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摘 要

厌氧发酵在处理有机废弃物的同时可以产生清洁能源沼气，因而被视为处理有机废弃物的理想方法。体系pH值的波动会显著影响沼气工程的产气效率，本实验用氢氧化钠与二乙烯三胺对聚丙烯腈纤维进行不同程度的改性，并把改性后的不同纤维分别加入以玉米秸秆为基质的厌氧发酵体系来提高产气速率。开发出一种简单连续的pH调控手段。

关键词：厌氧发酵 聚丙烯腈 产气速率

The effect of modified polyacrylonitrile fiber on the gasproduction rate of anaerobic digestion

Abstract

Anaerobic fermentation for both can deal with straw and other solid waste and can produce consumable clean energy has become a very effective method of treating the pollution.PH value of system are the key factors influencing the gas rate, this experiment with sodium hydroxide and divinyl three amine to varying degrees of polyacrylonitrile fiber modification, and modification of different fiber and base of the activated carbon, respectively, graphene,to join the corn straw as anaerobic fermentation system to improve the rate of producing gas. Through the contrast test to find out the most suitable catalyst to improve the rate of producing gas and gas purity.

Key Words: Anaerobic digestion;Polyacrylonitrile; Graphene；Activated carbon;Rate of biogas production

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 我国的环境状况 1

1.2 解决环境问题 1

1.2.1 垃圾处理方法 1

1.2.2 厌氧发酵 2

1.3 沼气工程在我国的发展现状 2

1.3.1 厌氧发酵原理 3

1.3.2 厌氧发酵中的各细菌之间的关系 4

1.3.3 厌氧发酵的影响因素 5

1.4 聚丙烯腈纤维的合成 8

1.5 本研究的目的及意义 9

第二章 聚丙烯腈纤维的改性与表征 10

2.1 主要试剂及仪器 10

2.1.1 化学试剂 10

2.1.2 实验仪器 10

2.1.3 样品表征 11

2.2 聚丙烯腈纤维的改性和表征 11

第三章 聚丙烯腈的加入对厌氧发酵体系产气速率的影响 14

3.1 发酵原料、试剂及仪器 14

3.1.1 发酵原料 14

3.1.2 实验试剂 14

3.1.3 实验仪器 14

3.2 发酵实验 14

3.2.1 发酵装置 14

3.2.2 发酵体系 15

3.2.3 实验结果及讨论 15

第四章 结论 20

参 考 文 献 21

致 谢 23

第一章 引言

1.1 我国的环境状况

当今社会随着经济的不断发展，环境污染与资源的可持续性应用成为了一个越来越严重的问题。这些问题严重影响了我们生活的环境同时也制约着经济的发展。因此，解决环境问题及发展可再生的持续性清洁能源是一个势在必行的措施。农业废弃物产量巨大，如秸秆等直接燃烧又极大程度上污染了环境。但它又具有可转化为清洁能源的特点。所以不能有效的处理这些垃圾不仅仅是对环境的巨大破环，而且还浪费了巨大的能源。

这些农业有机废弃物如果不加以处理，则需要很长时间才能被微生物分解。而传统的处理手段如焚烧、填埋等则占用了很大土地资源，还会严重的污染我们生存的环境。

社会在不断发展，人类对能源的需求也愈发旺盛。而现在的不可再生能源的含量也不足以支持人类的持续利用。面对能源短缺、环境污染等问题，沼气发酵技术应运而生。而本实验的重点则是放在提高产甲烷速率与产甲烷量上。

1.2 解决环境问题

1.2.1 垃圾处理方法

目前主要用填埋、焚烧等方法处理环境垃圾。我国各城市基本都是用填埋来处理。此方法见效快，投资少，操作简单，因而被广泛使用。但是直接填埋会产生很难处理的垃圾滤液，如若不加以处理，滤液就会在土地里渗透造成环境污染。不仅仅国内，在国外对这种垃圾渗透都还没有很好的处理方法。

然而实验分析表明，大约只有20%的可燃性垃圾适合用焚烧的方法来处理，40%的高有机含量的垃圾可以用堆肥的方式来处理。而真正可以用填埋来处理的垃圾仅仅占40%。所以针对我国目前的生活垃圾，我们应该分析垃圾的主要成分，选择合适的处理方式，只有这样，才能对垃圾减量、无害及回收再利用起到重要作用。

1.2.2 厌氧发酵

厌氧发酵产生和利用沼气是处理城市垃圾、畜禽粪便、秸秆等环境污染和获得可再生能源的重要方法。20世纪中期我国就在推广在家庭里使用沼气，到了20世纪后期，我国就开始引入国外的先进沼气技术，在国内建立了若干大中型沼气项目工程。其每年总产气量约为20亿m³ 。近十几年，装置化的厌氧发酵技术已经在国外得到了长足的发展。

与其他处理有机废弃物的方法相比，厌氧发酵有很多优点：1、它对土地面积的需求不高，也不会污染环境，发酵工厂不会像化工厂之类的，有污染性的刺鼻气、液体废弃物产生，产区周围环境较好。2、发酵过程全自动化，省掉了人力资源的浪费，缩短发酵周期也可以全面监控整个流程，安全系数高。3、垃圾充分被利用，生产出了可利用资源，减少成本的同时也创造出了价值。4、采用水选方式选出发酵原料，可以轻松筛除原料杂质。5、废水废料循环使用，达标排放，无更多污染。6、资源合理利用，充分消化了垃圾本身含有的内在价值。

厌氧发酵技术来处理垃圾，比原来的老式垃圾处理方式不仅仅节约了资源，创造了价值，还可以产生很大的利润空间，可以适度缓解现在全球资源紧张的现状。

1.3 沼气工程在我国的发展现状

中国的沼气工程刚刚起步，所以面临着规模小、运行效率不佳等问题。也正因为如此，政府对沼气工程的支持力度不够。所以许多的沼气工程在建造完成投入运营后管理不善，运行不稳定，产气效率低甚至不产气。而国外则发展经验丰富，运行稳定，规模也较大。德国工程的池容量为中国的3.5倍，且单位产气量也为中国的5.7倍。

对于上述问题，扩大沼气工程的建设规模与组建专业化的管理团队都是良好的应对措施。而且，为避免沼气工程的乱造，求多而不求实的为了工程款的随意建造，农业部也应该尽快将“以建补贴”转型为“以产气量补贴”。

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