芦笋秸秆预处理与厌氧发酵制取沼气试验

为了促进芦笋秸秆原料沼气发酵系统的产气效果,利用NaOH在无流动水的条件下对芦笋秸秆进行了碱性化学预处理,并在小型沼气发酵装置上以不同预处理时间、粒径和NaOH溶液质量分数对芦笋秸秆木质纤维素的变化及产沼效果的影响进行了试验研究。结果表明,预处理时间15~20d比不经预处理的试验组启动时间提早10d;芦笋秸秆粉碎和切割后,不经筛分的试验组比经过筛分后的试验组启动时间提早5~15d,发酵周期缩短23d;5% NaOH处理的试验组比NaOH 10%处理和不使用NaOH处理的试验组总产气量分别高453.82%和84.58%。综合比较,预处理时间15~20d、不经筛分和5% NaOH处理的条件下是较优的工艺条件,沼气发酵后其甲烷体积分数最高达70%,pH值大于7.5,均在正常范围内。     

餐饮废油酯交换制备生物柴油的试验研究

生物柴油是清洁可再生能源,已受到世界各国越来越多的关注。为此,以上海交通大学食堂的餐饮废油为原料,以自制的SO42-/ZrO2-Al2O3固体超强酸作为催化剂,在试验室规模的反应装置中,采用酯交换法进行了餐饮废油酯交换制备生物柴油的试验研究。结果表明,收集的餐饮废油适合作为生产生物柴油的原料,在醇油摩尔比6:1、催化剂含量1%、反应温度70℃和反应时间2h的条件下,生物柴油转化率达到78%。生物柴油的密度、灰分、运动粘度和凝点的指标符合我国国标0号柴油质量标准。     

玉米秸秆等离子体热裂解液化实

采用山东理工大学自制小型流化床设备,利用玉米秸秆为原料进行了热裂解过程及生物油特性的实验研究.结果表明采用等离子体加热,整个反应器的预热时间大约为1.5 h,且反应过程中流化床内温度稳定,有利于生物质快速热裂解反应的进行.对反应产物--生物油热值特性作了分析,得出未经任何处理的生物原油的热值为18 066.62 kJ/kg,脱炭后热值低于脱炭前的生物油热值,其差值为3 446.71 kJ/kg,说明生物油中含有一定的固体炭.将脱炭后的生物油进行脱水处理后,测得生物油热值高出脱碳后生物油热值一倍左右.另外,玉米秸秆进行稀硝酸处理后,虽然玉米秸秆的热值降低,但裂解后生物油的热值有所提高,其热值差为913.74 kJ/kg.采用GC-MS分析得知,生物油是一种复杂的含氧有机化合物和水组成的混合物,也是导致其不稳定的主要原因.     

猪粪和水牛粪厌氧消化产甲烷潜力的研究

采集江西地区两种代表性家畜粪便进行生物质特性分析,根据Buswell经验公式对其进行理论甲烷产量计算,并通过生化甲烷潜力测定试验对两种生物质的实际产气特性进行分析。结果表明,本研究中采集的猪粪和水牛粪的理论产甲烷潜力分别为646.7 mL·g-1VS和606.1 mL·g-1VS,其在生化甲烷潜力测定试验中实际产甲烷量分别为479.4 mL·g-1VS和307.6 mL·g-1VS,其生物降解率分别为74.1%和50.8%。水牛粪便的产甲烷潜力曲线和降解速率表明其生物降解过程中存在抑制因素。     

菜籽油碱催化酯交换法制备生物柴油工艺参数的优化

为获得最佳反应条件,在单因素试验的基础上,采用响应面法对菜籽油碱催化酯交换法制备生物柴油的工艺参数进行了优化试验,结果表明,预测酯交换反应过程中菜籽油转化率变化的回归方程拟合程度良好,最优工艺参数为：醇油摩尔比6.12︰1,催化剂用量0.9%,反应时间40 min,反应温度57.74℃,并且在最优工艺参数下进行了验证试验,得到菜籽油转化率为97.43%,与预测值的误差为0.4%,小于5%。对生物柴油的组成成分进行了气相色谱/质谱联用（GC/MS）分析,结果表明,脂肪酸甲酯质量分数达到99.54%。因此,利用响应面分析法得到的最优工艺参数真实可靠,制得的生物柴油品质较好。     

不同种植时期对甜高粱主要生物性状及成糖的影响

以“沈农甜杂2号”甜高粱为试验品种,在上海地区进行种植,考察了不同种植期对甜高粱主要生物性状及成糖的影响。结果表明:6月初种植的甜高粱的几个主要生长阶段的生长时间和全生长期比5月初种植的甜高粱短;5月初种植的甜高粱的茎秆和叶的总的生物学产量比6月初种植的高出27.82%;推迟甜高粱的种植时间30d左右,可以延长甜高粱茎秆中糖分的保持时间10～14d,并有利于提高甜高粱茎秆汁液中总糖的积累水平。     

沼气发酵接种物对沼气及沼液成分的影响

采用新鲜的猪粪为原料,以崇明前卫村沼气池中正常发酵的沼液为接种物,利用自制的小型沼气发酵装置开展了沼气发酵的实验研究.结果表明,使用驯化过的接种物有利于提高沼气产气量和产气中甲烷的含量,并能最大限度地保留沼液中的营养成分.通过上述研究,为沼气的工业生产和市场化运作打下了一定的理论基础.     

向日葵籽壳热解反应动力学的研究

采用热重分析法(TG)在不同升温速率下(5、10、20、30℃/min)对粒径为0.154～0.280 mm向日葵籽壳热解的热失重行为进行了研究。结果表明，向日葵籽壳热解分为四个阶段，随着升温速率的提高，各个阶段的起始和终止温度向高温侧稍微移动，并且主反应区间也略有增加。Ozawa法和Starink法计算得出的向日葵籽壳在热解过程中不同失重率下的活化能(E)都集中在140～178 kJ/mol范围内。用积分法Coats-Redfern方程、微分法Achar方程以及热分析动力学三因子求算的比较法得出该反应过程的机理函数表达式。经过对41种常用机理函数一一代入得出Jander方程能较好地描述向日葵籽壳热解反应过程，机理为三维扩散，球形对称，反应级数n=2。该研究可为生物质热解装置的工艺参数优化提供参考。     

沼气发酵工艺参数对沼气及沼液成分影响的实验研究

本文是结合上海市科委的上海市重大科技攻关项目:崇明岛生物质能循环型应用技术的研究与示范(编号:05dz12010)展开。采用新鲜的猪粪为原料,以崇明前卫村沼气池中上次正常发酵的沼液为接种物,在上海交通大学生物质能研究中心自制的小型沼气发酵装置上发酵产气。同时对发酵过程中的沼液和沼气取样检测。本文对影响沼气发酵的接种物选择进行了研究。实验测定了发酵过程中沼液的全氮、水溶性磷和速效钾含量以及产气量和产气成分,发现使用驯化过的接种物有利于提高沼气产气量和产气中甲烷的含量,并能最大限度的保留沼液中的营养成分。本文通过上述这些研究为沼气的工业生产和市场化运作打下了一定理论基础。