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环流型光纤生物膜制氢反应器的底物传输与降解特性
  • ISSN号:1000-1298
  • 期刊名称:《农业机械学报》
  • 时间:0
  • 分类:TK91[动力工程及工程热物理]
  • 作者机构:[1]华北水利水电大学电力学院,郑州450011, [2]生物质能源河南省协同创新中心,郑州450002
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51376056、U1404521、51309099)、国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2012AA051502)、中国博:仁后科学基金资助项目(2012M521395)、河南省教育厅科学技术研究重点资助项目(138470119)和郑州市科技局科技发展计划资助项目(130866)
中文摘要:

以连续流产氢为目标,采用高透光性弥散光纤作为导光介质和光合细菌吸附成膜的载体,构造了环流型光纤生物膜制氢反应器。在实验研究的基础上,根据传质原理和Monod生化反应动力学建立了描述连续流反应器中底物传输和降解的二维数学模型。以强化底物传输和提高底物降解效率为目标,对反应器的实际操作参数进行了优化。研究结果表明,反应器的底物传输特性对反应器的底物降解效率有显著影响。反应器的底物降解效率随进口底物质量浓度的增加呈现先增大后减小的趋势。反应器的底物降解效率随流速的增加呈现逐渐减小的趋势。当反应器的进口底物质量浓度为10 g/L,流速为100 m L/h时,底物消耗速率最大,底物降解效率达到43.5%。合理地控制反应器中的底物传输使得生物膜区域具有适合的底物质量浓度分布,是维持反应器较高底物降解效率的有效途径。

英文摘要:

An annular optical-fiber-illuminating biofilm reactor (AOFBR) was developed with photosynthetic bacteria (PSB) attached on the surface of side-glowing optical fiber for the formation of biofilm and continuous photo-hydrogen production. To enhance mass transport and improve substrate bio- degradation efficiency within AFOBR, a two-dimensional mass transfer model was proposed based on the theory of mass transfer and kinetics of bio-chemical reaction. Results on numerical investigation revealed that characters of mass transfer obviously affected biodegradation within AFOBR. With the increase of inlet substrate concentration, substrate degradation efficiency was increased at early stage but decreased later. While, with the increase of flow rate, substrate bio-degradation efficiency was always decreased. The maximum substrate bio-degradation of 43.5% was available with 10 g/L of inlet substrate concentration and 100 mL/h of flow rate. To regulate mass transfer and maintain appropriate substrate concentration within biofilm was proved to be the effect way to achieve higher substrate degradation efficiency within the bioreactor.

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期刊信息
  • 《农业机械学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国农业机械学会 中国农业机械化科学研究院
  • 主编:任露泉
  • 地址:北京德胜门外北沙滩一号6号信箱
  • 邮编:100083
  • 邮箱:njxb@caams.org.cn
  • 电话:010-64882610 64867367
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1298
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1964/S
  • 邮发代号:2-363
  • 获奖情况:
  • 荣获中国科协优秀期刊二等奖,1997~2000年连续4年获中国科协择优资金,被列入中国期刊方阵,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:42884