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都知道沼气中含有甲烷,那么甲烷是如何产生的呢?

都知道沼气中含有甲烷,那么甲烷是如何产生的呢?

分类:
行业动态
发布时间:
2019/11/07 11:39
日常生活中大家谈论起甲烷,也许大多都会将其与沼气划上等号。诚然,甲烷是沼气的最主要成分,但是后者还包括有二氧化碳、氮气、氢气、氧气及硫化氢等气体,因此并不能简单地将甲烷等同于沼气。同样地,天然气或煤气虽然也主要由甲烷组成,但同时还包含其他多种体。
 
甲烷化学式为CH4,是最简单的有机物。也是一种很重要的燃料,是天然气的主要成分。甲烷分子为四面体结构,四个键的键长相同键角相等。在标准压力的室温环境中,甲烷无色、无味,并且甲烷也可作为化工原料,广泛应用于氢气、一氧化碳、乙炔及甲醛等的制造。在一大气压力的环境中,甲烷的沸点是−161 °C。空气中的瓦斯含量只要超过5%~15%就十分易燃。液化的甲烷不会燃烧,除非在高压的环境中(通常是4~5大气压力)。中国国家标准规定,甲烷气瓶为棕色,白字。
 
说到人类对于甲烷最早的发现,那自非我们勤劳智慧的中华民族莫属。我国西周时期(前1046年-前771年)成书的《易经》在谈到一些自然界发生的现象时就说:“象曰:泽中有火。’”这里的“泽”就是沼泽。而“火井”则是我国古代人们给天然气井的形象命名。不过由于技术与认识的局限,古代的中国人并没有将甲烷与天然气区分开来进行单独的研究。直到18世纪,甲烷才被欧洲的科学家们进行了科学的研究。1790年英国医生奥斯汀研究发现甲烷燃烧生成水和二氧化碳,从而确定甲烷是碳和氢的化合物。在随后的漫长岁月里,通过一代代化学家不懈的努力,人类对于甲烷的认识逐渐清晰。1874年,范霍夫提出了甲烷的四面体假说:即甲烷分子中,碳原子位于正四面体的中心,连接氢原子的四个键伸向四面体的四个顶点。在此之后,随着化学键概念以及量子化学的先后诞生,人类对于甲烷分子构型的理论解释才日渐完善。
甲烷钢瓶
甲烷瓶
前面已经提到,甲烷是天然气的最主要成分,作为一种清洁能源得到了广泛的普及使用。随便试想一下:当你饥肠辘辘回家后打开燃气灶却发现家里断气无法生火做饭只能挨饿,当你有急事外出好不容易拦到一辆的士但是司机却告诉你的士就快没气了不能载客……是不是忽然才发现甲烷原来在我们的生活中扮演着如此重要的角色?然而,甲烷对于人类的重要性绝不仅是燃料二字可以囊括的。
 
也许为许多人所不知的是,甲烷也是一种主要的温室气体,并且是使人类造成全球气候变暖的第二大温室气体。根据相关机构的研究,以单位分子数而言,甲烷的温室效应要比二氧化碳大上25倍。而最新的计算方式甚至得出甲烷的温室效应比二氧化碳强72倍。在全球气候持续变暖的大环境下,当你知道了甲烷的这一属性后,是否对这一小小的气体也陡增了一丝丝复杂的情感呢?
 
甲烷的产生,除了来自大自然,如海洋、永冻层和一些湿地外,人类的活动是其最大的来源。导致甲烷排放的主要人类活动为畜牧业和生质燃烧(在开垦土地或改变土地用途时燃烧土地上的草木)。据专家报告,全球的牛、羊等反刍动物每年至少产生了8千万吨的甲烷,不仅加速了气候暖化进程,而且还导致了饲料中营养和能量的损失。值得关注的是,大自然和家畜所排放的甲烷都是经由一类微生物的代谢活动所产生,那就是甲烷菌。
 
甲烷菌是一类严格厌氧的古细菌,在自然界中分布极为广泛:海底沉积物、河湖淤泥、沼泽地、水稻田、反刍动物瘤胃、以及人和动物的肠道,甚至是植物体内都有甲烷菌的存在。自然界中的甲烷菌通过降解有机废物产生甲烷,而反刍动物瘤胃中甲烷菌的甲烷生产也在相当程度上促进了纤维饲料的消化分解。事实上,反刍动物瘤胃中产生的甲烷是通过嗳气从嘴部排放的,并不是像插图中描绘的那样(当然插图的重点在于夸张的喜剧效果),而人和动物排放的甲烷则确实是由后肠道的甲烷菌所产生的。
甲烷
甲烷
甲烷的注意事项
运输注意事项:采用钢瓶运输时必须戴好钢瓶上的安全帽。钢瓶一般平放,并应将瓶口朝同一方向,不可交叉;高度不得超过车辆的防护栏板,并用三角木垫卡牢,防止滚动。运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材。装运该物品的车辆排气管必须配备阻火装置,禁止使用易产生火花的机械设备和工具装卸。严禁与氧化剂等混装混运。夏季应早晚运输,防止日光曝晒。中途停留时应远离火种、热源。公路运输时要按规定路线行驶,勿在居民区和人口稠密区停留。铁路运输时要禁止溜放。
储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。应与氧化剂等分开存放,切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备。
工程控制:生产过程密闭,全面通风。
其它有害作用:该物质对环境可能有危害,对鱼类和水体要给予特别注意。还应特别注意对地表水、土壤、大气和饮用水的污染。
密闭操作,全面通风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止气体泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂接触。在传送过程中,钢瓶和容器必须接地和跨接,防止产生静电。搬运时轻装轻卸,防止钢瓶及附件破损。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。
 
甲烷虽然闻不到看不见摸不着,但在我们人类的生存及生活中却发挥着相当重大的作用。为了保证人类的可持续发展,如何减少甲烷排放并对其加以充分利用,已经成为许多国家及机构的工作与研究重点。