由乙酸产生甲烷乙酸是有机物在厌氧发酵过程中主要中间代谢产物,也是形成甲烷的重要中间产物。McCarty实验证明,有机物发酵分解产生乙酸形成甲烷,约占甲烷总生成量的72%,由其他产物形成甲烷约占28%。由乙酸形成甲烷过程也是很复杂的,用14C示踪原子试验表明,由乙酸形成甲烷有两种途径:
①由乙酸的基形成甲烷
②由乙酸转化为CO2和H2形成甲烷
沼气发酵是一个极其复杂的生物化学过程,包括各种不同类型微生物所完成的各种代谢途径。这些微生物及其所进行的代谢都不是在孤立的环境中单独进行,而是在一个混杂的环境中相互影响。它们之间的互相作用包括有不产甲烷菌和产甲菌之间的作用;不产甲烷菌之间的作用和甲烷菌之间的作用。
氢与氢化金属之间可以进行可逆反应,当外界有热量加给金属氢化物时,它就分解为氢化金属并放出氢气。反之氢和氢化金 属构成氢化物时,氢就以固态结合的形式储于其中。 用来贮氢的氢化金属大多为由多种元素组成的合金。世界上已研究成功多种贮氢合金,它们大致可以分为四类:一是稀土镧镍等,每公斤镧镍合金可贮氢153L。二是铁一钛系,它是目前使用最多的贮氢材料,其贮氢量大,是前者的4倍,且价格低、活性大,还可在常温常压下释放氢,给使用带来很大的方便。三是镁系,这是吸氢量大的金属元素,但它需要在287℃下才能释放氢,且吸收氢十分缓慢,因而使用上受限制。四是钒、铌、锆等多元素系,这类金属本身属稀贵金属,因此只适用于某些特殊场合。在金属氢化物贮存方面存在的主要问题是:贮氢量低,成本高及释氢温度高。因此进一步研究氢化金属本身的化学物理性质,包括平衡压力一温度曲线、生成食转化反应速度、化学及机械稳定性等,寻求更好的贮氢材料仍是氢能开发利用中值得注意的问题。 带金属氢化物的贮氢装置既有固定式也有移动式,它们既可作为氢燃料和氢物料的供应来源,也可用于吸收废热,储存太阳 能,还可作氢泵或氢压缩机使用。
用作沼气发酵原料的有机物种类繁多,如禽畜粪便、作物秸秆、食品加工废物和废水,以及酒精废料 沼气发酵中食物链和能量分配图等,其主要化学成分为多糖、蛋白质和脂类。其中多糖类物质是发酵原料的主要成分,它包括淀粉、纤维素、半纤维 素、果胶质等。这些复杂有机物大多数在水中不能溶解,必须首先被发酵菌所分泌的胞外酶水解为可溶 性糖、肽、氨基酸和脂肪酸后,才能被微生物所吸收利用。发酵性菌将上述可溶 性物质吸收进入细胞后,经过发酵作用将它们转化为乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类及一定量的氢、二氧化碳。在沼气发酵测定过程中,发酵液中的乙酸、丙酸、丁酸总量称为中挥发酸(TVA)。蛋白质类物质被发酵性菌分解为氨基酸,又可被菌合成细胞物质而加以利用,多余时也可以进一步被分解生成脂肪酸、氨和氢等。蛋白质含量的多少,直接影响沼气中氨及氢的含量,而氨基酸分解时所生成的有机酸类,则可继续转化而生成甲烷、二氧化碳和水。脂类物质在菌脂肪 酶的作用下,首先水解生成甘油和脂肪酸,甘油可进一步按糖代谢途径被分解,脂肪酸则进一步被微生物分解为多个乙酸。
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