项目名称: 介孔氧化钛固体碱强化生物甲烷过程速率的传递与反应机制

项目编号: No.21476106

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 刘畅

作者单位: 南京工业大学

项目金额: 90万元

中文摘要: 厌氧发酵处理秸秆和畜禽粪便产生高纯生物甲烷和有机肥料,是消除环境污染和获得可再生能源的重要方法。但发酵过程的低转化速率制约了其大规模应用。本课题针对乙酸有利于产甲烷但同时影响甲烷菌活性这一关键矛盾,基于非平衡热力学方法,探索介孔氧化钛固体碱介入下乙酸在界面传递和反应机制。(1)利用碳和有机胺调控介孔氧化钛固体碱表面的亲疏水和酸碱性质, 探索菌群生物膜在介孔载体表面的分布和活性;(2)研究介孔氧化钛固体碱介入下厌氧发酵产甲烷动力学;(3)构建介孔氧化钛界面上乙酸传递与反应的非平衡热力学模型,并将其与厌氧发酵ADM1理论结合,在Aspen plus软件框架里形成完整的新型高效厌氧发酵模型。为大规模生物甲烷高效转化工艺奠定理论基础。

中文关键词: 生物甲烷;介孔氧化钛;乙酸;厌氧发酵

英文摘要: Anaerobic fermentation of straw and manure to produce high purity bio-methane and organic fertilizer is an important way to obtain renewable energy and eliminate environmental pollution. However, low conversion rate of the fermentation process restricts its large-scale applications. A key problem lies on that acetic acid from acetogenic phase contribute to 70% methane but the activity of methanogen will be inhibited in acid solution. This project explores intensification of transfer and reaction process of acetic acid by adding mesoporous titania modified with organic alkali. (1) the use of acid-base properties of hydrophilic and hydrophobic and regulation of Surface modification of mesoporous titania by carbon and organic amines to adjust acid-base properties and hydrophilic-hydrophobic properties of carriers to explore the distribution and activity of bacteria in biofilms on mesoporous support surface; (2) study of anaerobic fermentation kinetics with the adding of mesoporous titania solid bases; (3) The Building of a non-equilibrium thermodynamic model about transfer and reaction of acetic acid on mesoporous titania interface, and combined with anaerobic fermentation ADM1 theory. Finally, a complete new anaerobic fermentation models will be developed in Aspen plus software. This work will contribute to large-scale bio-methane production process.

英文关键词: Biomethane;mesoporous TiO2;acetic acid;Anaerobic fementation

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