文章栏目：固体废物处理与资源化DOI10.12030/j.cjee.202301079中图分类号X705文献标识码A张佩云,赵丹阳,丁丽姿,等.高温条件下生物炭强化丙酸与乙酸产甲烷的动力学及热力学机制[J].环境工程学报，2023,17(6):1955-1966.[ZHANGPeiyun,ZHAODanyang,DINGLizi,etal.Kineticandthermodynamicmechanismsofmethaneproductionfrompropionateandacetateenhancedbybiocharathightemperature[J].ChineseJournalofEnvironmentalEngineering,2023,17(6):1955-1966.]高温条件下生物炭强化丙酸与乙酸产甲烷的动力学及热力学机制张佩云1，赵丹阳1，丁丽姿1，尤少文1，李倩1，2，✉，陈荣1，李玉友21.西安建筑科技大学环境与市政工程学院，西安710055；2.东北大学工程研究生院土木与环境工程系，日本仙台980-8579摘要针对生物炭强化互营产甲烷的动力学及热力学作用机制不明晰的问题，通过乙酸、丙酸的高温降解产甲烷批次实验，结合降解产甲烷动力学、微生物生长动力学和过程热力学分析，探究了生物炭强化乙酸、丙酸互营产甲烷的增效机制。结果表明，与对照组相比，生物炭加快了乙酸、丙酸互营产甲烷过程的降解速率和产甲烷速率，乙酸与丙酸的降解速率分别提高了8.4%和3.7%，产甲烷速率分别提高了31.3%和23.1%。微生物生长分析表明，生物炭可为微生物生长提供适宜的环境，同时也能促进微生物生长，添加生物炭使得丙酸降解过程的产甲烷微生物最大比生长速率提高了113.8%。反应过程热力学分析表明，生物炭降低了乙酸与丙酸互营产甲烷过程40.6%与19.4%的氢分压，从而降低了与氢分压相关反应的自由能，推动了种间氢转移(interspecieshydrogentransfer，IHT)反应的进行。此外，生物炭显著提升了体系内的电子传递效率，这可能是由于其自身氧化还原官能团所引发的直接种间电子转移(directinterspecieselectrontransfer，DIET)作用导致的，这不仅可以提高反应的电子转移效率，同时也能改善热力学效能，从而推动IHT反应并进一步强化互营产甲烷。生物炭可以通过促进微生物生长、改善热力学促进IHT以及强化DIET作用，共同提升互营产甲烷过程效能。本研究结果可为生物炭在厌氧消化中进一步的实际应用提供参考。关键词互营产甲烷；挥发性脂肪酸；高温；动力学；吉布斯自由能；生物炭厌氧消化因其可将有机质转化为甲烷，已成为餐厨[1]、污泥[2]等有机废弃物以及高浓度有机废水处理[3]的主流技术。与中温(35℃)条件相比，高温(55℃)反应具有速率快、甲烷产率高以及病原体灭活效果好等...
