

畜禽粪污处理中氨气膜接触器回收的传质及选择性研究

对畜禽粪污好氧堆肥中产生的氨气与厌氧发酵后沼液中的氨氮进行回收,不仅可以减少污染物和温室气体的排放,达到减污降碳的目的,还能获得氮肥产品,增加粪污处理的经济性。针对现有氨气捕集过程中设备体积大和灵活性差等问题,提出了采用中空纤维膜来实现氨气捕集的目标。采用空气吹扫氨水溶液模拟了不同情形下的氨气浓度与空气流量,测试不同情形下氨气捕集的通量和回收率,分析影响氨气捕集的主要因素和传质特性。结果表明,氨气向膜内传质的阻力主要受气相传质阻力和膜的传质阻力影响,低空气流量下气相传质阻力占主导地位。提升空气流量至5 L/min时,气相传质阻力比0.5 L/min时下降53.6%,此时膜内传质阻力占主导。氨气捕集通量随进膜氨气浓度的增大而提升。在空气流量低于1 L/min下,氨氮回收率高于95%,0.5 L/min时的氨氮回收率高于99%。在氨气停留时间足够的条件下,氨氮回收率仅与酸液吸收容量相关。在温度差和浓度差的影响下,空气中的水蒸气会向膜内的吸收剂中传递。吸收剂中含质量分数26%的硫酸铵比仅含1%的硫铵溶液水回收通量高13.3倍,氨氮分离因子由41.6降低至3.06。酸液质量分数对氨气的传质无显...     

酸法提取芦荟皮果胶工艺优化

为综合利用芦荟茎肉加工后丢弃的芦荟皮，以芦荟皮干燥粉末为原料，采用酸提醇沉法进行了芦荟皮果胶的提取试验，并在此基础上进行了影响果胶提取的单因素试验以及响应面优化试验。试验表明，酸提醇沉法提取芦荟皮果胶可行，且最佳提取工艺为液料比30∶1、溶液pH值3.5、酸解时间120 min和酸解温度75 ℃，果胶提取率为22.593%。      

格栅式底流消能工掺气浓度分布规律

格栅能够有效改善底流消能效果，减轻或者避免消力池底板发生空蚀破坏。通过水工模型试验，研究圆孔Γ形格栅不同开孔率下栅前、栅后掺气浓度变化。试验结果有以下3个方面。①消力池附壁射流区掺气浓度纵向沿程递减，格栅附近有突变；垂直轴线方向，掺气浓度中部大两侧小，峰值出现位置和入射水股主流位置正相关；竖直方向上，1/2水深以下栅前掺气浓度沿高度增加明显，栅后的变化则明显趋缓。②增设格栅后，消力池距离进口5和30 cm位置的栅前掺气浓度值陡增41.11%和26.82%（开孔率34%）；格栅开孔率由46%减小到22%，格栅上游侧（6#断面）掺气浓度由37.75%下降到20.32%，格栅下游侧（7#断面）掺气浓度由20.47%下降到8.78%。③增设格栅，栅后近底掺气浓度值（靠近边墙位置）最小也能达到6.06%，并且测点流速不大，意味着包括格栅在内的消力池结构不易发生空蚀破坏。      

富硒有机肥对大蒜中硒元素及其形态的影响

建立了高分辨-连续光源石墨炉原子吸收光谱法（HR-CS GFAAS）测定富硒大蒜中不同形态硒含量的方法，研究富硒有机肥对大蒜中硒元素及其形态的影响。通过单因素试验优化得出硒元素最佳测定条件，即最佳基体改进剂为Pd（NO3）2（1 g/L）和Mg（NO3）2（0.5 g/L）混合溶液，且最佳添加体积为5 μL。参照标准DBS 42/002—2014制备出富硒大蒜总硒和无机硒测定试样，再使用HR-CS GFAAS法测定总硒含量为8.933～9.476 μg/g，无机硒含量为5.784～6.021 μg/g，计算出有机硒含量为3.124～3.491 μg/g，所占百分比为34.16%～36.84%，这说明富硒有机肥能有效提高大蒜中总硒和有机硒的含量。该方法的精密度为3.0%～5.2%，总硒和无机硒的加标回收率分别为96.3%和93.7%，这表明参照DBS 42/002—2014分析富硒大蒜中硒元素含量及其形态，结果准确可靠，添加的标样（无机硒）几乎全部在待测无机硒试样中。该方法快速、准确且稳定，具有较高的实用价值，为分析食品中微量元素含量及其形态提供科学依据。      

冷榨胡萝卜籽油酸法脱胶工艺优化

对冷榨胡萝卜籽油酸法脱胶工艺进行了优化研究。通过单因素试验，选择柠檬酸作为脱胶用酸。分析酸的添加量、水的添加量、脱胶温度及脱胶时间这4个试验因素对冷榨胡萝卜籽油酸法脱胶率的影响，以及两两试验因素间对其脱胶率的影响。经单因素和响应面优化试验得出，影响酸法脱胶率的顺序为水的添加量＞酸的添加量＞脱胶温度＞脱胶时间。当柠檬酸的添加量0.25%、水的添加量3%、脱胶温度59 ℃、脱胶时间29 min时，脱胶率最高，此时冷榨胡萝卜籽油的酸法脱胶率为70.20%，与模型预测值70.98%接近，表明此工艺较为可靠，有一定的参考价值。