玉米秸秆基材料研究进展

玉米秸秆是一种富含纤维素、半纤维素、木质素的生物质材料,具有优异的综合力学性能。近年来对玉米秸秆综合利用的研究取得很大进展,尤其作为生物质功能材料,在建筑业、工业、农业、环保、食品等领域的应用推动了玉米秸秆材料化研究的快速发展。本文在综述玉米秸秆材料特性的基础上,重点对其在建筑材料、吸附材料、包装造纸材料和电池材料等四个方面的最新研究与开发进展进行梳理,并对玉米秸秆材料化应用存在的问题及发展方向提出展望。     

秸秆燃气合成甲醇的热力学试验研究

采用热化学方法,将玉米秸秆裂解为生物质燃气,并对该燃气进行优化试验,制备出合成气.在直流流动等温积分反应器中,采用国产C 301铜基催化剂,对玉米秸秆合成气催化合成甲醇进行了试验.运用SHBWR状态方程,计算了加压下秸秆合成气合成甲醇反应体系的密度及状态方程参数.     

玉米秸秆圆捆打捆包膜机控制系统设计

秸秆收集固化成型技术及装备是进行秸秆生物质规模化工业综合利用的关键.本研究在参考了大量国内外文献的基础上,研发了新型玉米秸秆圆捆打捆包膜机,并根据整机的具体结构设计了合理的控制方案.采用基于总线的PLC为控制器,配合传感器和变频调速技术,利用触摸屏友好方便的人机界面对打捆包膜过程实施监控,实现了打捆包膜机顺序动作自动化...     

科技信息

首个玉米秸秆生物质发电项目在我国投产近日,作为生物质直燃发电产业发展的一个重要里程碑,世界第一个以玉米秸秆为主要燃料的生物质发电项目——国     

生物质传感器的有限元分析与测试

针对生物质传感器的电容式检测单元设计前期结构如何选型的问题,利用有限元方法对基本交指型、极化交指型、半交指型和固态电极传感器设计4种检测单元结构进行模拟和对比。结果显示:虽然极化交指型传感器设计产生的电容响应值只有基本交指型设计的7%,但电容变化率(0.99%)却是基本交指型设计的100倍。半交指型和固态电极型是对极化交指型的优化设计,当秸秆-传感器间距为1.5 cm时,半交指型和固态型的电容变化率分别为1.32%和1.26%,两者差异不大;相对于半交指型固态电极型的结构更为简单,因而选择固态电极型设计制作传感器的物理原型。实际田间测试结果表明,该物理原型可以有效地鉴定秸秆的存在。     

菊芋、玉米和大豆秸秆颗粒状燃料的燃烧性能比较

菊芋发酵生产生物乙醇的研究报道较多,但是迄今还没有被研究用于生产生物质固体燃料的报道。比较了菊芋、玉米和大豆秸秆加工成的生物质固体燃料的化学组成以及燃烧特性,结果表明:菊芋秸秆加工的生物质固体燃料的燃点和灰分均低于玉米秸秆和大豆秸秆所生产的生物质固体燃料,但其放热量要高于后两者,挥发分高于常规固体燃料加工原料玉米秸秆。菊芋秸秆加工的生物质固体燃料燃烧所释放的酸性气体量极低,燃烧性能明显优于玉米、大豆秸秆等加工的大众固体燃料,因此它是一种有前景、可替代化石能源的新型固体燃料。     

施用玉米秸秆生物质炭对水稻土黑碳数量和结构特征的影响

通过研究玉米秸秆生物质炭施用对土壤黑碳(BC)数量和结构的影响规律,比较施用生物质炭后不同年限间的差异,为阐明土壤BC在土壤固碳上的作用提供理论依据。选择化学氧化修改法进行土壤BC的提取,采用重铬酸钾外加热法测定土壤有机碳(SOC)含量,采用元素组成和红外光谱分析对土壤BC进行结构表征。研究结果表明:与对照(未施用玉米秸秆生物质炭)相比,施用玉米秸秆生物质炭后3年间各年土壤BC的含量分别增加177.0%、304.3%和434.2%,土壤BC占SOC的比例分别增加40.2%、143.5%和167.3%,说明玉米秸秆生物质炭有助于表层土壤BC长期稳定的积累,且随时间的延长而增加;与对照相比,施用玉米秸秆生物质炭后表层土壤BC的碳元素含量增加,缩合度和芳香性增加,氧化度和脂族性降低,且随玉米秸秆生物质炭施用年限的延长表现得更加明显。长期施用玉米秸秆生物质炭后使土壤BC的结构向着芳香性增加的方向发展,稳定性增强,因而对于土壤固碳是有利的。     

不同作物原料生物质炭对溶液芘的吸附特性

采用小麦秸秆、玉米秸秆和花生壳低温热裂解生成的生物质炭,通过控制吸附时间、溶液初始质量浓度和投加量,研究了不同作物原料生物质炭对芘的吸附性能,并比较了三者的解吸率。结果表明:3种生物质炭对芘的吸附约经12 h达到平衡,吸附动力学过程符合Lagergren准二级反应动力学模型;等温吸附均可用Langmuir方程和Freundlich方程拟合,且前者拟合程度稍好;玉米秸秆炭、小麦秸秆炭和花生壳炭在25℃下对芘的饱和吸附量分别为1667、714、370μg·g-1;在生物质炭投加量为500 mg·L-1时,3种生物质炭对芘的去除率均在90%以上;将吸附达平衡后的生物质炭进行连续6 d的解吸,发现3种生物质炭对芘的解吸率均在7%以下。因此,作物秸秆,尤其是玉米秸秆,热裂解成生物质炭可望作为去除水体多环芳烃污染的新型吸附材料。     

玉米秸秆成型燃料孔隙率对燃烧效果的影响

采用自制的孔隙率测定装置对玉米秸秆成型燃料的孔隙率进行测定,并进行了燃烧性能试验.结果表明,不同相对孔隙率的玉米秸秆成型燃料本身的孔隙中含有的空气对燃烧产生一定的影响,在10~20 MPa压力下,玉米秸秆成型燃料具有较好的压缩成型性能和燃烧性能,符合生物质成型燃料的使用条件.     

玉米秸秆生物质炭对外源金霉素的吸持与解吸

【目的】针对环境中抗生素污染日益严重的问题,通过室内分析试验研究玉米秸秆生物质炭对外源金霉素的吸持与解吸特性,以期为合理处理含金霉素废水和消减畜禽粪便中四环素类抗生素污染提供理论参考和技术支持。【方法】采用 OECD Guideline106批平衡方法研究了玉米秸秆生物质炭对金霉素的吸持动力学和吸持解吸热力学特征。【结果】玉米秸秆生物质炭对金霉素的吸持动力学过程包括快速反应和慢速平衡两个阶段,适合用伪二级动力学方程进行拟合（平均R2为0.9999）,反应进行12 h时基本达到吸持平衡;不同温度下吸持等温线能用Freundlich方程进行很好地拟合（平均R2为0.9174）,玉米秸秆生物质炭对金霉素有很大的吸持容量（lgKf为3.6575-3.7377)和吸持强度（1/n为0.8647-1.0478）,且均随温度升高而增大,吸持等温线随温度升高由“L”型逐渐趋于线型;生物质炭对金霉素的吸持作用是自发进行的、熵推动的吸热过程,主要吸持机制为物理吸持;金霉素在生物质炭上的解吸率为2.57%-6.99%,且随环境温度的升高显著降低。【结论】玉米秸秆生物质炭能够强烈吸持溶液中的金霉素且解吸率较低,因此玉米秸秆生物质炭对外源金霉素有很好的去除效果。     

瞬时弹射式蒸汽爆破对玉米秸秆微贮营养成分和牛瘤胃营养物质消失率的影响

为研究干黄玉米秸秆经瞬时弹射式蒸汽爆破(ICSE)预处理后微贮产品营养成分及奶牛瘤胃营养物质消失率的变化规律,使用气压2.0MPa保持150s、气压1.8MPa保持200s和气压1.2MPa保持200s3组预处理条件,每组4个重复,用ICSE技术对玉米秸秆进行预处理,并接种乳酸菌在厌氧条件下微贮60d;微贮后的秸秆产品进行氨基酸成分分析、主要营养成分测定和真菌毒素含量检测;采用尼龙袋法测定并评价微贮秸秆产品的奶牛瘤胃干物质消失率。结果表明:1.8 MPa 200s预处理后微贮饲料的品质最佳,其中粗蛋白质含量10.85%,是2.0MPa 150s预处理组(5.99%)近两倍(P0.05),高于对照组(8.38%)和1.2 MPa 200s预处理组(10.46%);1.8MPa 200s预处理组的奶牛瘤胃干物质消失率也最高,达到77.36%,极显著高于对照组和1.2MPa 200s预处理组(P0.01),显著高于2.0MPa 150s预处理组(P0.05)。综上,瞬时弹射式蒸汽爆破预处理结合乳酸菌微贮后的干黄玉米秸秆品质较好,在反刍动物养殖中具有一定应用价值。     

农业废弃物作为番茄穴盘育苗基质配方的筛选

以当地农业废弃物玉米秸秆和棉籽壳菇渣为材料,与草炭、蛭石等按不同比例复配成8种基质,对其理化性状以及番茄穴盘苗生长和生理指标进行了测定。结果表明,采用棉籽壳∶草炭∶蛭石=1∶1∶1（质量比,下同）、玉米秸秆（淋洗）∶棉籽壳∶蛭石=1∶1∶1、玉米秸秆（淋洗）∶草炭∶蛭石=1∶1∶1的基质配方,番茄育苗效果较好,幼苗生物量、壮苗指数、叶绿素含量和根系活力等优于对照基质草炭∶蛭石=2∶1。     

提高玉米秸秆利用率的研究技术进展

玉米秸秆作为一种可再生资源,是仅次于油、煤、气的第四大能源。中国玉米秸秆资源极其丰富,但利用率低。本研究通过对玉米秸秆的利用现状、问题和有效利用方式进行综述,归纳出玉米秸秆的利用领域、主要处理方法和关键突破技术,指出秸秆的生物处理方法是未来研究的重点,而利用纤维分解菌是提高玉米秸秆瘤胃降解率的关键。     

高油647玉米秸秆营养价值随籽粒成熟期的变化规律

以普通玉米品种CAU80和饲料专用玉米品种FC3为对照，以高油玉米品种HOC647为材料，进行化学成分分析和牛的体外消化试验，研究了HOC647玉米秸秆的主要营养成分含量、干物质和纤维组分消化率随籽粒成熟期的变化规律。结果表明，随籽粒成熟度的提高，HOC647秸秆的水溶性糖、淀粉、粗脂肪含量以及干物质、NDF消化率都呈线性提高（L；P〈0．01）：在1／2乳线期时分别为0．82％、1．68％、1．33％、54．07％和75．79％。3／4乳线期时分别为2．93％、2．12％、1．88％、57．11％和46．36％，4／4乳线期时分别为19．21％、5．53％、2．71％、66．78％和48．38％；而NDF、ADF和木质素含量则呈线性下降（L；P〈0．01）：1／2乳线期时分别为75．79％、50．12％和8．06％，3／4乳线期时分别为74．50％、47．14％和7．7796，4／4乳线期时分别为58．72％、34．60％和4．64％。可见，HOC647秸秆作为粗饲料在4／4乳线期收获，其营养价值高于1／2和3／4乳线期。在4／4乳线期收获的HOC647玉米秸秆，其水溶性糖、淀粉和粗脂肪含量极显著高于普通玉米CAU80秸秆（P〈0．01），也显著高于3／4乳线期收获的饲料专用玉米FC3秸秆（P〈0．05）；相反，其NDF、ADF和木质素等细胞壁成分却明显低于2个对照（P〈0．01）。HOC647秸秆的干物质、NDF消化率以及产气量均极显著高于对照CAU80和FC3秸秆（P〈0．01）。试验结果显示，籽粒成熟后期的HOC647玉米秸秆不仅营养物质含量高，而且消化率高。营养价值优于一般玉米秸秆。     

肉牛饲喂不同处理玉米秸秆日粮营养物质消化和生产效益的差异比较

为了比较玉米秸秆不同处理方法对肉牛日粮营养物质表观消化和生产经济效益的影响,选用杂交肉牛16头,随机分为4个处理组(干玉米秸秆组、干秸秆青贮组、微生物处理组、氨化处理组)进行饲养试验和消化代谢试验.结果表明,肉牛饲喂不同处理秸秆日粮的营养物质表观消化率没有明显的差异(P<0.05),有机物表观消化率为53.3%～61.8%,秸秆处理可明显提高可消化有机物的进食量(DOM)和肉牛养殖经济效益,相对于其它处理组,秸秆氨化组的经济效益较高.     

喂食玉米秸秆对黄粉虫经济指标的影响

[目的]降低饲养黄粉虫经济成本及提高玉米秸秆的利用率。[方法]在室内研究了不同比例的玉米秸秆对黄粉虫半干物质中体内粗蛋白、粗脂肪、Ca、P、干物质、粗灰分的含量及黄粉虫体重的影响。[结果]与对照全麦麸、纯精料相比,采用加入30%～60%玉米秸秆饲喂黄粉虫能极显著提高黄粉虫体内半干物质中的粗蛋白含量,但是不利于黄粉虫体重和体内粗脂肪的积累;其中配方V（50%玉米秸秆＋50%精饲料）有利于干物质、粗灰分的积累;配方VII（70%玉米秸秆＋30%精料）和配方VIII（70%光大发酵剂处理过的玉米秸秆＋30%精料）有利于粗蛋白、Ca和P的积累;并且经不同方式处理后的玉米秸秆,对黄粉虫体内粗蛋白等营养指标的影响也存在着差异性。[结论]适量添加玉米秸秆能促进黄粉虫体内粗蛋白、粗灰分、干物质、Ca及P的积累,但是不利于黄粉虫生长及粗脂肪的积累。     

不同还田方式下有机物料有机碳分解规律研究

利用网袋法和砂滤管法模拟田间还田方式,研究不同处理下各有机物料有机碳的腐解特征。结果表明,网袋法玉米、大豆秸秆经过150 d后,其秸秆生物量有38.9%～46.6%被分解。秸秆还田分解趋势为:土埋处理露天处理;土埋玉米秸秆土埋大豆秸秆;露天大豆秸秆和玉米秸秆分解规律一致。从组织结构上看,玉米秸秆随着还田时间的增加,组织结构模糊、松散,基本组织和维管束遭到破坏,大豆秸秆组织结构变化不明显。不同还田方式下秸秆有机碳的分解规律为:玉米秸秆大豆秸秆。在砂滤管模拟条件下玉米、大豆秸秆和根茬有机碳分解趋势基本相似,均表现为埋管初期分解较快,后期分解较慢,其有机碳分解率趋势为:玉米秸秆大豆秸秆;降低C/N后,各有机物料有机碳分解率均高于不调节C/N。     

碎玉米秸秆青贮打捆试验研究

碎玉米秸秆的压缩特性对压缩工艺的优化、压缩设备的研制等均有重要影响。采用青贮圆捆机对碎玉米秸秆进行卷压试验,研究了不同含水率、喂入量、挤草辊转速对压缩特性的影响,对卷压力与卷压密度的关系进行了分析,建立了碎玉米秸秆卷压过程的压缩模型,为卷压工艺的深入研究和圆捆机的优化设计提供依据。     

微生物转化玉米秸秆用于饲料生产的研究

为开辟新的饲料资源,在采用混合酶液对玉米秸秆进行初步酶解的基础上,进一步接种混合菌进行固态发酵.接种15 d测定发现,秸秆中木质纤维素各成分降解显著,其中木质素含量由开始的16.8％降至7.3％,纤维素、半纤维素含量也分别由最初的27.2％、39.0％降至13.4％、16.1％;同时固体基质中蛋白质、还原糖含量迅猛提升...