Zastosowanie dwukolumnowej adsorpcyjnej chromatografii gazowej do rozdzielania i oznaczania gazów powstających podczas fermentacyjnego wytwarzania bio-wodoru

Abstract

Bio-wodór może być otrzymywany m.in. w wyniku przetwarzania biomasy ligno-celulozowej (BMLC) w procesach fermentacji ciemnej, realizowanej w atmosferze beztlenowej, lub o niskiej zawartości tlenu, najczęściej w atmosferze azotu. Ważne znaczenie w badaniach optymalizacji warunków ciemnej fermentacji ma analityka składu powstających w procesie mieszanin gazów, które - poza wodorem, zawierają głównie: CO2, CH4 oraz niewielkie stężenia O2. Wyniki wcześniejszych naszych badań pokazują, że z wykorzystaniem długiej (6.5 m) kolumny pakowanej adsorbentem Porapak Q o ziarnach wypełnienia 100 –120 MESH, przy zastosowaniu azotu jako gazu nośnego, możliwe jest rozdzielenie w warunkach izotermicznych oraz oznaczenie w/w składników mieszanin gazowychz wykorzystaniem detektora cieplno-przewodnościowego(TCD), przy czasie analizy ok. 10 minut. W niniejszej pracy przedstawiono układ aparatu, porównawcze wyniki rozdzielania oraz korzystną metodykę analityczną oznaczania w/w składnikówgazowych z zastosowaniem dwóch równolegle usytuowanych i stosowanych naprzemiennie kolumn pakowanych, jednej z polimerowym adsorbentem typu Porapak Q oraz drugiejz sitem molekularnym 5 A. Porównano zastosowanie azotu albo helu jako gazu nośnego. Zastosowano dwa szeregowo połączone detektory – detektor cieplno-przewodnościowyo średniej czułości oraz detektor płomieniowo-jonizacyjny (FID), charakteryzujący się niskim progiem wykrywalnościi możliwością oznaczania śladowych zawartości lotnych węglowodorów iinnych lotnych organicznych składników obecnych w gazie fermentacyjnym, także innego typu niż pochodzącym z fermentacji ciemnej. Studia i badania tej pracy doprowadziły do wniosków, dotyczących korzystnych zasad postępowania w zakresie analityki mieszanin gazowych z fermentacji ciemnej i innego rodzaju fermentacji, zarówno w zakresie w/w głównych składników mieszanin gazowych obecnych w gazach fermentacyjnych, jak i w zakresie badania śladowych zawartości w gazach fermentacyjnych takich składników, jak CO, COS, NH3, PH3, SO2 oraz różnych lotnych związków organicznych, obecnych nad płynną powierzchnią w bioreaktorze fermentacji.