2.4.1. Xác định tổng khí biogas sinh ra
Tổng lượng khí sinh ra được xác định theo phương pháp thay thế nước (water displacement method) [84] (Hình 2.3), theo đó khí trong bình thí nghiệm sẽ theo đường dẫn số 6 vào trong ống đong và đẩy dần nước ra khỏi ống, lượng nước bị đẩy ra khỏi ống đong tương đương với lượng khí sinh ra trong bình phân hủy kỵ khí [7].
Hình 2.3: Ngun lý của phƣơng pháp cột nƣớc xác định tổng lƣợng khí sinh ra từ bể phân hủy kỵ khí (Lettinga, 1995).
Chú thích:
1 - Bình phân hủy kỵ khí 2- Đường lấy mẫu phân tích
3 - Xylanh có khóa lấy khí phân tích H2 4 - Khóa đóng mở
5 - Ống đong đo cột nước
6 - Ống dẫn khí để xác định tổng lượng khí sinh ra qua sự chuyển động của cột nước [7]
2.4.2. Xác định hàm lượng đường khử bằng phương pháp DNS
Hàm lượng đường khử được xác đinh bằng phương pháp DNS [8]. Phương pháp này dựa trên cơ sở phản ứng tạo màu giữa đường khử với thuốc thử acid dinitrosalicylic (DNS). Cường độ màu của hỗn hợp phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ đường khử trong một phạm vi nhất định. So màu tiến hành ở bước sóng 540nm.
Cho 1 mL dung dịch vào ống nghiệm, thêm 3 mL DNS, đun sôi 5 phút. Sau khi để nguội đo mật độ quang (OD). Thực hiện tương tự với dung dịch glucose 10 mg/mL để xây dựng đường chuẩn glucose, với hàm lượng glucose lần lượt là 0,02; 0,04; 0,06; 0,08; 1 mg/mL. Dựa theo đồ thị đường chuẩn của glucose tinh khiết với thuốc thử DNS sẽ tính được hàm lượng đường khử của mẫu nghiên cứu (Phụ lục 3).
Kết quả xây dựng đường chuẩn cho phương trình y = 1,406x +0,130 với hệ số tương quan R2 = 0,999. Từ đó tính được hàm lượng glucose cịn lại và glucose tiêu thụ cũng như sản lượng hydro của các chủng. Kết quả này được sử dụng để so sánh với một số kết quả đã được cơng bố trước đó.
2.4.3. Định lượng khí hydro trong mơ hình thí nghiệm
Thành phần khí được xác định trên máy sắc ký GC-8A (SHIMADZU) với khí mang là Argon, detector TCD, cột thép (3mm, dài 2m, nhồi vật liệu Unibeads C có kích thước hạt 60/80mesh). Quy trình phân tích: nhiệt độ injector và detector là 150 oC, nhiệt độ lò là 145 oC, áp suất khí mang là 80 kPa, thời gian phân tích 10 phút/mẫu. Mẫu khí được lấy bằng xilanh (VICI precision sampling, Inc., Baton Rouge., LA,USA) với thể tích là 0,5 mL.
Trước khi bơm vào máy sắc ký mẫu khí được đẩy ra khỏi xilanh để chỉ 0,2 mL hỗn hợp khí được phân tích. Thể tích mỗi khí tỷlệ thuận với diện tích pic khí đó và được xác định thơng qua đường chuẩn xây dựng giữa thể tích khí chuẩn và diện tích pic.
Cách xây dựng đường chuẩn: Mỗi loại khí được lần lượt lấy các thể tích: 0,1; 0,2; 0,3; 0,5 và 1,0 mL và được bơm vào máy sắc ký GC-8A. Sau đó lập đường chuẩn giữa thể tích khí và diện tích pic tương ứng.
- Xác định hàm lượng khí hydro sinh ra
YH2 = A.V (mL/L), với A là phần trăm khí hydro, V là tổng thể tích khí sinh ra). - Sản lượng hydro được tính theo cơng thức:
YH2 = 𝑚𝑜𝑙𝐻2 𝑡ạ𝑜 𝑟𝑎
𝑚𝑜𝑙𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑒 𝑡𝑖 ê𝑢 𝑡ℎ ụ (𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑜𝑙)
Trong đó: mol H2 tạo ra = 𝐻à𝑚𝑙 ượ𝑛𝑔𝐻2 sinh 𝑟𝑎 𝑅.𝑇
𝑅:ℎằ𝑛𝑔 𝑠ố 0.082
𝑇:298 𝑡ℎ𝑒𝑜 𝑛ℎ𝑖ệ𝑡 độ 𝐶𝑎𝑙𝑣𝑖𝑛 [62]
Lượng glucose tiêu thụ được tính tốn theo phương pháp định lượng đường khử bằng DNS[8], hàm lượng glucose được tính dựa theo phương trình đường chuẩn được xây dựng bằng phần mềm excel y = ax + b, với hệ số tương quan R có ý nghĩa.
- Xác định khả năng sinh trưởng của vi khuẩn bằng đo mật độ quang tế bào bằng phương pháp quang phổ bước sóng (opical density –OD600) đo bằng máy đo OD .
2.4.4. Xác định thành phần cơ chất thế hệ 2
Xác định thành phần giá trị dinh dưỡng của các nguồn cơ chất thế hệ 2 theo các chỉ tiêu:
Chất rắn lơ lửng : xác định theo TCVN 6625-2000 Chất rắn hòa tan : xác định theo SMEWW2540.C:2012 Tổng carbonhydrat : xác định theo TCVN_7033_2002
COD : xác định theo Vi_TCVN6491:1999
Nito tổng : xác định theo TCVN 2620:2014 Photpho tổng : xác định theo TCVN 8940:2011