為解決在高氨氮、高有機(jī)負(fù)荷廢棄物厭氧消化中,因中間代謝產(chǎn)物積累而引發(fā)的氨、酸抑制,造成厭氧消化系統(tǒng)失穩(wěn)、運(yùn)行效率低、甲烷品質(zhì)下降,厭氧消化周期延長(zhǎng)等問(wèn)題。本研究采用沉淀法和浸泡法工藝,在300℃、500℃和700℃熱解溫度條件下,制備玉米秸稈附鐵生物炭,在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行生物炭介導(dǎo)的高氨氮、高有機(jī)負(fù)荷底物厭氧消化特性及代謝機(jī)理研究。旨在（1）通過(guò)優(yōu)化附鐵生物炭理化特性,篩選出在高氨氮負(fù)荷、高有機(jī)負(fù)荷厭氧消化體系中能顯著提升水解酸化效率、提高產(chǎn)甲烷效率、提升產(chǎn)甲烷品質(zhì)的附鐵生物炭;（2）明確附鐵生物炭介導(dǎo)高氨氮負(fù)荷厭氧消化體系氨、酸解抑增效機(jī)理。（3）明確附鐵生物炭介導(dǎo)高有機(jī)負(fù)荷厭氧消化產(chǎn)甲烷特性與機(jī)理。（4）明確附鐵生物炭添加對(duì)高有機(jī)負(fù)荷厭氧消化體系中微生物群落結(jié)構(gòu)演替的影響。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:（1）隨著熱解溫度的上升,生物炭得率呈下降趨勢(shì),比表面積、總孔容增大,平均孔徑下降。其中,采用浸漬法制備的附鐵生物炭上鐵沉積物負(fù)載率為8.47%～22.89%,要高于沉淀法制備的附鐵生物炭上的鐵沉積物負(fù)載率3.69%～17.19%;附鐵生物炭的比表面積（16.8906～133.6287m

【文章來(lái)源】：西北農(nóng)林科技大學(xué)陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

生物炭介導(dǎo)厭氧消化（Qiuetal.2019）

置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，50℃溫度下干燥至恒重。制備好的附鐵生物炭分別標(biāo)記為300BC-Fe、500BC-Fe、700BC-Fe（表2-1）。 （2）浸漬法制備附鐵生物炭的工藝：將處理好的玉米秸稈浸泡至 Fe2+濃度為 0.05 mol/L 的七水硫酸亞鐵溶液中，恒速緩慢攪拌 30min。向懸浮液中逐滴加入濃度為5mol/L 氫氧化鈉水溶液，控制反應(yīng)體系 pH 值至 10，勻速攪拌 60min。使得形成的氫氧化物鐵性沉淀附著于玉米秸稈上。密封靜置 24h 熟化，用去離子水洗滌后，用乙醇洗至上清液 pH 值至 7.0 左右。離心過(guò)濾取濾渣，將濾渣置于 50℃電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥至恒重。按照工藝流程和 2.1.2.1 所述方法分別在 300℃、500℃和 700℃熱解溫度下制備附鐵生物炭。制備好的玉米秸稈附鐵生物炭分別標(biāo)記為 300PBC-Fe、500PBC-Fe、700PBC-Fe（表 2-1）。

第二章附鐵生物炭的制備與理化特性分析19圖2-2玉米秸稈生物炭及附鐵生物炭電鏡掃描圖像Fig.2-2Morphologiesofbiocharandbiocharloadedwithironderivedfrommaizestraw2.4.3熱解溫度與制備工藝對(duì)附鐵生物炭元素組成影響通過(guò)掃描電鏡配合Quantax70型X射線光譜儀對(duì)生物炭及附鐵生物炭表面Fe元素的附著情況進(jìn)行檢測(cè)分析，如圖2-3所示。由圖2-3可知，通過(guò)EDS掃描結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了鐵被成功負(fù)載至玉米秸稈生物炭上，總體而言原生生物炭中鐵元素的負(fù)載率（按質(zhì)量比計(jì)）在0.02%~0.05%范圍內(nèi)，沉淀法制備附鐵生物炭中鐵元素負(fù)載率在3.69%~17.19%范圍內(nèi)，浸漬法制備附鐵生物炭中鐵沉積物負(fù)載率在8.47%~22.89%范圍內(nèi)。采用浸漬法制備的附鐵生物炭其鐵沉積物負(fù)載率高于沉淀法制備的附鐵生物炭�？赡茉蚴�，浸漬法先將鐵的氫氧化物負(fù)載至玉米秸稈生物質(zhì)上，再通過(guò)高溫?zé)峤膺�原反應(yīng)使生物質(zhì)與鐵氧化物熔融，從而達(dá)到生物炭與鐵氧化物更加穩(wěn)固結(jié)合的效果。通過(guò)對(duì)同一樣品的不同區(qū)域進(jìn)行多次掃描可以看出負(fù)載鐵生物炭?jī)?nèi)鐵元素分布存在差異性，外層鐵元素要高于內(nèi)層鐵元素含量。郭曉慧在鐵改性杏殼和鐵改性柚皮理化特性研究中也發(fā)現(xiàn)，鐵元素在磁改性生物炭?jī)?nèi)、外層分布極不均勻（郭曉慧等2018b）。由此推測(cè)，鐵元素與生物炭的內(nèi)、外層耦合機(jī)制不同，外層鐵元素主要以游離態(tài)與生


本文編號(hào)：3092087