[发明专利]一种运用化学与生物技术相结合高效率低成本生产氢气的方法

说明书

本发明提供了一种运用化学与生物技术相结合高效率低成本生产氢气的方法。它是将农业固体废弃物先用化学方法进行预处理，然后利用已知厌氧发酵方法产生氢气。农业固体废弃物的化学预处理过程包括：a、酸化：将农业固体废弃物加盐酸进行酸化；b、加热：对酸化处理的含有农业固体废弃物的盐酸悬浮液进行直接加热或者微波加热；c、中和：对经加热处理后的盐酸悬浮液用氢氧化钠溶液进行中和处理，使盐酸悬浮液接近中性。然后用已知的厌氧发酵进行生物制氢。

技术领域

本发明涉及一种制氢方法，尤其涉及一种运用化学与生物技术相结合高效率低成本生产氢气的方法。

背景技术

氢气作为一种理想的清洁能源，主要表现在：(1)燃烧热值高：1千克氢燃烧后能放出28900kcal的热量，约为石油的3倍，酒精的3.9倍，焦碳的4.5 倍；(2)清洁无污染：氢气燃烧时不产生温室气体和其它对人体有害的物质，副产物只有水；(3)氢气应用范围广泛：氢气作为清洁能源，广泛应用于航天飞机、火箭等航天工业部门的燃料，在未来的电动机车、城市公共交通工具和氢能发电中具有重要的用途；氢气作为基本的化工原料，也广泛应用于石油化工、化学制药、电子工业和金属高温加工等行业。

氢气的制备方法包括物理化学方法和生物方法两大类。物理化学方法(例如：纯水电解、石油裂解等)制氢技术成熟、氢纯度高，但效率低、能耗高、制氢成本昂贵。与物理化学方法相比，生物制氢具有高效、节能、经济等诸多优点而备受关注。中国发明专利CN1088185A 92114474.1《有机废水处理生物制氢方法和设备》，设计了有机废水制备氢气的发酵罐和洗脱塔，以厌氧活性污泥为产氢微生物，通过有机废水的厌氧发酵制备生物氢气；美国专利US 6090266报道了通过厌氧降解有机废水产生氢气的方法；一些出版物也报道了生物制氢的方法。但迄今为止的研究，生物制氢所用的底物大多局限于含糖和淀粉类的碳水化合物及其相应的有机废水。对于天然农业废弃物的生物制氢则研究甚少，虽有个例的研究报道，但产氢效率很低，缺乏实际意义。实际上，现有的有机废水生物制氢方法并不适用于农业废弃物，因为绝大多数农业废弃物用现有的厌氧发酵生物制氢方法并不能产生氢气，或者产氢很少。

农作物种植面积数量巨大，大量的农作物秸秆除少数作为燃料被利用外，大多被焚烧处理，不仅造成生物质资源地重大浪费，也造成严重的环境污染问题；其它农业废弃物的处置和堆放问题也十分突出。例如：啤酒厂、白酒厂、酒精厂和葡萄酒厂的酒糟堆放问题；农副产品下脚料的利用和堆放问题。因而如何将这些农业固体废弃物收集利用，变废为宝是当前科技领域面临的一大难题。

发明内容

为了解决农业固体废弃物的堆放和处置以及由此所引起的环境污染问，本发明的目的在于提供一种运用化学与生物技术相结合高效率低成本生产氢气的方法；本发明的技术方案是以下述方式实现的：

一种运用化学与生物技术相结合高效率低成本生产氢气的方法，它是将农业固体废弃物进行化学预处理后、再利用厌氧发酵方法生产氢气，其农业固体废弃物的化学预处理过程包括a、酸化：将经过粉碎的农业固体废弃物加盐酸进行酸化；b、加热：对酸化处理的含有农业固体废弃物的盐酸悬浮液进行加热，加热温度为30～100℃;c、中和：对经加热处理后的盐酸悬浮液用氢氧化钠溶液进行中和处理，使盐酸悬浮液接近中性。酸化所用盐酸浓度为 0.05％～10％(质量百分数)。加热方式为直接煮沸加热或微波加热。酸的最佳浓度为0.1～5％。最佳加热温度为90～100℃；农业固体废弃物为农作物秸秆、农副产品下脚料。农作物秸秆为玉米秸秆、稻草、麦草秸秆；农副产品下脚料为酒糟，麦麸、榨油饼以及木屑、杂草、树叶类。农业固废弃物与盐酸的之间的固液比为1∶1～1∶15。

本发明的发明点在于以农业固体废弃物作原料，先对其进行化学预处理，再通过已知的厌氧氢发酵生物制氢方法生产氢气。