气相色谱法测定沼气气体成分及含量的研究

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1、2015年6月农机化研究第6期气相色谱法测定沼气气体成分及含量的研究李晶宇，张影微，李文哲，吕金庆(东北农业大学工程学院，哈尔滨150030)摘要:为了测试厌氧发酵所产沼气中甲烷及二氧化碳的含量，配制了不同质量浓度的甲烷、氮气、二氧化碳、氢气的标准气体，利用填充柱建立了相应的气相色谱测定方法。分析结果表明，利用该方法得到4种气体的出峰时间分别为0．229、0．405、0．824、1．358min，4种气体能够很好地分离。根据标准气体绘制的4种气体回归曲线线性相关系数均大于0．999。验证性试验得到氢气、氮气、甲烷、二氧化碳的回收率分别

2、为97．72%、98．20%、97．83%、96．87%，说明在试验条件下气相色谱法能准确地测量4种气体的含量。关键词:沼气;填充柱;气相色谱;厌氧发酵中图分类号:S216．4文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)06－0255－03DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.06.0621．3试验方法0引言定性的方法是利用标样中已知各成分的保留时厌氧发酵产沼气技术作为一种既可处理有机废间，在同样的气相色谱分析条件下，若样品峰与标准弃物又能产生能源的工艺，已被广泛用于各种废水和气体的保留时间一样，则样品

3、中的成分与标样中的成［1］固体废物处理中。在厌氧发酵研究过程中，沼气组分相同。定量的方法采用单点外标法，峰面积是定量［5］成成分和含量是厌氧发酵最终的测试指标，能够有效的依据。利用标准气体中各已知成分的百分含量，地反映厌氧发酵所处的阶段，并直观地反映反应器运在同样的气相色谱分析条件下，样品峰与标样峰的峰［2］行情况。气相色谱法是最常用的快速、准确的沼气面积比值等于沼气样品含量与标准气体含量的比值。［3］检测方法。1．4色谱条件本研究用不同百分含量的氢气、氮气、甲烷、二氧色谱柱为填充柱(TDX－01，2m)，采用的是恒定化碳标准气体，利

4、用填充柱，在柱温为170℃的条件流量模式，前进样口，后检测器，出口为大气压，载气下，得到4种气体的保留时间、标准曲线以及回归线为氩气，氩气甲烷流量为39．2mL/min;柱箱温度设定［4］方程，以优化得到高精度、快速的沼气测试方法，旨为170℃，柱箱配置最高温度为260℃，平衡时间为在为利用气相色谱法测试沼气提供一种简便、测试快2min;进样口为隔垫吹扫填充进样口，总流量为40．1mL/速的方法。min;TCD检测器加热器温度为220℃;参比流量55．2mL/min;尾吹气(N2)流量为2．5mL/min。1材料与方法1．5标准品1．

5、1材料本试验采用单因素分析方法，购买不同梯度百分氢气、氮气、甲烷、二氧化碳混合气体纯度均为含量的标准气体，如表1所示。99．99%，购于哈尔滨黎明气体有限公司。表1标准气体的梯度百分含量1．2试验仪器与设备Table1Thecontentofstandardgas%美国安捷伦公司气相色谱仪(Aligent6890);集气梯度H2N2CH4CO2袋(大连海德气体包装有限公司)。115．015．060．39．7收稿日期:2014－07－17230．720．029．020．3基金项目:黑龙江省教育厅科学技术研究项目(12511047)310

6、．739．710．339．3作者简介:李晶宇(1982－)，女，哈尔滨人，工程师，博士研究生，(E－mail)jyli080615@163．com。425．65．039．430．0通讯作者:李文哲(1955－)，男，哈尔滨人，教授，博士生导师，(E－550．010．080．24．8mail)liwenzhe9@163．com。·255·2015年6月农机化研究第6期1．6验证试验样品的处理表2沼气成分的回归线方程1)定性验证。牛粪和粉碎后的玉米秸秆按比例Table2TheregressionequationofBiogas混合放在5L

7、广口瓶内，有效容积为4L。按原料总质样品回归曲线相关系数量的30%加入接种物，发酵液按总固体含量(TS)为H2y=684．27759x+449．845160．999817%配制，厌氧发酵周期为46天。从发酵第2天开N2y=132．631854x+342．288510．99923始每天取0．5m沼气于0．5L集气袋中，用气体进样CH4y=250．412005x－112．98450．9997针取1mL沼气注入气相色谱仪进行分析。CO2y=78．1868906x－59．2791960．99962)回收率。用微量进样器取1mL氢气25%、氮2

8、．3验证分析气8．2%、甲烷45%、二氧化碳21．2%的混合标准气2．3．1定性验证体，注入气相色谱仪分析。按照上述方法对发酵产生沼气进行气相色谱分2结果与分析析，共测定3次，并利用上述试验得出的回归线方程进行计算，结果