沼氣，以甲烷為主 要成分的混合可燃?xì)怏w，其成分不僅取決于發(fā)酵原料的種類及其相對含量，而且隨發(fā)酵條件及發(fā)酵階段的不同而變化。一般情況下，沼氣的主要成分是甲烷和二氧化碳。此外，還有少量的氫、一氧化碳、氮、硫化氫等氣體。甲烷含量占50%?70%，二氧 化碳占30%?40%。沼氣是無色氣體，略有氣味是因為含有少量的硫化氫氣體的緣故。在厭氧發(fā)酵研究過程中，沼氣組成成分和含量是厭氧發(fā)酵zui終的測試指標(biāo)，能夠有效地反映厭氧發(fā)酵所處的階段，并直觀地反映反應(yīng)器運行情況 。氣相色譜法是zui常用的快速、準(zhǔn)確的沼氣檢測方法。本文用不同百分含量的氫氣、氮氣、甲烷、二氧化碳標(biāo)準(zhǔn)氣體，利用填充柱，在柱溫為170℃的條件下，得到4種氣體的保留時間、標(biāo)準(zhǔn)曲線以及回歸線方程來測定沼氣氣體成分及含量。

一、實驗部分

1、儀器準(zhǔn)備

   GC5890N氣相色譜儀（南京科捷儀器）；集裝袋

2、儀器簡介

   可選配多種檢測器及填充柱、分流 不分流毛細(xì)管柱進樣系統(tǒng)；全兼容安捷倫6890N氣相色譜儀檢測器及相關(guān)檢測器控制板、色譜工作站和自動進樣器。性價比，性能優(yōu)良，運行穩(wěn)定可靠。

3、材料

   氫氣、氮氣氫氣、氮氣、甲烷、二氧化碳混合氣體純度均為 99．99%，購于哈爾濱黎明氣體有限公司。

4、色譜條件

   色譜柱為填充柱（TDX－01，2m），采用的是恒定流量模式，前進樣口，后檢測器，出口為大氣壓，載氣為氬氣，氬氣甲烷流量為39．2mL/min；柱箱溫度設(shè)定為170℃，柱箱配置zui高溫度為260℃，平衡時間為2min；進樣口為隔墊吹掃填充進樣口，總流量為40．1mL/min；TCD檢測器加熱器溫度為220℃；參比流量55．2mL/min；尾吹氣（N2）流量為2．5mL/min。

5、樣品處理

1）定性驗證。牛糞和粉碎后的玉米秸稈按比例混合放在5L廣口瓶內(nèi)，

有效容積為4L。按原料總質(zhì)量的30%加入接種物，發(fā)酵液按總固體含量（TS）為17%配制，厭氧發(fā)酵周期為46天。從發(fā)酵第2天開始每天取0.5m³沼氣于0．5L集氣袋中，用氣體進樣針取1mL沼氣注入氣相色譜儀進行分析。

2）回收率。用微量進樣器取1mL氫氣25%、氮氣8．2%、甲烷45%、二氧化碳21．2%的混合標(biāo)準(zhǔn)氣體，注入氣相色譜儀分析。

二、實驗結(jié)果

1、4中氣體的氣相色譜圖

進樣采用用氣體進樣針取1mL標(biāo)準(zhǔn)濃度的氫氣、 氮氣、甲烷、二氧化碳混合氣體，注入氣相色譜進樣口中，得到4種氣體的氣相色譜圖，如圖1所示。由圖1可以看出，氫氣、氮氣、甲烷、二氧化碳的出峰時間分別為0．229、0．405、0．824、1．358min。

2、標(biāo)準(zhǔn)曲線測定

    利用氣相色譜進行分析，得出4種氣體在各自保 留時間內(nèi)出峰的峰面積。以峰面積y對氣體百分含量x繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。在本試驗百分濃度范圍內(nèi)，氫氣、 氮氣、甲烷、二氧化碳的峰面積與其百分濃度呈良好線性關(guān)系。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出4種氣體的回歸方程及相關(guān)系數(shù)， 如表1所示。

3、驗證分析

按照上述方法對發(fā)酵產(chǎn)生沼氣進行氣相色譜分 析，共測定3次，并利用上述試驗得出的回歸線方程進行計算， 結(jié)果如表2所示。從表3可以看出，氫氣、氮氣、甲烷、二氧化碳測試質(zhì)量濃度分別為13．83%、17．38%、52．57%、8．43%。