沼气工艺.doc

2纤维素的成分分析(1)Van Soest法原理：Van Soest 法在国内又称范式法，它是将样品经中性洗涤剂煮沸处理，不溶解的残渣为中性洗涤纤维，主要为细胞壁成分，其中包括半纤维素、纤维素、酸不溶木质素和硅酸盐。样品经酸性洗涤剂处理，剩余的残渣为酸性洗涤纤维，其中包括纤维素、酸不溶木质素和硅酸盐，中性洗涤纤维与酸性洗涤纤维的差值即为半纤维素含量。酸性洗涤纤维经 72%硫酸处理后的残渣为酸不溶木质素和硅酸盐，从酸性洗纤维值中减去 72%硫酸处理后的残渣为样品的纤维素含量。将 72%硫酸处理后的残渣先干燥，再灰化，在灰化过程中逸出的部分为酸性洗涤木质素的含量。Van Soest法 中性洗涤纤维测定步骤准确称取 1.000g 样品（通过 40 目筛）置于直筒烧杯中，加入 100ml 中性洗涤剂和数滴十氢化萘及 0.5g 无水亚硫酸钠。将烧杯套上冷凝装置于电炉上，在 510min 内煮沸，并持续保持微沸 60min。煮沸完毕后，取下直筒烧杯，将烧杯中溶液倒入安装在抽滤瓶上已知重量的玻璃坩埚中进行过滤，将烧杯中的残渣全部移入，并用沸水冲洗玻璃坩埚与残渣，直到洗至滤液呈中性为止。用 20ml 丙酮冲洗二次，抽滤。将玻璃坩埚置于 105烘箱中烘 2h 后，在干燥器中冷却 30 min 称重，直称至恒重。 酸性洗涤纤维测定准确称取 1.000g 样品（通过 40 目筛）置于直筒烧杯中，加入 100 ml 酸性洗涤剂和数滴十氢化萘及 0.5g 无水亚硫酸钠。将烧杯套上冷凝装置于电炉上，在 510min 内煮沸，并持续保持微沸 60min。趁热用已知重量的玻璃坩埚抽滤，并用沸水反复冲洗玻璃坩埚及残渣至滤液呈中性为止。用少量丙酮冲洗残渣至抽下的丙酮液呈无色为止，并抽净丙酮。将玻璃坩埚置于 105烘箱中烘 2h 后，在干燥器中冷却 30 min 称重，直称至恒重。酸性洗涤木质素和酸不溶灰分（AIA）测定将酸性洗涤纤维加入 5ml 72%硫酸中，在 20消化 3h 后过滤，并冲洗至中性。消化过程中溶解部分为纤维素，不溶解的残渣为酸性洗涤木质素和酸不溶灰分，将残渣烘干并灼烧灰化后称重，即可得出酸性洗涤木质素和酸不溶灰分的含量。结果计算中性洗涤纤维含量的计算：NDF（%）=（W1W2）/ W100式中： W1玻璃坩埚和 NDF 重（g） W2玻璃坩埚重（g） ；W试样重（g）酸性洗涤纤维含量的计算：ADF（%）=（G1G2）/G100式中： G1玻璃坩埚和 ADF 重（g） ；G2玻璃坩埚重（g） ；W试样重（g）半纤维素含量的计算：半纤维素（%）=NDF（%）ADF（%）纤维素含量的计算：纤维素=ADF（%）经 72%硫酸处理后的残渣（%）酸性洗涤木质素（ADL）含量的计算：ADL（%）=经 72%硫酸处理后的残渣（%）灰化后的灰分（硅酸盐,%）(2)王玉万法王玉万的系统分析程序是将中性洗涤剂法与 2M 盐酸水解法、地衣酚比色法、72%硫酸法、蒽酮法和差重法综合应用。具体是：用中性洗涤剂将样品中的杂质（蛋白质、脂肪、淀粉、糖等）去除，用 2M H2SO4法将半纤维素水解，然后用地衣酚比色法测定木糖的含量，转换为半纤维素的含量，再用 72%H2SO4水解法将纤维素水解，用蒽酮比色法测定还原糖的量，再转化为样品中纤维素的含量，最后用差重法，及将剩余的残渣（包括酸不溶木质素和硅酸盐）先干燥称重，再灰化称重，用前后重量之差得出酸不溶木质素的含量。步骤如图所示：(3)高效液相色谱法高效液相色谱法是结合 72% H2SO4水解法、差重法与高效液相色谱仪的综合应用。先将样品用 72% H2SO4水解，不容残渣（主要包括酸不溶木质素和硅酸盐）用差重法测定酸不溶木质素的含量，滤液经过一系列中和及过滤处理，进入高压液相色谱系统，结合标准曲线法，测定各种单糖的含量，进而转化为样品中纤维素、半纤维素的含量。将坩埚置于马弗炉中 575烘 4h，之后与干燥器中冷却，恒重，记下重量，再将坩埚置于马弗炉中 575烘干 1h，干燥器中冷却，恒重，再记下重量，前后两次重量之差小于0.3mg步骤：称取 0.300g10mg 样品与试管中，同时做上重复，进行标记，每支试管中加入 3.000.1ml 72%的 H2SO4，搅拌 1min，在 30水中水浴 605min，每隔 510min 搅拌一次，使其充分水解用已经称量至恒重的坩埚将水解液真空过滤，将滤液备用（用来测定半纤维素纤维素）用去离子水将滤渣定量转移到过滤坩埚中，用 50ml 热去离子水洗涤残渣，将坩埚和残渣置于 105烘 4h，直至恒重，再将其转移到干燥器中，记录重量，再将坩埚和残渣置于马弗炉中 57525烘 246h，完了在干燥器中冷却，再次称重，前后两次重量的差值就是酸不溶木质素。3.还原糖的测定方法法1仪器及药品试剂：费林甲液:硫酸铜35.0 g,1%次甲基兰5 mL,定容至1000 mL。费林乙液:氢氧化钠126.4 g,酒石酸甲钠117.0 g,亚铁氰化钾9.4 g,定容到1000 mL。0.203%、0.416%、0.590%、0.822%标准葡萄糖样品:分别称取烘干葡萄糖2.03 g、4.16 g、5.90 g、8.22 g,定容到1 000 mL。还原糖测定仪全自动还原糖测定仪SGD-型,山东省科学院中日友好生物技术研究中心提供方法步骤费林滴定空白试验:取费林甲乙液各5 mL于250 mL三角瓶中,加水10 mL,并预先加入20 mL0.1%标准葡萄糖溶液,混合后于电炉上加热,使溶液在2 min内沸腾,用0.1%标准葡萄糖溶液以每分钟20滴的速度滴定至兰色刚好消失,记录滴定体积。样品滴定:取费林试液各5 mL,加入样品及适量0.1%标准葡萄糖溶液,使其接近终点,以下操作如空白。滴定时应用0.1%标准葡萄糖溶液,以不超过1 mL为宜,否则应另取样重做。根据滴定液的体积计算还原糖含量。还原糖测定仪操作步骤(1)开机:按/开P关0键,自动启动程序,仪器自动清洗,开机完成。(2)定标:按定标键,费林甲、乙液自动进入反应池。仪器自动进入定标程序,试剂泵启动后,用微量注射器将1.0%标准葡萄糖溶液100LL注入反应池,完成后仪器自动定标。(3)测定:按分析键,试剂泵启动后,用微量注射器将待测葡萄糖样品注入反应池,自动完成还原糖测定并打印。法2测定步骤（1）标准曲线的制作取 6 支比色管，分别加入 2.0mg/mL 的葡萄糖标准溶液 0.00、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00mL，然后按顺序分别在比色管中加入蒸馏水 1.00、0.80、0.60、0.40、0.20、0.00mL。在上述比色管中分别加入 DNS 试剂 2.0mL，于沸水浴中加热 2min 进行显色，取出后用流动水迅速冷却，各加入蒸馏水 9.0mL，摇匀，在 540nm 波长处测定光吸收值。以葡萄糖含量（mg/mL）为横坐标，吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线。（2）样品中还原糖含量的测定取 1.0mL 样品溶液，加 2.0mL 的 DNS，于沸水浴中显色 2min，取出后用流动水迅速冷却，加 9.0mL 蒸馏水，摇匀，在 540nm 处测定吸光度，平行做三组。测定后，取样品吸光度的平均值在标准曲线上查出相应的还原糖含量。（3）计算还原糖产率（g/100g 秸秆）式中：C样品中还原糖浓度，mg/mL；V还原糖提取液总体积，mL；m样品重量，g；1000mg 换算成 g 的系数。4.TS、VS值得测定方法原料及残渣的 TS 和 VS 的测量试验原料秸秆（包括接种污泥）和残渣需要进行 TS 和 VS 的测定，具体测量方法如下：取一定量的样品，装入已恒重的坩埚 W1内，称取样品和坩埚的总质量 W2，于105的烘箱内干燥 4h，置于干燥器中冷却到室温再称重得 W3，样品的 TS 的计算公式为：将上述已称取 TS 的试样连同其瓷坩埚移入马福炉内，于 550煅烧 3h，停止加热，待炉温降至 100时，取出，放于干燥器内冷却至室温，并称重W4，品中 VS 的计算公式为：实验做三组平行样，以平均值表示试样的 TS 和 VS。5.COD仪的使用方法COD分析仪的使用方法及所用试剂的配制方法一、 试剂1、 消化液（digestion solution）根据待测COD浓度的不同，有两种不同的配制方法（1） 待测COD浓度范围在30150mg/L时的配制方法 重铬酸钾K2Cr2O7 2.4515g 硫酸汞 HgSO4 10.0g 浓硫酸 H2SO4 250ml先用500ml水将固体药剂溶解，再加入250ml浓硫酸，然后定容至1000ml，放置于棕色试剂瓶中，避光保存。（2） 待测COD浓度范围在1501500mg/L时的配制方法 重铬酸钾K2Cr2O7 10.216g 硫酸汞 HgSO4 17.0g 浓硫酸 H2SO4 250ml先用500ml水将固体药剂溶解，再加入250ml浓硫酸，然后定容至1000ml，放置于棕色试剂瓶中，避光保存。2、 催化剂（catalyst）将5.0g硫酸银Ag2SO4加入到500ml浓硫酸中（或将10.0g硫酸银Ag2SO4加入到1000ml浓硫酸中），大概需要23天的时间硫酸银Ag2SO4才能完全溶解，配置好的催化剂需避光保存。二、 测定步骤1、 将COD仪接通电源，加热反应器，此时将时间设置按钮调至无限长处，预热至150，达到温度后反应器会自动停止加热。2、 将待测水样稀释，使COD浓度在测定范围之内，然后向COD试剂管中加入已稀释好的水样2.0ml，加入消化液1.0ml，催化剂2.0ml。3、 旋紧COD试剂管的管塞，上下颠倒试剂管，使管内液体混合均匀，然后将COD试剂管放入反应器中。4、 准备一空白样，以2.0ml去离子水代替水样，重复2、3步骤。5、 将待测水样和空白水样在COD仪中，将时间按钮调至2h初处，加热2小时后，反应器自动停止加热。6、 关闭反应器，即断开电源，将水样冷却至120以下，大概需要20分钟左右。7、 上下颠倒COD试剂管，将管内液体混合均匀后，放置于试管架中，冷却至室温。8、 在将COD试剂管放入比色计读数之前，需将其擦拭干净以免影响比色计的测定结果。9、 将比色计调至prog.16，然后先将装有消解后空白水样的COD试剂管放入比色计中，按zero键调零，取出空白水样，将装有待测水样的COD试剂管放入比色计，按read键读数即可得出所测水样的COD值。10、 根据水样的稀释倍数和COD测定值，计算可得待测水样的实际COD值。（COD指1L水中的还原性物质，包括有机物和无机物，它们在一定条件下被K2Cr2O7氧化所消耗的K2Cr2O7量，以氧的毫克数表示O2mg/L）6.气象色谱法测定挥发性脂肪酸的方法仪器与试剂仪器:(1)102G型气相层析仪,氢火焰离子化检测器(上海分析仪器厂)。(2)离心机8000一20000转/分。试剂:(1)乙酸、丙酸、丁酸混合标准液配制方法:分别吸取分析纯的乙酸、丙酸、丁酸各25微升,置于50毫升容量瓶中,再加入2.5毫升分析纯的甲酸,最后用蒸馏水稀释定容至50毫升。其中乙、丙、丁酸的浓度分别为sl7ppm、497ppm、401ppmo(2)3NHzSO4(分析纯)(3)15%甲酸(分析纯)2.色谱条件(l)制柱柱长1.5米,直径功3毫米,材料为不锈纲,内装GDX一103(60一80目)固定相+2形H3P。;。装柱后,在柱温210一220、NZ气流速30ml/min下活化10一20小时。(2)改气路把原来的载气由NZ气改成HZ气,同时用空气尾吹,按空气与HZ气1:l的比例吹入。NZ气接人原HZ气气路,空气气路不变。(3)主要实验参数色谱柱温度:180汽化室温度:210检测器温度:200.进样量:2“l载气HZ流量:25ml/分NZ气流量:25ml/分空气流量:500ml/分衰减:xl/8纸速:smm/分3.沼气发酵液的预处理吸发酵液5一10毫升,用3NHZSO;调pH值,以pH4左右为宜,离心20分钟,转数8000一16000转/分。取透明溶液2ml,加入0.lml浓甲酸,最终pH值以2左右为最佳,pH应控制在3以下。定性定量分析定性方法配制模拟标准样品,用已知物质的保留时间,对照被测物质保留时间进行定性。定量分析用已知样校正法进行定量,其方法是配制已知浓度的标准样(与样品组分一致)进行色谱试验,测量标准样各组分峰高,求出组分单位峰高的组分含量校正值或作出峰高和浓度的标准曲线(参看图1)。从图l可看出,乙、丙、丁酸其标准曲线都呈良好的线性。发酵液中的乙、丙、丁酸可用已知样校正法进行定量,计算出含量。从图l可看出,乙、丙、丁酸其标准曲线都呈良好的线性。发酵液中的乙、丙、丁酸可用已知样校正法进行定量,计算出含量。7.沼液成分分析材料与方法材料 原料秸秆分别采用稻草玉米秸和麦秸，牛粪试验设计与分析方法 分析所用沼液为不同进料不同负荷厌氧发酵反应出料( 表 1) !试验中使用的沼液样品是将厌氧消化反应器反应器出料离心后，固液分离的上清液!样品中重金属镉铬砷汞铅铜锌镍等的检测采用原子吸收法; 养分总氮总磷总钾有机质硝态氮铵态氮有效磷有效钾总盐总钙等，均按照肥料中相应的国家标准方法进行测定( 表 2) !8.沼渣成分分析材料与仪器试验材料：以玉米秸秆为饲料的牛粪便厌氧发酵生产沼气后的沼渣。试验仪器：FB-1型分