專利名稱：一種秸稈粉光合產(chǎn)氫體系固相沉降速度的測(cè)試方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種秸桿光合產(chǎn)氫體系固相沉降速度的測(cè)試方法和裝置，尤其涉及一種粉狀秸桿光合產(chǎn)氫多相流體系中，固相沉降速度的測(cè)試方法和裝置，屬于可再生能源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步和工業(yè)化程度的不斷提高，人類對(duì)能源的需求越來(lái)越大，對(duì)能源的依賴性也越來(lái)越強(qiáng)。傳統(tǒng)的化石能源儲(chǔ)量有限，而且會(huì)帶來(lái)日趨嚴(yán)重的環(huán)境惡化問(wèn)題，世界各國(guó)都在努力尋求一種新的清潔的可再生能源替代原有的化石能源。面對(duì)當(dāng)前的世界能源形勢(shì)，尋找廉價(jià)的原料，制取高密度能源——?dú)淠苁鞘澜缒茉窗l(fā)展的一個(gè)主要方向。秸桿中富含大量的木質(zhì)纖維素，通過(guò)生物發(fā)酵等處理可以轉(zhuǎn)化為可再生糖類資源，以廉價(jià)的生物質(zhì)秸桿為原料開(kāi)發(fā)纖維素氫氣，對(duì)于補(bǔ)充我國(guó)能源的不足，保障國(guó)家能源戰(zhàn)略安全，減少對(duì)化石能源的依賴，降低環(huán)境污染以及生物質(zhì)資源的再生利用等方面具有重要的意義。以秸桿類生物質(zhì)為原料進(jìn)行光合產(chǎn)氫，其料液是由液相的培養(yǎng)基和固相的光合細(xì)菌、生物質(zhì)秸桿(不溶組份和細(xì)胞)及反應(yīng)產(chǎn)物氫氣構(gòu)成的多相體系。在此多相體系中，固相生物質(zhì)秸桿在物理破碎作用下，其大小、形貌、均勻度和分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，因此，固體顆粒度大小、沉降速度、重度·等物性參數(shù)會(huì)改變液體流動(dòng)原有的流動(dòng)特性，使體系分散性、溶解度、粘度、體系濁度和化學(xué)活性等發(fā)生相應(yīng)的變化，影響采光面沉積程度及光合細(xì)菌與秸桿類生物質(zhì)的接觸程度，導(dǎo)致光合產(chǎn)氫體系各相之間的質(zhì)量、動(dòng)量和熱量的傳遞和單相及兩相體系產(chǎn)生迥然不同的特點(diǎn)，從而影響微生物反應(yīng)的周期和產(chǎn)出，最終影響光合細(xì)菌的產(chǎn)氫能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種秸桿粉光合產(chǎn)氫體系固相沉降速度的測(cè)試方法和裝置，為后期秸桿光合產(chǎn)氫多相流體系的傳質(zhì)、傳熱、速度場(chǎng)、流場(chǎng)分布提供重要的參數(shù)值，從而進(jìn)一步提高產(chǎn)氫量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，數(shù)據(jù)可靠。本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種秸桿粉光合產(chǎn)氫體系固相沉降速度的測(cè)試裝置，包括單色光照射裝置和比色裝置，單色光照射在比色裝置的比色管上，比色裝置水平直線后方設(shè)有檢測(cè)裝置，檢測(cè)裝置連接有顯示裝置。所述的單色光照射裝置包括光源，光源透過(guò)單色器的入射狹縫，由單色器的出射狹縫照射在比色管上。所述的比色裝置包括比色管，比色管一端插入比色槽中，另一端由固定架固定。所述的檢測(cè)裝置包括檢測(cè)器，檢測(cè)器連接有放大器，放大器連接顯示裝置。所述的顯示裝置包括顯示器，顯示器通過(guò)計(jì)時(shí)器連接放大器。
所述的比色管上端刻有上刻度線，下端刻有下刻度線。所述的光源、單色器入射狹縫和出射狹縫、比色管下刻度線均固定在同一水平直線位置。一種秸桿粉光合產(chǎn)氫體系固相沉降速度的測(cè)試方法，包括以下步驟:
A，首先將光源、單色器入射狹縫和出射狹縫、比色管下刻度線均固定在同一水平直線位置；
B，將檢測(cè)器與放大器放置于比色管水平直線后方，放大器通過(guò)計(jì)時(shí)器連接顯示器；
C，將比色管清洗干凈、烘干后，倒入光合產(chǎn)氫培養(yǎng)液，液面高度與比色管上刻度線對(duì)齊，作為標(biāo)準(zhǔn)樣液，再將比色管放置于比色槽，比色管上端由固定架固定；
D，打開(kāi)光源、檢測(cè)裝置和顯示裝置，測(cè)定、記錄比色管下刻度線處的光合產(chǎn)氫培養(yǎng)液的吸光度值，結(jié)束關(guān)閉光源；
E，將比色管取下，清洗干凈、烘干，倒入待測(cè)秸桿粉光合產(chǎn)氫混合物，液面高度與比色管上刻度線對(duì)齊，再將比色管放置、固定；
F，打開(kāi)光源，測(cè)定O時(shí)刻，待測(cè)秸桿粉光合產(chǎn)氫混合物在比色管下刻度線處的吸光度值，同時(shí)計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)；
G，然后一邊觀察比色管中固相秸桿粉沉降面的下降位置，一邊測(cè)定待測(cè)秸桿粉光合產(chǎn)氫混合物的吸光度值，在固相秸桿粉的沉降面接近比色管下刻度線時(shí)，增加測(cè)試頻率；
H，當(dāng)測(cè)試的待測(cè)秸桿粉光合產(chǎn)氫混合物的吸光度值，接近光合產(chǎn)氫培養(yǎng)液的吸光度值時(shí)，檢測(cè)器將信號(hào)傳遞給計(jì)時(shí)器和顯示器，顯示器記錄此時(shí)的待測(cè)秸桿粉光合產(chǎn)氫混合物的吸光度值和時(shí)間數(shù)據(jù)后，將信 號(hào)反饋給檢測(cè)器，檢測(cè)器和計(jì)時(shí)器收到信號(hào)后停止工作；
I，此時(shí)，測(cè)試出秸桿粉在自由沉降的條件下，從比色管上刻度線的位置到比色管下刻度線的位置，所經(jīng)歷的時(shí)間t，秸桿粉自由沉降高度h為比色管上刻度線到比色管下刻度線，所以，秸桿粉沉降平均速度V為v=h/t。所述步驟C中光合產(chǎn)氫培養(yǎng)液的比例為=NaCl 0.2g ；MgS04 0.18g ；KH2PO4 1.5g ；CaCl2 0.05g ；K2HP04 0.6g ；NH4C1 0.4g;乙酸鈉3g ;酵母膏2g ;微量元素ImL ;生長(zhǎng)因子lmL，將上述成分溶于蒸餾水中，調(diào)節(jié)pH值為7.0，定容lOOOmL，115°C下滅菌20min。所述的比色管為平底結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)40cm-60cm，直徑3cm-4cm，下刻度線距離管底20cm。
本發(fā)明利用單色器將光源分離的單色光照射在比色管上，通過(guò)比較標(biāo)準(zhǔn)樣的吸光度值
與待測(cè)秸桿粉光合產(chǎn)氫混合物吸光度值，再經(jīng)過(guò)檢測(cè)、顯示裝置，測(cè)定固相秸桿粉的沉降速度，沉降速度為后期秸桿光合產(chǎn)氫多相流體系的傳質(zhì)、傳熱、速度場(chǎng)、流場(chǎng)分布提供重要的參數(shù)值，從而進(jìn)一步提高產(chǎn)氫量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，數(shù)據(jù)可靠。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明包括單色光照射裝置，單色光照射在比色裝置的比色管3上，比色裝置水平直線后方設(shè)有檢測(cè)裝置，檢測(cè)裝置連接有顯示裝置，單色光照射裝置包括光源1，光源I透過(guò)單色器2的入射狹縫10，由單色器2的出射狹縫11照射在比色管3上，比色裝置包括比色管3，比色管3 —端插入比色槽4中，另一端由固定架5固定，檢測(cè)裝置包括檢測(cè)器6，檢測(cè)器6連接有放大器7，放大器7連接顯示裝置，顯示裝置包括顯示器9，顯示器9通過(guò)計(jì)時(shí)器8連接放大器7，比色管3上端刻有上刻度線12，下端刻有下刻度線13，光源1、單色器入射狹縫10和出射狹縫11、比色管3下刻度線13均固定在同一水平直線位置。一種秸桿粉光合產(chǎn)氫體系固相沉降速度的測(cè)試方法，包括以下步驟:
A，首先將光源1、單色器2入射狹縫10和出射狹縫11、比色管3下刻度線13均固定在同一水平直線位置；
B，將檢測(cè)器6與放大器7放置于比色管3水平直線后方，放大器7通過(guò)計(jì)時(shí)器8連接顯示器9 ；
C，將比色管3清洗干凈、烘干后，倒入光合產(chǎn)氫培養(yǎng)液，液面高度與比色管上刻度線12對(duì)齊，作為標(biāo)準(zhǔn)樣液，再將比色管3放置于比色槽4，比色管3上端由固定架5固定；
D，打開(kāi)光源1、檢測(cè)裝置和顯示裝置，測(cè)定、記錄比色管3下刻度線13處的光合產(chǎn)氫培養(yǎng)液的吸光度值，結(jié)束關(guān)閉光源I ;
E，將比色管3取下，清洗干凈、烘干，倒入待測(cè)秸桿粉光合產(chǎn)氫混合物，液面高度與比色管3上刻度線12對(duì)齊，再將比色管3放置、固定；
F，打開(kāi)光源I，測(cè)定O時(shí)刻，待測(cè)秸桿粉光合產(chǎn)氫混合物在比色管3下刻度線13處的吸光度值，同時(shí)計(jì)時(shí)器8開(kāi)始計(jì)時(shí)；
G，然后一邊觀察比 色管3中固相秸桿粉沉降面的下降位置，一邊測(cè)定待測(cè)秸桿粉光合產(chǎn)氫混合物的吸光度值，在固相秸桿粉的沉降面接近比色管3下刻度線13時(shí)，增加測(cè)試頻率；
H，當(dāng)測(cè)試的待測(cè)秸桿粉光合產(chǎn)氫混合物的吸光度值，接近光合產(chǎn)氫培養(yǎng)液的吸光度值時(shí)，檢測(cè)器6將信號(hào)傳遞給計(jì)時(shí)器8和顯示器9，顯示器9記錄此時(shí)的待測(cè)秸桿粉光合產(chǎn)氫混合物的吸光度值和時(shí)間數(shù)據(jù)后，將信號(hào)反饋給檢測(cè)器6，檢測(cè)器6和計(jì)時(shí)器8收到信號(hào)后
停止工作；
I，此時(shí)，測(cè)試出秸桿粉在自由沉降的條件下，從比色管3上刻度線12的位置到比色管3下刻度線13的位置，所經(jīng)歷的時(shí)間t，秸桿粉自由沉降高度h為比色管3上刻度線12到比色管3下刻度線13，所以，秸桿粉沉降平均速度V為v=h/t。如圖1所示，在本實(shí)施例中，光源I采用鎢燈，光源I通過(guò)單色器2分離出單色可見(jiàn)光，單色可見(jiàn)光照射在比色管3下刻度線13位置，第一次，比色管3中倒入光合產(chǎn)氫培養(yǎng)液，液面高度與比色管上刻度線對(duì)齊，作為標(biāo)準(zhǔn)樣液，檢測(cè)器8放置于距離比色管3，5cm-1Ocm處，打開(kāi)光源I與檢測(cè)、顯示裝置，測(cè)定、記錄標(biāo)準(zhǔn)樣液的吸光度值，結(jié)束后關(guān)閉光源I ;將比色管3取下，清洗干凈、烘干，倒入待測(cè)秸桿粉光合產(chǎn)氫混合物，液面高度與比色管3上刻度線12對(duì)齊，再將比色管3放置、固定，以下步驟按照F、G、H、I進(jìn)行，在此不再贅述。在此說(shuō)明，在本實(shí)施例中:
1.生物質(zhì)稻桿粉顆粒度大小:46nm ΙΟμ 。2.光合細(xì)菌產(chǎn)氫培養(yǎng)液:NaCl 0.2g ；MgS04 0.18g ；KH2P04 1.5g ；CaCl2 0.05g ；K2HPO4 0.6g ；NH4C1 0.4g;乙酸鈉3g ;酵母膏2g ;微量元素ImL ;生長(zhǎng)因子lmL，將上述成分溶于蒸餾水中，調(diào)節(jié)pH值為7.0，定容lOOOmL，115°C下滅菌20min。3.固液比:生物質(zhì)秸桿粉按15g/L 75g/L的質(zhì)量濃度加入光合產(chǎn)氫培養(yǎng)液。
4.比色管:帶刻度、平底，長(zhǎng)40cm 60cm,直徑3cm 4cm,其中上刻度線和下刻度線要清晰、鮮明、易辨，下刻度線距離比色管管底20cm。5.樣品槽:形狀為圓柱形，直徑與對(duì)應(yīng)使用的比色管直徑一致。6.吸光度值:波長(zhǎng)為680 nm處比色管下刻度線處的透光度。7.裝置停止工作時(shí)，比色管下刻度線處的吸光度值和光合產(chǎn)氫培養(yǎng)液的吸光度值誤差不大于8%。本發(fā)明利用單色器2將光源I分離的單色可見(jiàn)光照射在比色管3上，通過(guò)比較標(biāo)準(zhǔn)樣的吸光度值與待測(cè)秸桿粉光合產(chǎn)氫混合物吸光度值，經(jīng)過(guò)檢測(cè)、顯示裝置，測(cè)定固相秸桿粉的沉降速度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，數(shù)據(jù)可靠，為提高秸桿光合產(chǎn)氫量提高有效方法與裝置。
權(quán)利要求
1.一種秸桿粉光合產(chǎn)氫體系固相沉降速度的測(cè)試裝置，其特征在于:包括單色光照射裝置和比色裝置，單色光照射在比色裝置的比色管上，比色裝置水平直線后方設(shè)有檢測(cè)裝置，檢測(cè)裝置連接有顯示裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的秸桿粉光合產(chǎn)氫體系固相沉降速度的測(cè)試裝置，其特征在于:所述的單色光照射裝置包括光源，光源透過(guò)單色器的入射狹縫，由單色器的出射狹縫照射在比色管上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的秸桿粉光合產(chǎn)氫體系固相沉降速度的測(cè)試裝置，其特征在于:所述的比色裝置包括比色管，比色管一端插入比色槽中，另一端由固定架固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的秸桿粉光合產(chǎn)氫體系固相沉降速度的測(cè)試裝置，其特征在于:所述的檢測(cè)裝置包括檢測(cè)器，檢測(cè)器連接有放大器，放大器連接顯示裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的秸桿粉光合產(chǎn)氫體系固相沉降速度的測(cè)試裝置，其特征在于:所述的顯示裝置包括顯示器，顯示器通過(guò)計(jì)時(shí)器連接放大器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的秸桿粉光合產(chǎn)氫體系固相沉降速度的測(cè)試裝置，其特征在于:所述的比色管上端刻有上刻度線，下端刻有下刻度線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的秸桿粉光合產(chǎn)氫體系固相沉降速度的測(cè)試裝置，其特征在于:所述的光源、單色器入射狹縫和出射狹縫、比色管下刻度線均固定在同一水平直線位置。
8.—種秸桿粉光合產(chǎn)氫體系固相沉降速度的測(cè)試方法，其特征在于:包括以下步驟: A，首先將光源、單色器入射狹縫和出射狹縫、比色管下刻度線均固定在同一水平直線 位置； B，將檢測(cè)器與放大器放置于比色管水平直線后方，放大器通過(guò)計(jì)時(shí)器連接顯示器； C，將比色管清洗干凈、烘干后，倒入光合產(chǎn)氫培養(yǎng)液，液面高度與比色管上刻度線對(duì)齊，作為標(biāo)準(zhǔn)樣液，再將比色管放置于比色槽，比色管上端由固定架固定； D，打開(kāi)光源、檢測(cè)裝置和顯示裝置，測(cè)定、記錄比色管下刻度線處的光合產(chǎn)氫培養(yǎng)液的吸光度值，結(jié)束關(guān)閉光源； E，將比色管取下，清洗干凈、烘干，倒入待測(cè)秸桿粉光合產(chǎn)氫混合物，液面高度與比色管上刻度線對(duì)齊，再將比色管放置、固定； F，打開(kāi)光源，測(cè)定O時(shí)刻，待測(cè)秸桿粉光合產(chǎn)氫混合物在比色管下刻度線處的吸光度值，同時(shí)計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)； G，然后一邊觀察比色管中固相秸桿粉沉降面的下降位置，一邊測(cè)定待測(cè)秸桿粉光合產(chǎn)氫混合物的吸光度值，在固相秸桿粉的沉降面接近比色管下刻度線時(shí)，增加測(cè)試頻率； H，當(dāng)測(cè)試的待測(cè)秸桿粉光合產(chǎn)氫混合物的吸光度值，接近光合產(chǎn)氫培養(yǎng)液的吸光度值時(shí)，檢測(cè)器將信號(hào)傳遞給計(jì)時(shí)器和顯示器，顯示器記錄此時(shí)的待測(cè)秸桿粉光合產(chǎn)氫混合物的吸光度值和時(shí)間數(shù)據(jù)后，將信號(hào)反饋給檢測(cè)器，檢測(cè)器和計(jì)時(shí)器收到信號(hào)后停止工作； I，此時(shí)，測(cè)試出秸桿粉在自由沉降的條件下，從比色管上刻度線的位置到比色管下刻度線的位置，所經(jīng)歷的時(shí)間t，秸桿粉自由沉降高度h為比色管上刻度線到比色管下刻度線，所以，秸桿粉沉降平均速度V為v=h/t。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的秸桿粉光合產(chǎn)氫體系固相沉降速度的測(cè)試方法，其特征在于:所述步驟C中光合產(chǎn)氫培養(yǎng)液的比例為=NaCl 0.2g ；MgS04 0.18g ；KH2PO4 1.5g ；CaCl2·0.05g ；K2HP04 0.6g ；NH4C1 0.4g;乙酸鈉3g ;酵母膏2g ;微量元素ImL ;生長(zhǎng)因子lmL，將上述成分溶于蒸餾水中，調(diào)節(jié)PH值為7.0,定容IOOOmL, 115°C下滅菌20min。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的秸桿粉光合產(chǎn)氫體系固相沉降速度的測(cè)試方法，其特征在于:所述的比色管為平底 結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)40 cm-60cm，直徑3cm-4cm，下刻度線距離管底20cm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種秸稈粉光合產(chǎn)氫體系固相沉降速度的測(cè)試方法和裝置，包括單色光照射裝置和比色裝置，單色光照射在比色裝置的比色管上，比色裝置水平直線后方設(shè)有檢測(cè)裝置，檢測(cè)裝置連接有顯示裝置，本發(fā)明利用單色器將光源分離的單色光照射在比色管上，通過(guò)比較標(biāo)準(zhǔn)樣的吸光度值與待測(cè)秸稈粉光合產(chǎn)氫混合物吸光度值，再經(jīng)過(guò)檢測(cè)、顯示裝置，測(cè)定固相秸稈粉的沉降速度，沉降速度為后期秸稈光合產(chǎn)氫多相流體系的傳質(zhì)、傳熱、速度場(chǎng)、流場(chǎng)分布提供重要的參數(shù)值，從而進(jìn)一步提高產(chǎn)氫量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，數(shù)據(jù)可靠。
文檔編號(hào)G01N15/04GK103217368SQ201310144888
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者荊艷艷, 張全國(guó), 周雪花, 王毅, 張志萍 申請(qǐng)人:河南農(nóng)業(yè)大學(xué)