專利名稱：一種秸稈粉光合產氫體系固相沉降速度的測試方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種秸桿光合產氫體系固相沉降速度的測試方法和裝置，尤其涉及一種粉狀秸桿光合產氫多相流體系中，固相沉降速度的測試方法和裝置，屬于可再生能源技術領域。
背景技術：
隨著人類社會的不斷進步和工業化程度的不斷提高，人類對能源的需求越來越大，對能源的依賴性也越來越強。傳統的化石能源儲量有限，而且會帶來日趨嚴重的環境惡化問題，世界各國都在努力尋求一種新的清潔的可再生能源替代原有的化石能源。面對當前的世界能源形勢，尋找廉價的原料，制取高密度能源——氫能是世界能源發展的一個主要方向。秸桿中富含大量的木質纖維素，通過生物發酵等處理可以轉化為可再生糖類資源，以廉價的生物質秸桿為原料開發纖維素氫氣，對于補充我國能源的不足，保障國家能源戰略安全，減少對化石能源的依賴，降低環境污染以及生物質資源的再生利用等方面具有重要的意義。以秸桿類生物質為原料進行光合產氫，其料液是由液相的培養基和固相的光合細菌、生物質秸桿(不溶組份和細胞)及反應產物氫氣構成的多相體系。在此多相體系中，固相生物質秸桿在物理破碎作用下，其大小、形貌、均勻度和分子結構發生了改變，因此，固體顆粒度大小、沉降速度、重度·等物性參數會改變液體流動原有的流動特性，使體系分散性、溶解度、粘度、體系濁度和化學活性等發生相應的變化，影響采光面沉積程度及光合細菌與秸桿類生物質的接觸程度，導致光合產氫體系各相之間的質量、動量和熱量的傳遞和單相及兩相體系產生迥然不同的特點，從而影響微生物反應的周期和產出，最終影響光合細菌的產氫能力。
發明內容
本發明的目的是提供一種秸桿粉光合產氫體系固相沉降速度的測試方法和裝置，為后期秸桿光合產氫多相流體系的傳質、傳熱、速度場、流場分布提供重要的參數值，從而進一步提高產氫量，結構簡單，操作方便，數據可靠。本發明采用下述技術方案:
一種秸桿粉光合產氫體系固相沉降速度的測試裝置，包括單色光照射裝置和比色裝置，單色光照射在比色裝置的比色管上，比色裝置水平直線后方設有檢測裝置，檢測裝置連接有顯示裝置。所述的單色光照射裝置包括光源，光源透過單色器的入射狹縫，由單色器的出射狹縫照射在比色管上。所述的比色裝置包括比色管，比色管一端插入比色槽中，另一端由固定架固定。所述的檢測裝置包括檢測器，檢測器連接有放大器，放大器連接顯示裝置。所述的顯示裝置包括顯示器，顯示器通過計時器連接放大器。
所述的比色管上端刻有上刻度線，下端刻有下刻度線。所述的光源、單色器入射狹縫和出射狹縫、比色管下刻度線均固定在同一水平直線位置。一種秸桿粉光合產氫體系固相沉降速度的測試方法，包括以下步驟:
A，首先將光源、單色器入射狹縫和出射狹縫、比色管下刻度線均固定在同一水平直線位置；
B，將檢測器與放大器放置于比色管水平直線后方，放大器通過計時器連接顯示器；
C，將比色管清洗干凈、烘干后，倒入光合產氫培養液，液面高度與比色管上刻度線對齊，作為標準樣液，再將比色管放置于比色槽，比色管上端由固定架固定；
D，打開光源、檢測裝置和顯示裝置，測定、記錄比色管下刻度線處的光合產氫培養液的吸光度值，結束關閉光源；
E，將比色管取下，清洗干凈、烘干，倒入待測秸桿粉光合產氫混合物，液面高度與比色管上刻度線對齊，再將比色管放置、固定；
F，打開光源，測定O時刻，待測秸桿粉光合產氫混合物在比色管下刻度線處的吸光度值，同時計時器開始計時；
G，然后一邊觀察比色管中固相秸桿粉沉降面的下降位置，一邊測定待測秸桿粉光合產氫混合物的吸光度值，在固相秸桿粉的沉降面接近比色管下刻度線時，增加測試頻率；
H，當測試的待測秸桿粉光合產氫混合物的吸光度值，接近光合產氫培養液的吸光度值時，檢測器將信號傳遞給計時器和顯示器，顯示器記錄此時的待測秸桿粉光合產氫混合物的吸光度值和時間數據后，將信 號反饋給檢測器，檢測器和計時器收到信號后停止工作；
I，此時，測試出秸桿粉在自由沉降的條件下，從比色管上刻度線的位置到比色管下刻度線的位置，所經歷的時間t，秸桿粉自由沉降高度h為比色管上刻度線到比色管下刻度線，所以，秸桿粉沉降平均速度V為v=h/t。所述步驟C中光合產氫培養液的比例為=NaCl 0.2g ；MgS04 0.18g ；KH2PO4 1.5g ；CaCl2 0.05g ；K2HP04 0.6g ；NH4C1 0.4g;乙酸鈉3g ;酵母膏2g ;微量元素ImL ;生長因子lmL，將上述成分溶于蒸餾水中，調節pH值為7.0，定容lOOOmL，115°C下滅菌20min。所述的比色管為平底結構，長40cm-60cm，直徑3cm-4cm，下刻度線距離管底20cm。
本發明利用單色器將光源分離的單色光照射在比色管上，通過比較標準樣的吸光度值
與待測秸桿粉光合產氫混合物吸光度值，再經過檢測、顯示裝置，測定固相秸桿粉的沉降速度，沉降速度為后期秸桿光合產氫多相流體系的傳質、傳熱、速度場、流場分布提供重要的參數值，從而進一步提高產氫量，結構簡單，操作方便，數據可靠。
圖1為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明包括單色光照射裝置，單色光照射在比色裝置的比色管3上，比色裝置水平直線后方設有檢測裝置，檢測裝置連接有顯示裝置，單色光照射裝置包括光源1，光源I透過單色器2的入射狹縫10，由單色器2的出射狹縫11照射在比色管3上，比色裝置包括比色管3，比色管3 —端插入比色槽4中，另一端由固定架5固定，檢測裝置包括檢測器6，檢測器6連接有放大器7，放大器7連接顯示裝置，顯示裝置包括顯示器9，顯示器9通過計時器8連接放大器7，比色管3上端刻有上刻度線12，下端刻有下刻度線13，光源1、單色器入射狹縫10和出射狹縫11、比色管3下刻度線13均固定在同一水平直線位置。一種秸桿粉光合產氫體系固相沉降速度的測試方法，包括以下步驟:
A，首先將光源1、單色器2入射狹縫10和出射狹縫11、比色管3下刻度線13均固定在同一水平直線位置；
B，將檢測器6與放大器7放置于比色管3水平直線后方，放大器7通過計時器8連接顯示器9 ；
C，將比色管3清洗干凈、烘干后，倒入光合產氫培養液，液面高度與比色管上刻度線12對齊，作為標準樣液，再將比色管3放置于比色槽4，比色管3上端由固定架5固定；
D，打開光源1、檢測裝置和顯示裝置，測定、記錄比色管3下刻度線13處的光合產氫培養液的吸光度值，結束關閉光源I ;
E，將比色管3取下，清洗干凈、烘干，倒入待測秸桿粉光合產氫混合物，液面高度與比色管3上刻度線12對齊，再將比色管3放置、固定；
F，打開光源I，測定O時刻，待測秸桿粉光合產氫混合物在比色管3下刻度線13處的吸光度值，同時計時器8開始計時；
G，然后一邊觀察比 色管3中固相秸桿粉沉降面的下降位置，一邊測定待測秸桿粉光合產氫混合物的吸光度值，在固相秸桿粉的沉降面接近比色管3下刻度線13時，增加測試頻率；
H，當測試的待測秸桿粉光合產氫混合物的吸光度值，接近光合產氫培養液的吸光度值時，檢測器6將信號傳遞給計時器8和顯示器9，顯示器9記錄此時的待測秸桿粉光合產氫混合物的吸光度值和時間數據后，將信號反饋給檢測器6，檢測器6和計時器8收到信號后
停止工作；
I，此時，測試出秸桿粉在自由沉降的條件下，從比色管3上刻度線12的位置到比色管3下刻度線13的位置，所經歷的時間t，秸桿粉自由沉降高度h為比色管3上刻度線12到比色管3下刻度線13，所以，秸桿粉沉降平均速度V為v=h/t。如圖1所示，在本實施例中，光源I采用鎢燈，光源I通過單色器2分離出單色可見光，單色可見光照射在比色管3下刻度線13位置，第一次，比色管3中倒入光合產氫培養液，液面高度與比色管上刻度線對齊，作為標準樣液，檢測器8放置于距離比色管3，5cm-1Ocm處，打開光源I與檢測、顯示裝置，測定、記錄標準樣液的吸光度值，結束后關閉光源I ;將比色管3取下，清洗干凈、烘干，倒入待測秸桿粉光合產氫混合物，液面高度與比色管3上刻度線12對齊，再將比色管3放置、固定，以下步驟按照F、G、H、I進行，在此不再贅述。在此說明，在本實施例中:
1.生物質稻桿粉顆粒度大小:46nm ΙΟμ 。2.光合細菌產氫培養液:NaCl 0.2g ；MgS04 0.18g ；KH2P04 1.5g ；CaCl2 0.05g ；K2HPO4 0.6g ；NH4C1 0.4g;乙酸鈉3g ;酵母膏2g ;微量元素ImL ;生長因子lmL，將上述成分溶于蒸餾水中，調節pH值為7.0，定容lOOOmL，115°C下滅菌20min。3.固液比:生物質秸桿粉按15g/L 75g/L的質量濃度加入光合產氫培養液。
4.比色管:帶刻度、平底，長40cm 60cm,直徑3cm 4cm,其中上刻度線和下刻度線要清晰、鮮明、易辨，下刻度線距離比色管管底20cm。5.樣品槽:形狀為圓柱形，直徑與對應使用的比色管直徑一致。6.吸光度值:波長為680 nm處比色管下刻度線處的透光度。7.裝置停止工作時，比色管下刻度線處的吸光度值和光合產氫培養液的吸光度值誤差不大于8%。本發明利用單色器2將光源I分離的單色可見光照射在比色管3上，通過比較標準樣的吸光度值與待測秸桿粉光合產氫混合物吸光度值，經過檢測、顯示裝置，測定固相秸桿粉的沉降速度，結構簡單，操作方便，數據可靠，為提高秸桿光合產氫量提高有效方法與裝置。
權利要求
1.一種秸桿粉光合產氫體系固相沉降速度的測試裝置，其特征在于:包括單色光照射裝置和比色裝置，單色光照射在比色裝置的比色管上，比色裝置水平直線后方設有檢測裝置，檢測裝置連接有顯示裝置。
2.根據權利要求1所述的秸桿粉光合產氫體系固相沉降速度的測試裝置，其特征在于:所述的單色光照射裝置包括光源，光源透過單色器的入射狹縫，由單色器的出射狹縫照射在比色管上。
3.根據權利要求2所述的秸桿粉光合產氫體系固相沉降速度的測試裝置，其特征在于:所述的比色裝置包括比色管，比色管一端插入比色槽中，另一端由固定架固定。
4.根據權利要求3所述的秸桿粉光合產氫體系固相沉降速度的測試裝置，其特征在于:所述的檢測裝置包括檢測器，檢測器連接有放大器，放大器連接顯示裝置。
5.根據權利要求4所述的秸桿粉光合產氫體系固相沉降速度的測試裝置，其特征在于:所述的顯示裝置包括顯示器，顯示器通過計時器連接放大器。
6.根據權利要求5所述的秸桿粉光合產氫體系固相沉降速度的測試裝置，其特征在于:所述的比色管上端刻有上刻度線，下端刻有下刻度線。
7.根據權利要求6所述的秸桿粉光合產氫體系固相沉降速度的測試裝置，其特征在于:所述的光源、單色器入射狹縫和出射狹縫、比色管下刻度線均固定在同一水平直線位置。
8.—種秸桿粉光合產氫體系固相沉降速度的測試方法，其特征在于:包括以下步驟: A，首先將光源、單色器入射狹縫和出射狹縫、比色管下刻度線均固定在同一水平直線 位置； B，將檢測器與放大器放置于比色管水平直線后方，放大器通過計時器連接顯示器； C，將比色管清洗干凈、烘干后，倒入光合產氫培養液，液面高度與比色管上刻度線對齊，作為標準樣液，再將比色管放置于比色槽，比色管上端由固定架固定； D，打開光源、檢測裝置和顯示裝置，測定、記錄比色管下刻度線處的光合產氫培養液的吸光度值，結束關閉光源； E，將比色管取下，清洗干凈、烘干，倒入待測秸桿粉光合產氫混合物，液面高度與比色管上刻度線對齊，再將比色管放置、固定； F，打開光源，測定O時刻，待測秸桿粉光合產氫混合物在比色管下刻度線處的吸光度值，同時計時器開始計時； G，然后一邊觀察比色管中固相秸桿粉沉降面的下降位置，一邊測定待測秸桿粉光合產氫混合物的吸光度值，在固相秸桿粉的沉降面接近比色管下刻度線時，增加測試頻率； H，當測試的待測秸桿粉光合產氫混合物的吸光度值，接近光合產氫培養液的吸光度值時，檢測器將信號傳遞給計時器和顯示器，顯示器記錄此時的待測秸桿粉光合產氫混合物的吸光度值和時間數據后，將信號反饋給檢測器，檢測器和計時器收到信號后停止工作； I，此時，測試出秸桿粉在自由沉降的條件下，從比色管上刻度線的位置到比色管下刻度線的位置，所經歷的時間t，秸桿粉自由沉降高度h為比色管上刻度線到比色管下刻度線，所以，秸桿粉沉降平均速度V為v=h/t。
9.根據權利要求8所述的秸桿粉光合產氫體系固相沉降速度的測試方法，其特征在于:所述步驟C中光合產氫培養液的比例為=NaCl 0.2g ；MgS04 0.18g ；KH2PO4 1.5g ；CaCl2·0.05g ；K2HP04 0.6g ；NH4C1 0.4g;乙酸鈉3g ;酵母膏2g ;微量元素ImL ;生長因子lmL，將上述成分溶于蒸餾水中，調節PH值為7.0,定容IOOOmL, 115°C下滅菌20min。
10.根據權利要求8或9所述的秸桿粉光合產氫體系固相沉降速度的測試方法，其特征在于:所述的比色管為平底 結構，長40 cm-60cm，直徑3cm-4cm，下刻度線距離管底20cm。
全文摘要
本發明公開了一種秸稈粉光合產氫體系固相沉降速度的測試方法和裝置，包括單色光照射裝置和比色裝置，單色光照射在比色裝置的比色管上，比色裝置水平直線后方設有檢測裝置，檢測裝置連接有顯示裝置，本發明利用單色器將光源分離的單色光照射在比色管上，通過比較標準樣的吸光度值與待測秸稈粉光合產氫混合物吸光度值，再經過檢測、顯示裝置，測定固相秸稈粉的沉降速度，沉降速度為后期秸稈光合產氫多相流體系的傳質、傳熱、速度場、流場分布提供重要的參數值，從而進一步提高產氫量，結構簡單，操作方便，數據可靠。
文檔編號G01N15/04GK103217368SQ201310144888
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月24日 優先權日2013年4月24日
發明者荊艷艷, 張全國, 周雪花, 王毅, 張志萍 申請人:河南農業大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
