蓝藻与木屑混合炭化制备燃料炭研究

该研究以蓝藻与木屑压缩混合物为原料,经粉碎干燥处理后,进行热解炭化制备燃料炭,考察了升温速率、炭化时间、炭化温度等因素对炭化实验的影响。结果表明,在不同炭化条件下获得的燃料炭的得率和热值差异较大,且获得燃料炭的燃烧性能较未炭化原料有很大提升;蓝藻与木屑混合物制备燃料炭较为适宜的工艺条件为:升温速率为10℃/min,炭化温度为350℃,炭化时间为40min,在此条件下燃料炭得率可达57.9%,热值可达17.4 MJ/kg,其热值比普通生物质材料(10MJ/kg)提高了0.7倍。     

不同热解温度泡桐生物炭孔隙结构及其差异

为探究泡桐生物炭的特征,评价其不同剩余物的炭化利用潜力,以泡桐3种剩余物(树皮、去皮枝条和树叶)为原料,在3个热解终点温度(300、500和700℃)下分别炭化2 h制备生物炭,通过热重分析和比表面及孔径分析,探讨泡桐生物炭的炭化热解过程和孔隙结构特征。结果表明,3种泡桐原料的热解过程呈现相似的趋势并存在3个阶段,分别为初始温度至150℃的水分蒸发阶段,150～500℃的快速热解阶段,500℃以上平缓热解阶段,3种原料的失重速率约在350℃达到峰值;随热解温度的升高,泡桐生物炭产率不断下降,各温度下去皮枝条炭的产率最低;泡桐生物炭的吸附等温线均经历了由Ⅲ类回滞环H3型转变为Ⅱ类回滞环H4型的过程;比表面积由1.515 7～3.351 8 m~2·g~(-1)升至95.056 6～512.538 0 m~2·g~(-1),平均孔径由12.291 9～22.959 7 nm降至2.402 2～2.768 9 nm,微孔占比由0%提升至10%以上;在较高热解温度下,泡桐生物炭孔隙结构更加复杂,分形维数趋近于3,孔道表面更加粗糙。     

增钙混合煤粉燃烧特性试验研究

以低硫兖州煤为试验煤种进行了增钙混合煤粉燃烧特性试验研究,并对试验获得的混合煤粉样品TG,DTG和DSC曲线进行分析.结果表明,增钙混合煤粉燃烧热失重速率曲线相对于原状煤而言明显变得平缓,且随着添加剂比例的增加,热失重速率曲线变得更加平缓;混合煤粉燃烧速率降低,燃烧明显分为2个阶段,燃烧后移趋势增大;随着添加剂比例的增加,着火温度都有所升高,着火延迟时间变长,稳定性降低.由于混合燃料的可燃组分变少,总折算灰分增大,混合煤粉放热量降低,燃尽时间延长.     

升温速率对成型生物质热解过程的影响

【目的】研究不同升温速率下成型生物质的热解炭化规律。【方法】采用自行设计的热解试验装置,测定不同升温速率(5,7,10,15℃/min)条件下成型生物质热解过程中失重(TG)、失重速率(DTG)、工业成分(挥发分、灰分、固定碳含量)的变化及所需的活化能。【结果】通过动力学拟合,得到描述成型生物质热解过程的最合理机理函数,据此推测成型生物质热解反应机理为内扩散控制过程。当升温速率为10℃/min时,热解过程活化能最小,为195.52kJ/mol。在不同升温速率下,成型生物质热解过程中的TG曲线逐渐向高温区移动,且失重速率呈先增大后减小的趋势,在升温速率为5,7,10,15℃/min时,成型生物质的失重速率分别在322,427,448,554℃时达到最大,其值分别为0.804,0.649,0.512,0.466%/℃,可知在成型生物质热解炭化过程中,随着温度的增加失重速率呈先增大后减小的趋势,达到最大失重速率时的温度随升温速率的增大而升高,热解后成型生物质固定碳含量随着升温速率的增大而降低。【结论】较低升温速率热解有利于成型生物质热解成炭。     

炭化条件对黑沙蒿生物炭产率的影响

【目的】研究炭化温度、炭化时间和升温速率对沙蒿制备生物炭产率的影响,为沙蒿生物炭的应用提供依据。【方法】通过无氧炭化法,研究不同炭化温度(300,400,500,600,700,800和900℃)、炭化时间(5,15,30,60,90和150min)和升温速率(50,100,150,200和250℃/h)对沙蒿生物炭产率的影响,用傅里叶变换红外光谱仪获得红外光谱图,并据此分析生物炭产率变化的原因。【结果】沙蒿生物炭的产率随着炭化温度升高、炭化时间延长和升温速率的增加而降低。温度从300℃升高至900℃时,生物炭产率降低了75.47%,其中由300℃升高至400℃时降幅最大,为31.90%。由红外光谱图可知,沙蒿生物炭中官能团较炭化前发生变化,主要是由于物料中纤维素或半纤维素、脂肪组分和木质素等组分发生分解和转化;600℃下,炭化时间从5min延长到150min时,生物炭产率降低了6.68%;升温速率从50℃/h增至250℃/h时,生物炭产率降低了5.34%,炭化时间延长和升温速率的升高使木质素在整个生物炭分子中的比例下降,从而使生物炭产率下降。【结论】生物炭产率与炭化温度、炭化时间和升温速率均呈负相关,且炭化温度能够最大程度地影响生物炭产率;造成生物炭产率降低的原因是物料中各组分在不同炭化条件下相继分解和转化。     

竹材发泡板热解和燃烧特性

采用氧弹热值法、氧指数、热重分析法(TG)、锥形量热仪等方法分析了竹材发泡板与竹纤维板、挤塑板的热解性能和燃烧特性的差异。结果表明,竹材发泡板引燃时间最短,着火温度同竹纤维板相似,约为270℃,竹材发泡板和竹纤维板的热重曲线和燃烧释热曲线均有2个释热峰,竹材发泡板的热释放速率峰值为134.5 k W·m~(-2),氧指数43.5%,达到GB 20286—2006阻燃1级的要求,属于难燃材料范围。竹材发泡板燃烧特性指数最低,热解活化能最高,说明竹材发泡板阻燃性最好,与氧指数和锥形量热仪测试结果一致。     

油茶饼粕活性炭的制备及其对苯酚的吸附动力学研究

试验以油茶饼粕为材料,采用磷酸活化法制备活性炭,以苯酚的吸附量来评价其吸附性能,初步考察了活化 剂体积分数、活化温度、活化时间和碳化温度对活性炭制备的影响,通过L9(34)正交实验进一步优化油茶饼粕活 性炭磷酸活化法制备工艺;并较为深入地探讨了吸附温度和苯酚初始浓度对油茶饼粕活性炭吸附苯酚的动力学差 异,采用Langmuir吸附模型对活性炭吸附苯酚溶液的动力学进行了拟合.研究结果表明:活化剂体积分数、活化 温度、活化时间和碳化温度等4个单因素对磷酸活化法制备油茶饼粕活性碳均达到了极显著水平;因此,以油茶饼 粕为生物原料,在碳化温度300℃下,采用磷酸活化法制备活性炭的最佳工艺为:活化剂体积分数为40%,活化时 间为90min,活化温度为600℃;在活性炭对苯酚吸附过程中,随着吸附温度的升高及苯酚初始质量浓度的增加, 对苯酚的吸附速率呈下降趋势,并在100min后趋于平衡;且Langmuir吸附模型的准一级动力学速率方程能较好 地描述油茶饼粕活性炭对苯酚的吸附过程.     

生物质原料及炭化温度对生物炭产率与性质的影响

本研究以竹片、山核桃壳、水稻及油菜秸秆等4种生物质为原料,通过热重分析研究各生物质材料性质与热解特性及生物炭产率之间的关系;并在300～700 ℃下热解6 h制备生物炭,分析生物炭的元素组成及官能团结构。结果表明,在低温段（300～400 ℃）,生物质材料中的纤维素、木质素等组分对生物炭产率影响较明显,木质素含量高的材料产率较高;而400 ℃以上则是灰分含量对生物炭产率影响较大,水稻及油菜秸秆由于灰分含量高,其400 ℃以上的生物炭产率高于竹片及山核桃壳。随着炭化温度的升高,生物炭灰分含量增加,无灰基的碳含量增大,稳定性增强;仅水稻秸秆炭由于灰分含量较高,在高温（500～700 ℃）条件下仍有部分含氧官能团存在。综上,生物炭在一定温度下的产率取决于生物质材料来源,而生物炭的稳定性则主要由炭化温度决定,且温度越高,性质越稳定。     

不同砧木嫁接对‘桂栗一号’大果锥栗苗木生长及光合特性的影响

为了筛选‘桂栗一号’大果锥栗优良砧木及为探讨砧穗互作机制提供理论支持,以‘桂栗一号’大果锥栗为接穗,以板栗和普通锥栗作砧木进行嫁接,观察其成活率;以板栗和普通锥栗实生苗为对照,测定其苗木生长量、光响应曲线和光合日变化等。结果表明,以普通锥栗为砧木的嫁接成活率远高于以板栗为砧木的嫁接成活率,两种砧木的‘桂栗一号’嫁接苗的长势均弱于其对照。不同砧木对‘桂栗一号’苗木的最大净光合速率（Pmax）、光饱和点（LSP）、光补偿点（LCP）、表观量子效率（AQY）和暗呼吸速率（Rd）等光响应参数的影响并不显著。4种苗木对光强的适应范围：板栗＝板栗/桂栗一（以板栗为砧木的‘桂栗一号’嫁接苗）＞锥栗/桂栗一（以锥栗为砧木的‘桂栗一号’嫁接苗）＞普通锥栗。4种苗木的Pn（净光合速率）日变化均呈“双峰曲线”,全天Pn的最高峰出现在8:40~10:00,14:00时均有光合“午休”,而普通锥栗和锥栗/桂栗一的“午休”幅度比板栗和板栗/桂栗一大。对于全天的Pn、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、胞间二氧化碳浓度（Ci）、气孔限制值（Ls）和水分利用效率（WUE）等光合参数变化,板栗与板栗/桂栗一、普通锥栗与锥栗/桂栗一走势分别相类似。普通锥栗和锥栗/桂栗一比板栗和板栗/桂栗一受炎热和强光等环境因素影响较为严重。以板栗或普通锥栗作砧木,在全天有机物的积累上差异小。影响嫁接苗全天Pn的主要生理生态因子为光合有效辐射（PAR）、Gs、Tr、Ci和Ls。单从亲和力上考虑,选用普通锥栗作为砧木嫁接‘桂栗一号’为佳,但在高海拔或日照强的地区建议使用板栗作为砧木。     

生物炭固定SM3菌剂的制备及其对三唑酮的降解研究

针对环境中存在的三唑酮污染问题,本研究以生物炭为载体,一株三唑酮高效降解菌(Stenotrophomonas maltophilia) SM3为固定化菌种,采用吸附法制备成固定化菌剂。从4种生物炭中优选出具有比表面积较大、吸附性能好等特点的固定化载体,并对其制备条件进行优化,在此基础上,评估生物炭固定化菌剂的稳定性及其对三唑酮的降解效果。结果显示,4种生物炭中,油茶壳生物炭比表面积及孔隙大、官能团含量丰富、固定化菌剂对三唑酮降解效果优于其他3种,选择其作为固定化SM3菌的载体。单因子优化试验表明,在载体投加量20 mg·mLP＞-1P＞,SM3接菌量5%,固定温度30℃,固定时间36 h所制备的固定化菌剂对三唑酮的降解率可达93.27%。最佳条件下制备的固定化菌剂在4℃及室温(25~35℃)条件下存放28 d后对三唑酮的降解率仍可达到81.73%和58.18%,菌剂降解效果具有良好的稳定性。油茶壳生物炭固定化SM3菌剂的制备,为解决环境中三唑酮污染问题提供了良好的生物修复材料。     

薄壳山核桃‘马汉’雄蕊发育特性及花粉储藏活力

为解决薄壳山核桃Carya illinoensis花期花粉的采集和有效保存等问题,系统观测雄蕊开花习性,采用荧光染色反应(FCR)法研究了不同散粉期花粉生活力差异,以及不同储藏条件(室温密封、室温密封干燥;4℃密封、4℃密封干燥;-70℃密封、-70℃密封干燥)和储藏时间对花粉活力的影响。结果表明:①4月26日薄壳山核桃雄蕊花萼开裂,5月6日花药由绿变黄,5月7-9日雄蕊进入散粉期,5月8日散粉量最大,占花粉总量的75%,至5月10日花粉基本散尽,花药变黑、小花开始脱落;②散粉期花粉生活力大小依次为即将散粉期(花药由绿变黄)>散粉初期>散粉盛期>散粉末期,花粉耐储藏性亦是即将散粉期最优,即将散粉期>散粉初期>散粉盛期>散粉末期。③储藏条件对花粉活力的保持有显著影响,利于花粉生活力保持的储藏条件依次为-70℃密封干燥>-70℃密封>4℃密封干燥>4℃密封>室温密封干燥>室温密封;在任一储藏条件下,花粉活力均随储藏时间而下降,干燥与不干燥差异不显著。室温下花粉活力下降最快,50 d后花粉已经完全丧失活力;4℃下花粉活力次之,120d后花粉已经完全丧失活力;-70℃超低温条件下保存效果最好,与常温、低温储藏差异极显著,储藏360 d花粉还保持43.55%的活力。     

赣25个油茶优良品种的耐热性比较

高温是影响经济林产品产量和质量的主要气候问题之一.为了探讨不同油茶Camellia oleifera品种的耐热性是否存在差异,以江西省林业科学院油茶种质资源圃25个油茶优良品种的叶片为材料,叶片分别经30 min的40,45,50,55,60和65℃高温处理,用电导法测定相对电导率并配合Logistic方程(y=k/(1+ae-bt)测定了其半致死温度(TL50).根据半致死温度的高低把25个油茶品种分为3个类型:(①TL50≥50℃(耐热型),其中有赣190,赣55,赣石84-3,赣447,赣71和赣无24; ②45≤TL50＜50℃(中间型),包括赣68,赣8,赣无11,赣兴46,赣无16,赣70,赣永5,赣77024,赣6,赣无12,赣无2,赣抚20,赣石83-4,赣无1;③TL50＜45℃(感热型),包括赣无15,赣兴48,赣石83-1,赣石84-8,赣永6.水培条件下的大树枝条经过不同高温处理的形态特征变化和半致死温度结果一致.油茶的抗热性差异极显著(P＜0.01).     

五节芒纤维素纳米晶体制备工艺的正交分析

为高效利用五节芒Miscanthus floridulus,通过硫酸酸解五节芒纤维素制备了纤维素纳米晶体(CNC),并采用正交分析法考察了硫酸质量分数、酸解时间和反应温度对五节芒CNC产率、悬浮液稳定性和CNC尺寸的影响。透射电镜(TEM)研究结果表明:用酸解法可成功制备五节芒CNC,CNC为刚性棒状结构,长度为100~200nm,直径为5~15 nm,产率为25%~50%。动态光散射(DLS)和Zeta电位测试发现,五节芒CNC悬浮液的稳定性很好,DLS得到的CNC流体力学直径略小于由TEM观察到的CNC长度。正交分析表明,3个工艺参数对CNC产率的影响依次为:硫酸质量分数(P=0.03),酸解时间(P=0.06),反应温度(P=0.35);对CNC流体力学直径的影响依次为:硫酸质量分数(P=0.03),反应温度(P=0.22),酸解时间(P=0.38)。制备五节芒CNC的最优工艺条件为:硫酸质量分数(62%),酸解时间(45 min),反应温度(45℃)。     

外源竹炭对土壤硝酸根离子的吸附效应

生物质炭巨大的活性表面, 可吸附土壤中的硝酸根等阴离子养分。采用竹炭作为试验材料, 以自然土壤和人为耕作土壤为试验土壤, 用硝酸钾溶液浇施模拟施肥, 通过离子色谱测定浇施后所得滤液中硝酸根离子的含量, 分析竹炭对土壤中硝酸根离子的吸附效果。试验设计如下:自然土壤加入的竹炭百分比为0, 1%, 2%, 3%, 4%(竹炭直径 < 1 mm), 耕作土壤加入的竹炭百分比为0, 1%, 3%, 5%(竹炭直径为1~2 mm), 2种竹炭颗粒(1~2 mm和 < 1 mm)比较试验时加入的竹炭量为3%。结果表明:土壤中加入竹炭对硝酸根离子的吸附有一定的作用, 前2次淋洗表现为吸附作用随着竹炭比例的增加而增强, 但只有加入的竹炭量超过3%后, 吸附效果没有显著提高(P>0.05)。在加入等量(3%)竹炭时, 前2次淋洗时颗粒直径为1~2 mm的竹炭吸附效果好于 < 1 mm的竹炭, 细粒与对照没有差异, 第3次淋洗时竹炭处理与对照差异显著(P < 0.05), 但不同颗粒之间差异消失。竹炭的施入比例和颗粒直径均能影响其对土壤中阴离子的吸附效果。建议生产上采用3%比例、颗粒直径为1~2 mm的竹炭, 以减少硝酸根离子的淋失。     

长期定位施肥对棕壤无机磷形态及其有效性的影响Ⅰ．对各形态无机磷含量比例

对定位施肥的棕壤土壤无机磷形态分级的研究结果表明：长期无磷素投入的N、CK区，Ca10-P含量下降了约25％，而O－P下降了11.6%-30%，施肥后，土壤中无机磷的增量主要是形成Fe－P和Al-P,其次对有机肥中的磷是形成Ca8－P和Ca2－P。连续14年的高量有机肥和磷肥配施，使土壤各形态无机磷占全磷比例的先后顺序发生了很大的变化，其比例由大到小依次为：Fe-P(22.76%)、O-P（14.6%)、Al-P(12.49%)、Ca10-P(9.13%)、Ca8-P(7.99%)、Ca2-P(6.58%),而原始土壤中则是：O－P（24.21%),Ca10-P、Fe-P(17.87%,16.68%),Al-P、Ca8-P(1.71%,1.57%),Ca2-P(0.23%)。     

油茶高接换种嫁接成活率试验

[目的]解决油茶低产园(林)改造中高接换种嫁接成活率低的问题,为油茶品种更新嫁接提供技术参考.[方法]选择品种遗传性差,多年结果少的青壮年低产园进行换种试验,探讨不同嫁接时间、嫁接方法、砧木粗度、接穗成熟度对油茶高接换种嫁接成活率的影响.[结果]5月嫁接成活率为83.89%,9月为67.78%,7月为45.55%;皮下腹接嫁接成活率为84.33%,皮下切接嫁接成活率为69.89%,腹接成活率为47.78%,切接(CK)成活率为36.11%,劈接成活率为222%;直径4~6 cm的大枝嫁接成活率为84.44%直径2~4 cm的嫁接成活率为64.44%,直径6 cm以上(CK)的嫁接成活率为40.67%,直径2 cm以下的嫁接成活率为36.67%;半木质化绿色枝嫁接成活率为83.89%,停展枝为50.00%,伸长枝为35.00%,褐色老枝(CK)为6.11%,未展叶嫩芽为0.[结论]选用直径4~6 cm的大枝作砧木,当年生半木质化春梢或早秋梢作接穗,采用皮下腹接法,于5月嫁接,9月补接,可在一年内成功更新品种,降低油茶低产园(林)改造成本.     

去髓和留髓玉米秸秆燃料特性的对比分析

通过对去髓和留髓玉米Zea mays秸秆的化学成分、工业分析、元素分析、低位发热量、热动力学以及灰熔点几个方面的特性做对比,发现留髓玉米秸秆木质素较高,占整秆的27.72%,纤维素较低,占整秆的25.65%。相较于留髓玉米秸秆,去髓玉米杆的纤维素（25.47%）和木质素（21.90%）均低于留髓玉米秸秆;留髓的玉米秸秆的固定碳（13.61%）和低位发热量（16 536 Jg－1）都高于留髓玉米秸秆;同时留髓玉米秸秆的活化能和频率因子也要高于去髓玉米秸秆,但留髓玉米秸秆灰的变形温度（1 173 ℃）和软化温度（1 258 ℃）比去髓玉米秸秆低100 ℃以上。研究表明:玉米整秆相较于去髓玉米秸秆更易燃烧且更适合制作燃料,但需要对燃烧锅炉进行改造,期望能够对玉米秸秆制作燃料作为人造板工厂新能源提供一定理论基础。图4表7参13     

绿竹生态系统植硅体碳积累与分布特征

植硅体封存的有机碳（phytolith-occluded organic carbon, PhytOC）已被证明在生物地球化学碳硅循环中具有重要的作用。为了解绿竹Dendrocalamopsis oldhami生态系统中植硅体碳的分布与积累特征,于2014年12月在中心产区浙江省苍南县利用标准地调查方法,采集了不同年龄（1～3年生）、不同器官（叶、枝、秆）、凋落物和土壤样品,分析了硅、植硅体、植硅体碳质量分数。结果表明:绿竹地上部分硅、植硅体、植硅体碳质量分数大小表现均表现为凋落物＞叶＞枝＞秆,其中植硅体碳的质量分数分别为4.28,3.16,0.28,0.04 gkg－1,植硅体碳总积累量为22.64 kghm－2,大小顺序为叶（13.22 kghm－2）＞凋落物（5.74 kghm－2）＞枝（2.71 kghm－2）＞秆（0.96 kghm－2）;林地土壤硅、植硅体、植硅体碳质量分数均随着土层厚度的增加而呈降低的趋势,0～100 cm土壤中植硅体碳储量为1 302.60 kghm－2。绿竹植株体内植硅体质量分数与硅、植硅体碳质量分数之间的相关性达极显著（P＜0.01）或显著（P＜0.05）水平,土壤植硅体碳质量分数与总有机碳质量分数之间也具有极显著（P＜0.01）相关性。图4表3参33     

苏南丘陵区3种林分凋落叶客置分解特征

于2010年1月至2011年5月,利用野外分解袋法在苏南丘陵区麻栎Quercus acutissima,杉木Cunninghamia lanceolata,马尾松Pinus massoniana 等3种林分内进行凋落叶客置后分解速率及养分动态变化的研究。结果表明:阔叶树种分解速率大于针叶树种;分解系数k麻栎叶最高（k=0.391 4）,马尾松叶居中（k=0.238 8）,杉木叶（k=0.209 1）较低;分解系数k与初始氮含量显著正相关（P＜0.01）,与初始碳氮比（C/N）显著负相关（P＜0.05）,失重率分别与氮释放率（P＜0.05）、磷释放率、有机碳释放率显著正相关（P＜0.01）,与C/N显著负相关（P＜0.05）;分解过程中,氮和钾总体为净释放,磷为释放或固持状态,有机碳释放率逐步上升,C/N比基本呈下降趋势。客置后分解地特征效应较显著,针叶树种凋落叶客置到阔叶林后分解速率加快,反之则减慢;养分释放速率大体表现为促进作用,而分解16个月后,不同分解地的同种凋落叶养分释放率有趋于一致的趋势;经Olson指数衰减模型模拟,客置后麻栎叶分解系数k变小,杉木叶和马尾松叶分解系数k变大,预测麻栎叶t0.50,t0.95分别延长0.09～0.20 a和0.10～0.29 a,杉木叶分别缩短0.11～0.60 a和2.91～2.97 a,马尾松叶在麻栎林分解地t0.50,t0.95分别缩短0.06 a和0.09 a,在杉木林分解地分别延长0.19 a和0.36 a。有机碳t0.50麻栎叶缩短0.09～0.11 a,杉木叶延长0.01～0.09 a,马尾松叶缩短0.07～0.08 a;有机碳t0.95麻栎叶延长0.10～0.23 a,马尾松叶缩短0.30 a,杉木叶在麻栎林分解地缩短0.01 a,在马尾松林分解地延长0.32 a。图3表6参30     

CR型煤促燃技术研究

通过正交化实验，得出型煤促燃剂的最佳配方与最佳比例，解决了普通型煤不易点燃及难以燃尽的技术难题。ＣＲ型煤促燃剂具有成本低，促燃效果好，使用简单方便等优点，它的各项技术指标均优于共它同类煤用助燃剂，达到了节煤和减少环境污染的目的，具有很好的推广应用价值。