本發(fā)明屬于制氫能源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種辦公廢紙光合產(chǎn)氫試驗方法。
背景技術(shù)：
隨著社會的快速發(fā)展以及人類生活水平的不斷提高，能源的消耗量也在持續(xù)上升，能源短缺，環(huán)境污染以及由此引起的人類健康等諸多問題日益嚴峻，引起了人們的廣泛關(guān)注和重視。在此現(xiàn)狀下，亟需開發(fā)新的可再生清潔能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石能源，緩解和解決以上問題。而氫能作為一種燃燒熱值高，清潔無污染的新能源，被視為極有發(fā)展前景的高品位可再生能源。當(dāng)今社會，各種企業(yè)以及辦公單位逐年增多，由此產(chǎn)生的辦公廢紙也逐漸增多，廢紙的成分主要是木質(zhì)纖維素，通過一定的方法處理后，廢紙降解產(chǎn)生的糖類和小分子酸可以進一步用于光合生物制氫。目前，國內(nèi)外尚未有對辦公廢紙進行處理進行產(chǎn)氫的研究和試驗。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，區(qū)別以往大多數(shù)以碳水化合物（如:葡萄糖、淀粉以及富含糖類及淀粉的廢水，餐廚垃圾等）為生物制氫原料的局限，以辦公廢紙為產(chǎn)氫原料，提供一種辦公廢紙光合產(chǎn)氫試驗方法，實現(xiàn)了廢物利用與能源產(chǎn)出的雙重目標。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：辦公廢紙光合產(chǎn)氫試驗方法，包括以下步驟：
（1）、辦公廢紙的粉碎；
（2）、對粉碎后的辦公廢紙用纖維素酶進行酶解處理，辦公廢紙轉(zhuǎn)化為可供光合細菌代謝利用的糖類和小分子酸；
（3）、將糖類和小分子酸添加到光合制氫的試驗裝置中經(jīng)光合細菌代謝進行光合產(chǎn)氫。
光合制氫的試驗裝置包括恒溫箱、制氫反應(yīng)器、白熾燈、氣體凈化瓶、氣相色譜儀、集氣瓶和貯水瓶，制氫反應(yīng)器放置在恒溫箱內(nèi)，白熾燈設(shè)置在恒溫箱內(nèi)并位于制氫反應(yīng)器周圍，氣體凈化瓶與制氫反應(yīng)器之間通過第一導(dǎo)氣管連接，集氣瓶與氣體凈化瓶之間通過第二導(dǎo)氣管連接，集氣瓶與氣相色譜儀之間通過第三導(dǎo)氣管連接，貯水瓶通過溢水管與集氣瓶下部連接，制氫反應(yīng)器上部設(shè)置有取樣口和制氫原料注入口，第一導(dǎo)氣管上連接有氬氣通氣管，氬氣通氣管上設(shè)置有第一閥門，氣體凈化瓶內(nèi)盛裝有凈化劑，第一導(dǎo)氣管的出氣口伸入到凈化劑下部，第二導(dǎo)氣管的進氣口位于凈化劑上方，集氣瓶的瓶口倒置，集氣瓶內(nèi)盛裝有水，集氣瓶內(nèi)部在水面上方形成集氣腔，第二導(dǎo)氣管自下而上伸入到集氣腔內(nèi)，溢水管的進口伸入到水面下部；第三導(dǎo)氣管與集氣腔連通，第三導(dǎo)氣管上設(shè)置有第二閥門。
步驟（3）具體為將酶解后的糖類和小分子酸中和至中性，再加入生長對數(shù)期的光合產(chǎn)氫混合菌群和產(chǎn)氫培養(yǎng)基形成產(chǎn)氫料液；將產(chǎn)氫料液通過制氫原料注入口加入到制氫反應(yīng)器中，接著開啟第一閥門通過氬氣通氣管向制氫反應(yīng)器內(nèi)進行氬氣吹掃，制造制氫反應(yīng)器內(nèi)的厭氧環(huán)境，然后把制氫反應(yīng)器置于恒溫箱中，控制溫度為30±2℃，開啟白熾燈為制氫反應(yīng)器提供光照環(huán)境，光照度為2500±100lux；所產(chǎn)氣體經(jīng)由第一導(dǎo)氣管流入氣體凈化瓶中，凈化后氣體經(jīng)由第二導(dǎo)氣管流入集氣瓶中，集氣瓶中的水被壓入到貯水瓶中實現(xiàn)排水集氣，由貯水瓶中水的體積，計算光合生物制氫過程的氣體產(chǎn)量；制氫過程中，定期從取樣口取樣進行參數(shù)測定，以觀察實驗進程，同時也開啟第二閥門，氣相色譜儀對集氣瓶的集氣腔內(nèi)產(chǎn)生的氣體成分的實時測量。
制氫反應(yīng)器的產(chǎn)氣周期為72h，制氫反應(yīng)器的出產(chǎn)氫率達到36.5ml/g,集氣瓶中的氫氣濃度最高達到41.1%。
采用上述技術(shù)方案，由于光合細菌不能直接利用木質(zhì)纖維素，因此辦公產(chǎn)生的廢紙需進行一定的預(yù)處理后才能進一步加以利用。本發(fā)明使用物理法結(jié)合生物法對辦公廢紙進行預(yù)處理，可以提高辦公廢紙水解的糖化率，使更多的糖作為碳源用于光合細菌代謝產(chǎn)氫，辦公廢紙所產(chǎn)氫氣濃度最高達40%左右，富集篩選的光合混合菌群產(chǎn)氫效率優(yōu)于其他多種產(chǎn)氫菌，該發(fā)明具有很好的實用性，不僅可以幫助處理辦公所產(chǎn)廢紙，同時擴寬了生物制氫的原料來源，可以得到高品位的清潔可再生氫能源，是一個具有發(fā)展?jié)摿Φ姆较颉?/p>
綜上所述，本發(fā)明區(qū)別于以往諸多學(xué)者將廢水，糞便，餐廚垃圾，秸稈等用于生物制氫，本發(fā)明專利將辦公廢紙作為光合生物制氫的原料，探索出了其用于光合產(chǎn)氫的方法。該方法不僅可以有效的緩解家庭垃圾造成的環(huán)境污染等諸多問題，同時還可以得到高品位的氫能源，具有環(huán)境治理和能源產(chǎn)出的雙重效益。
附圖說明
圖1是本發(fā)明中光合制氫的試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明的辦公廢紙光合產(chǎn)氫試驗方法，包括以下步驟：
（1）、辦公廢紙的粉碎；
（2）、對粉碎后的辦公廢紙用纖維素酶進行酶解處理，辦公廢紙轉(zhuǎn)化為可供光合細菌代謝利用的糖類和小分子酸；
（3）、將糖類和小分子酸添加到光合制氫的試驗裝置中經(jīng)光合細菌代謝進行光合產(chǎn)氫。
如圖1所示，光合制氫的試驗裝置包括恒溫箱1、制氫反應(yīng)器2、白熾燈3、氣體凈化瓶4、氣相色譜儀5、集氣瓶6和貯水瓶7，制氫反應(yīng)器2放置在恒溫箱1內(nèi)，白熾燈3設(shè)置在恒溫箱1內(nèi)并位于制氫反應(yīng)器2周圍，氣體凈化瓶4與制氫反應(yīng)器2之間通過第一導(dǎo)氣管8連接，集氣瓶6與氣體凈化瓶4之間通過第二導(dǎo)氣管9連接，集氣瓶6與氣相色譜儀5之間通過第三導(dǎo)氣管10連接，貯水瓶7通過溢水管11與集氣瓶6下部連接，制氫反應(yīng)器2上部設(shè)置有取樣口12和制氫原料注入口13，第一導(dǎo)氣管8上連接有氬氣通氣管14，氬氣通氣管14上設(shè)置有第一閥門15，氣體凈化瓶4內(nèi)盛裝有凈化劑，第一導(dǎo)氣管8的出氣口伸入到凈化劑下部，第二導(dǎo)氣管9的進氣口位于凈化劑上方，集氣瓶6的瓶口倒置，集氣瓶6內(nèi)盛裝有水，集氣瓶6內(nèi)部在水面上方形成集氣腔，第二導(dǎo)氣管9自下而上伸入到集氣腔內(nèi)，溢水管11的進口伸入到水面下部；第三導(dǎo)氣管10與集氣腔連通，第三導(dǎo)氣管10上設(shè)置有第二閥門16。
步驟（3）具體為將酶解后的糖類和小分子酸中和至中性，再加入生長對數(shù)期的光合產(chǎn)氫混合菌群和產(chǎn)氫培養(yǎng)基形成產(chǎn)氫料液；將產(chǎn)氫料液通過制氫原料注入口13加入到制氫反應(yīng)器2中，接著開啟第一閥門15通過氬氣通氣管14向制氫反應(yīng)器2內(nèi)進行氬氣吹掃，制造制氫反應(yīng)器2內(nèi)的厭氧環(huán)境，然后把制氫反應(yīng)器2置于恒溫箱1中，控制溫度為30±2℃，開啟白熾燈3為制氫反應(yīng)器2提供光照環(huán)境，光照度為2500±100lux；所產(chǎn)氣體經(jīng)由第一導(dǎo)氣管8流入氣體凈化瓶4中，凈化后氣體經(jīng)由第二導(dǎo)氣管9流入集氣瓶6中，集氣瓶6中的水被壓入到貯水瓶7中實現(xiàn)排水集氣，由貯水瓶7中水的體積，計算光合生物制氫過程的氣體產(chǎn)量；制氫過程中，定期從取樣口12取樣進行參數(shù)測定，以觀察實驗進程，同時也開啟第二閥門16，氣相色譜儀5對集氣瓶6的集氣腔內(nèi)產(chǎn)生的氣體成分的實時測量。
制氫反應(yīng)器2的產(chǎn)氣周期為72h，制氫反應(yīng)器2的出產(chǎn)氫率達到36.5ml/g,集氣瓶6中的氫氣濃度最高達到41.1%。
本實施例并非對本發(fā)明的形狀、材料、結(jié)構(gòu)等作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。