专利名称：一种秸秆粉光合产氢体系固相沉降速度的测试方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种秸杆光合产氢体系固相沉降速度的测试方法和装置，尤其涉及一种粉状秸杆光合产氢多相流体系中，固相沉降速度的测试方法和装置，属于可再生能源技术领域。
背景技术：
随着人类社会的不断进步和工业化程度的不断提高，人类对能源的需求越来越大，对能源的依赖性也越来越强。传统的化石能源储量有限，而且会带来日趋严重的环境恶化问题，世界各国都在努力寻求一种新的清洁的可再生能源替代原有的化石能源。面对当前的世界能源形势，寻找廉价的原料，制取高密度能源——氢能是世界能源发展的一个主要方向。秸杆中富含大量的木质纤维素，通过生物发酵等处理可以转化为可再生糖类资源，以廉价的生物质秸杆为原料开发纤维素氢气，对于补充我国能源的不足，保障国家能源战略安全，减少对化石能源的依赖，降低环境污染以及生物质资源的再生利用等方面具有重要的意义。以秸杆类生物质为原料进行光合产氢，其料液是由液相的培养基和固相的光合细菌、生物质秸杆(不溶组份和细胞)及反应产物氢气构成的多相体系。在此多相体系中，固相生物质秸杆在物理破碎作用下，其大小、形貌、均匀度和分子结构发生了改变，因此，固体颗粒度大小、沉降速度、重度·等物性参数会改变液体流动原有的流动特性，使体系分散性、溶解度、粘度、体系浊度和化学活性等发生相应的变化，影响采光面沉积程度及光合细菌与秸杆类生物质的接触程度，导致光合产氢体系各相之间的质量、动量和热量的传递和单相及两相体系产生迥然不同的特点，从而影响微生物反应的周期和产出，最终影响光合细菌的产氢能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种秸杆粉光合产氢体系固相沉降速度的测试方法和装置，为后期秸杆光合产氢多相流体系的传质、传热、速度场、流场分布提供重要的参数值，从而进一步提高产氢量，结构简单，操作方便，数据可靠。本发明采用下述技术方案:
一种秸杆粉光合产氢体系固相沉降速度的测试装置，包括单色光照射装置和比色装置，单色光照射在比色装置的比色管上，比色装置水平直线后方设有检测装置，检测装置连接有显示装置。所述的单色光照射装置包括光源，光源透过单色器的入射狭缝，由单色器的出射狭缝照射在比色管上。所述的比色装置包括比色管，比色管一端插入比色槽中，另一端由固定架固定。所述的检测装置包括检测器，检测器连接有放大器，放大器连接显示装置。所述的显示装置包括显示器，显示器通过计时器连接放大器。
所述的比色管上端刻有上刻度线，下端刻有下刻度线。所述的光源、单色器入射狭缝和出射狭缝、比色管下刻度线均固定在同一水平直线位置。一种秸杆粉光合产氢体系固相沉降速度的测试方法，包括以下步骤:
A，首先将光源、单色器入射狭缝和出射狭缝、比色管下刻度线均固定在同一水平直线位置；
B，将检测器与放大器放置于比色管水平直线后方，放大器通过计时器连接显示器；
C，将比色管清洗干净、烘干后，倒入光合产氢培养液，液面高度与比色管上刻度线对齐，作为标准样液，再将比色管放置于比色槽，比色管上端由固定架固定；
D，打开光源、检测装置和显示装置，测定、记录比色管下刻度线处的光合产氢培养液的吸光度值，结束关闭光源；
E，将比色管取下，清洗干净、烘干，倒入待测秸杆粉光合产氢混合物，液面高度与比色管上刻度线对齐，再将比色管放置、固定；
F，打开光源，测定O时刻，待测秸杆粉光合产氢混合物在比色管下刻度线处的吸光度值，同时计时器开始计时；
G，然后一边观察比色管中固相秸杆粉沉降面的下降位置，一边测定待测秸杆粉光合产氢混合物的吸光度值，在固相秸杆粉的沉降面接近比色管下刻度线时，增加测试频率；
H，当测试的待测秸杆粉光合产氢混合物的吸光度值，接近光合产氢培养液的吸光度值时，检测器将信号传递给计时器和显示器，显示器记录此时的待测秸杆粉光合产氢混合物的吸光度值和时间数据后，将信 号反馈给检测器，检测器和计时器收到信号后停止工作；
I，此时，测试出秸杆粉在自由沉降的条件下，从比色管上刻度线的位置到比色管下刻度线的位置，所经历的时间t，秸杆粉自由沉降高度h为比色管上刻度线到比色管下刻度线，所以，秸杆粉沉降平均速度V为v=h/t。所述步骤C中光合产氢培养液的比例为=NaCl 0.2g ；MgS04 0.18g ；KH2PO4 1.5g ；CaCl2 0.05g ；K2HP04 0.6g ；NH4C1 0.4g;乙酸钠3g ;酵母膏2g ;微量元素ImL ;生长因子lmL，将上述成分溶于蒸馏水中，调节pH值为7.0，定容lOOOmL，115°C下灭菌20min。所述的比色管为平底结构，长40cm-60cm，直径3cm-4cm，下刻度线距离管底20cm。
本发明利用单色器将光源分离的单色光照射在比色管上，通过比较标准样的吸光度值
与待测秸杆粉光合产氢混合物吸光度值，再经过检测、显示装置，测定固相秸杆粉的沉降速度，沉降速度为后期秸杆光合产氢多相流体系的传质、传热、速度场、流场分布提供重要的参数值，从而进一步提高产氢量，结构简单，操作方便，数据可靠。
图1为本发明的结构示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明包括单色光照射装置，单色光照射在比色装置的比色管3上，比色装置水平直线后方设有检测装置，检测装置连接有显示装置，单色光照射装置包括光源1，光源I透过单色器2的入射狭缝10，由单色器2的出射狭缝11照射在比色管3上，比色装置包括比色管3，比色管3 —端插入比色槽4中，另一端由固定架5固定，检测装置包括检测器6，检测器6连接有放大器7，放大器7连接显示装置，显示装置包括显示器9，显示器9通过计时器8连接放大器7，比色管3上端刻有上刻度线12，下端刻有下刻度线13，光源1、单色器入射狭缝10和出射狭缝11、比色管3下刻度线13均固定在同一水平直线位置。一种秸杆粉光合产氢体系固相沉降速度的测试方法，包括以下步骤:
A，首先将光源1、单色器2入射狭缝10和出射狭缝11、比色管3下刻度线13均固定在同一水平直线位置；
B，将检测器6与放大器7放置于比色管3水平直线后方，放大器7通过计时器8连接显示器9 ；
C，将比色管3清洗干净、烘干后，倒入光合产氢培养液，液面高度与比色管上刻度线12对齐，作为标准样液，再将比色管3放置于比色槽4，比色管3上端由固定架5固定；
D，打开光源1、检测装置和显示装置，测定、记录比色管3下刻度线13处的光合产氢培养液的吸光度值，结束关闭光源I ;
E，将比色管3取下，清洗干净、烘干，倒入待测秸杆粉光合产氢混合物，液面高度与比色管3上刻度线12对齐，再将比色管3放置、固定；
F，打开光源I，测定O时刻，待测秸杆粉光合产氢混合物在比色管3下刻度线13处的吸光度值，同时计时器8开始计时；
G，然后一边观察比 色管3中固相秸杆粉沉降面的下降位置，一边测定待测秸杆粉光合产氢混合物的吸光度值，在固相秸杆粉的沉降面接近比色管3下刻度线13时，增加测试频率；
H，当测试的待测秸杆粉光合产氢混合物的吸光度值，接近光合产氢培养液的吸光度值时，检测器6将信号传递给计时器8和显示器9，显示器9记录此时的待测秸杆粉光合产氢混合物的吸光度值和时间数据后，将信号反馈给检测器6，检测器6和计时器8收到信号后
停止工作；
I，此时，测试出秸杆粉在自由沉降的条件下，从比色管3上刻度线12的位置到比色管3下刻度线13的位置，所经历的时间t，秸杆粉自由沉降高度h为比色管3上刻度线12到比色管3下刻度线13，所以，秸杆粉沉降平均速度V为v=h/t。如图1所示，在本实施例中，光源I采用钨灯，光源I通过单色器2分离出单色可见光，单色可见光照射在比色管3下刻度线13位置，第一次，比色管3中倒入光合产氢培养液，液面高度与比色管上刻度线对齐，作为标准样液，检测器8放置于距离比色管3，5cm-1Ocm处，打开光源I与检测、显示装置，测定、记录标准样液的吸光度值，结束后关闭光源I ;将比色管3取下，清洗干净、烘干，倒入待测秸杆粉光合产氢混合物，液面高度与比色管3上刻度线12对齐，再将比色管3放置、固定，以下步骤按照F、G、H、I进行，在此不再赘述。在此说明，在本实施例中:
1.生物质稻杆粉颗粒度大小:46nm ΙΟμ 。2.光合细菌产氢培养液:NaCl 0.2g ；MgS04 0.18g ；KH2P04 1.5g ；CaCl2 0.05g ；K2HPO4 0.6g ；NH4C1 0.4g;乙酸钠3g ;酵母膏2g ;微量元素ImL ;生长因子lmL，将上述成分溶于蒸馏水中，调节pH值为7.0，定容lOOOmL，115°C下灭菌20min。3.固液比:生物质秸杆粉按15g/L 75g/L的质量浓度加入光合产氢培养液。
4.比色管:带刻度、平底，长40cm 60cm,直径3cm 4cm,其中上刻度线和下刻度线要清晰、鲜明、易辨，下刻度线距离比色管管底20cm。5.样品槽:形状为圆柱形，直径与对应使用的比色管直径一致。6.吸光度值:波长为680 nm处比色管下刻度线处的透光度。7.装置停止工作时，比色管下刻度线处的吸光度值和光合产氢培养液的吸光度值误差不大于8%。本发明利用单色器2将光源I分离的单色可见光照射在比色管3上，通过比较标准样的吸光度值与待测秸杆粉光合产氢混合物吸光度值，经过检测、显示装置，测定固相秸杆粉的沉降速度，结构简单，操作方便，数据可靠，为提高秸杆光合产氢量提高有效方法与装置。
权利要求
1.一种秸杆粉光合产氢体系固相沉降速度的测试装置，其特征在于:包括单色光照射装置和比色装置，单色光照射在比色装置的比色管上，比色装置水平直线后方设有检测装置，检测装置连接有显示装置。
2.根据权利要求1所述的秸杆粉光合产氢体系固相沉降速度的测试装置，其特征在于:所述的单色光照射装置包括光源，光源透过单色器的入射狭缝，由单色器的出射狭缝照射在比色管上。
3.根据权利要求2所述的秸杆粉光合产氢体系固相沉降速度的测试装置，其特征在于:所述的比色装置包括比色管，比色管一端插入比色槽中，另一端由固定架固定。
4.根据权利要求3所述的秸杆粉光合产氢体系固相沉降速度的测试装置，其特征在于:所述的检测装置包括检测器，检测器连接有放大器，放大器连接显示装置。
5.根据权利要求4所述的秸杆粉光合产氢体系固相沉降速度的测试装置，其特征在于:所述的显示装置包括显示器，显示器通过计时器连接放大器。
6.根据权利要求5所述的秸杆粉光合产氢体系固相沉降速度的测试装置，其特征在于:所述的比色管上端刻有上刻度线，下端刻有下刻度线。
7.根据权利要求6所述的秸杆粉光合产氢体系固相沉降速度的测试装置，其特征在于:所述的光源、单色器入射狭缝和出射狭缝、比色管下刻度线均固定在同一水平直线位置。
8.—种秸杆粉光合产氢体系固相沉降速度的测试方法，其特征在于:包括以下步骤: A，首先将光源、单色器入射狭缝和出射狭缝、比色管下刻度线均固定在同一水平直线 位置； B，将检测器与放大器放置于比色管水平直线后方，放大器通过计时器连接显示器； C，将比色管清洗干净、烘干后，倒入光合产氢培养液，液面高度与比色管上刻度线对齐，作为标准样液，再将比色管放置于比色槽，比色管上端由固定架固定； D，打开光源、检测装置和显示装置，测定、记录比色管下刻度线处的光合产氢培养液的吸光度值，结束关闭光源； E，将比色管取下，清洗干净、烘干，倒入待测秸杆粉光合产氢混合物，液面高度与比色管上刻度线对齐，再将比色管放置、固定； F，打开光源，测定O时刻，待测秸杆粉光合产氢混合物在比色管下刻度线处的吸光度值，同时计时器开始计时； G，然后一边观察比色管中固相秸杆粉沉降面的下降位置，一边测定待测秸杆粉光合产氢混合物的吸光度值，在固相秸杆粉的沉降面接近比色管下刻度线时，增加测试频率； H，当测试的待测秸杆粉光合产氢混合物的吸光度值，接近光合产氢培养液的吸光度值时，检测器将信号传递给计时器和显示器，显示器记录此时的待测秸杆粉光合产氢混合物的吸光度值和时间数据后，将信号反馈给检测器，检测器和计时器收到信号后停止工作； I，此时，测试出秸杆粉在自由沉降的条件下，从比色管上刻度线的位置到比色管下刻度线的位置，所经历的时间t，秸杆粉自由沉降高度h为比色管上刻度线到比色管下刻度线，所以，秸杆粉沉降平均速度V为v=h/t。
9.根据权利要求8所述的秸杆粉光合产氢体系固相沉降速度的测试方法，其特征在于:所述步骤C中光合产氢培养液的比例为=NaCl 0.2g ；MgS04 0.18g ；KH2PO4 1.5g ；CaCl2·0.05g ；K2HP04 0.6g ；NH4C1 0.4g;乙酸钠3g ;酵母膏2g ;微量元素ImL ;生长因子lmL，将上述成分溶于蒸馏水中，调节PH值为7.0,定容IOOOmL, 115°C下灭菌20min。
10.根据权利要求8或9所述的秸杆粉光合产氢体系固相沉降速度的测试方法，其特征在于:所述的比色管为平底 结构，长40 cm-60cm，直径3cm-4cm，下刻度线距离管底20cm。
全文摘要
本发明公开了一种秸秆粉光合产氢体系固相沉降速度的测试方法和装置，包括单色光照射装置和比色装置，单色光照射在比色装置的比色管上，比色装置水平直线后方设有检测装置，检测装置连接有显示装置，本发明利用单色器将光源分离的单色光照射在比色管上，通过比较标准样的吸光度值与待测秸秆粉光合产氢混合物吸光度值，再经过检测、显示装置，测定固相秸秆粉的沉降速度，沉降速度为后期秸秆光合产氢多相流体系的传质、传热、速度场、流场分布提供重要的参数值，从而进一步提高产氢量，结构简单，操作方便，数据可靠。
文档编号G01N15/04GK103217368SQ201310144888
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月24日 优先权日2013年4月24日
发明者荆艳艳, 张全国, 周雪花, 王毅, 张志萍 申请人:河南农业大学
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