棉秆和油菜秆热解焦炭的燃烧与吸附特性

为了研究生物质热解多联产焦炭产品的应用特性,采用棉秆和油菜秆作为热解原料制备了不同温度(350、550、750和950℃)下的焦炭样品。分析了不同焦样的燃烧特性、水分吸收和保持特性、CO2吸附特性、苯酚吸附特性和抗环境氧化能力。研究结果表明550℃热解棉秆焦炭和750℃热解油菜秆焦炭燃烧特性好,热值高,燃烧快速剧烈,容易燃尽,适宜作为燃料炭;而综合焦样的吸水能力和保水特性,350℃热解棉秆焦炭和550℃热解油菜秆焦炭的吸水量大,保水能力强,适宜用作生物炭。高温下制备的棉秆焦炭和油菜秆焦炭吸附CO2和苯酚的能力更强,其吸附量跟焦炭微孔容积正相关;同时高温热解焦炭具有更好的碳汇效应,相同热解温度下制备的棉秆焦炭比油菜秆焦炭抗环境氧化能力更强。根据不同焦样的燃烧和吸附特性,选择性的制备目标焦炭,将其运用于工农业生产,有利于提升热解多联产的经济效益,保证多联产系统的稳定运营。     

有机胺改性生物质焦改善SO2的吸附性能

为改善生物质焦的吸附性能,以玉米芯为原料,在N2和CO2气氛下以"一步法"制备活性焦,再经有机胺甲醇溶液浸渍,获得改性生物质焦。在120℃下研究改性焦的SO2吸附特性,获得吸附穿透曲线和吸附量,并对脱硫前后固体焦颗粒的理化结构及元素组成进行分析,探讨浸渍剂浓度对改性生物质焦理化特性及其SO2吸附性能的影响。结果表明,随着有机胺浓度的增加,焦炭表面氮含量和表面官能团数量明显增加,但孔隙结构恶化,而SO2吸附出现先降后增的趋势,CC850-10%的饱和吸附量达156.22 mg/g,相较于前驱体的57.78 mg/g,吸附性能显著提升。有机胺浸渍改性通过增强化学吸附作用,可有效改善生物质焦的吸附性能。研究结果对于生物质焦应用于烟气净化技术具有参考价值。     

生物质焦制备条件对甲苯裂解特性的影响

为了探索生物质焦比表面积和金属氧化物含量等物理化学特性对其催化活性的影响,该文通过生物质制焦条件（制焦温度、活化方式、原料种类等）的改变制备了不同的生物质焦样品,并在微波反应器上,对以生物质焦为催化剂的甲苯催化裂解特性进行了研究,结果表明制焦条件对甲苯转化率有重要影响。制焦温度的提高有助于生物质焦比表面积及孔容积的增加,可以提高生物质焦对甲苯的裂解转化率,制备温度为850℃的生物质焦对甲苯的裂解转化率可达99.9%。生物质焦在CO2或水蒸气气氛中的活化可以使生物质焦比表面积大幅度增加,对甲苯的裂解转化率得到提高。灰分对生物质焦的催化特性有重要影响,稻壳焦脱灰前后的对比研究表明,K2O、CaO含量越高,生物质焦的催化活性越强。     

热解温度对花生壳生物质炭吸附去除水中4-硝基酚的影响

为提升农业废弃物的资源化再利用价值,以花生壳为原料,在不同热解温度(400、500、600℃)下限氧制备花生壳生物质炭(BC400、BC500、BC600),考察其对水中4-硝基酚的吸附效果。生物质炭表面灰分通过酸洗法去除,采用批量吸附试验的方法分析生物质炭对PNP吸附特性的影响,并结合元素分析、扫描电镜及红外光谱图方法,探讨热解温度对生物质炭吸附水中PNP特性的影响。结果表明,生物质炭总产量随温度升高而降低,其含碳量随温度升高逐渐增加;生物质炭中含氧官能团随温度的升高而减少,芳香性增强,有利于对有机物的吸附。吸附等温线符合Freundlich模型,线性拟合很好,R2在0.954～0.991之间;对比伪二级动力学模型、Elovich模型、颗粒内扩散模型可知,吸附过程与伪二级吸附动力学模型拟合效果最佳, R2在0.981～0.999之间,平衡吸附量随热解温度升高而增大,BC600BC500BC400,BC600的吸附容量为34.48 mg/g,是BC400的2.25倍。以NaOH为解吸剂,当NaOH质量浓度为1.0 mg/L时对4-硝基酚的解吸效率最高,为68.21%,可见生物质炭的再生利用具有一定的可行性。因此,高温制备的花生壳生物质炭可作为去除4-硝基酚的良好功能材料。     

果壳生物质炭的改性及其对DEP的吸附机理

为探究改性前后生物质炭的理化属性变化及其对邻苯二甲酸二乙酯(DEP)的吸附机理,以椰子壳和花生壳为原料制备生物质炭,分别进行14%H_3PO_4改性和1.0 mol/L NaOH-30%H_2O_2联合改性处理。结果表明:改性后生物质炭的芳香化程度和含氧官能团含量增加,除C300N(经NaOH-H_2O_2改性的300℃—椰子壳生物质炭)外比表面积(SA)都增大。P800N(经NaOH-H_2O_2改性的800℃—花生壳生物质炭)有最大的SA(584.22 m~2/g),因此对DEP的吸附亲和力最高。经过NaOH-H_2O_2联合改性的生物质炭对DEP的有机碳标化分配系数K_(oc)(C_e=0.1S_w)值较高,对DEP的吸附亲和力更强。π-πEDA相互作用在所有生物质炭对DEP的吸附过程中发挥了重要的作用,而孔隙填充效应主导了原始生物质炭、经NaOH-H_2O_2改性的生物质炭和经H_3PO_4改性的800℃-生物质炭对DEP的吸附。与原始生物质炭相比,由氢键形成的水团簇作用抑制了经H_3PO_4改性的300,500℃制备的生物质炭对DEP的吸附。此外,氢键作用有助于增强低温(300℃)生物质炭对DEP的吸附亲和力。     

无轴螺旋连续热解装置上的生物质热解特性

连续热解是一种高效的生物质能转化技术,无轴螺旋式连续热解装置不仅可减轻送料部件的质量,而且为热解挥发性产物的排出提供了有效空间,是极具发展前景的连续热解装置。为了解无轴螺旋式生物质连续热解特性,该文在无轴螺旋连续热解装置上,开展了以稻壳、花生壳和木薯茎秆为生物质原料的热解试验,分析了3种生物质在不同热解温度下的三态产物分布特性、热解气体组分变化规律及热解炭的组织结构和表面形貌特征。结果表明:炭产率随热解温度升高逐渐下降,气体产率逐渐上升,液体产率先上升再下降,在450℃时达到最大,产物分布特性与其他热解反应器的一致;不同原料炭产率由高到低依次为:稻壳花生壳木薯茎秆,液体产率由高到低依次为:稻壳花生壳木薯茎秆,气体产率与液体产率相反。热解气体组分受温度影响较大,热解温度升高,可燃气体组分含量不断上升,不可燃气体组分含量不断下降,不同原料对气体组分含量影响较小。热解炭的工业分析结果与原料的工业分析结果存在相关性,热解温度升高,热解炭中挥发分含量逐渐下降,固定碳及灰分含量增加,木薯茎秆炭的挥发分含量最高,花生壳炭的固定碳含量最高,稻壳炭的灰分含量最高;低温热解炭的表面官能团较为丰富,随热解温度升高官能团种类逐渐减少;原料自身结构特性对热解炭的表面形貌影响较大,随着热解温度升高,生物质原料的表面结构不断被破坏,热解炭表面出现孔隙结构,花生壳炭与木薯茎秆炭表面孔隙结构比稻壳炭更为发达。     

生物质闪速热解挥发特性的模型研究

该文利用Arrhenius一级反应动力学模型来研究生物质闪速热解挥发特性。通过理论计算，得到了模型的表观活化能和频率因子动力学参数。通过在层流炉上进行的多种生物质闪速热解挥发实验，并利用灰分示踪法计算得到了挥发百分比实验数据。实验数据与模型比较，表明实验数据与理论模型吻合很好，对不同生物质而言只是模型中的表观活化能与表观频率因子动力学参数值有差异，该模型可以用来描述生物质闪速热解特性。     

生物质颗粒燃料储藏理化特性变化规律

为分析生物质颗粒燃料在北方气候下是否可以长期储藏,以及不同储藏方式对颗粒燃料理化特性的影响规律,2011年3月至8月期间,针对北京地区气候,对玉米秸秆和木质2种颗粒燃料,以袋装、半封闭、露天3种储藏方式开展储藏试验。试验结果表明,2种颗粒在3种储存方式下机械耐久性都保持在94.46%以上,生物质颗粒燃料未出现发霉现象,全水分和堆积密度变化规律受气候变化规律相吻合。其中玉米颗粒和木质颗粒的露天状态储存时全水分极差（2.42%和2.55%）和颗粒密度极差最大（0.12 t/m3和1.297 t/m3）。灰分和挥发份保持则稳定状态初始状态。这为生物质颗粒燃料的安全储存提供理论依据。     

生物质热解过程中氮迁移转化机理研究进展

生物质热解产物中热解气和热解油具有较高能源利用价值,可作为替代燃料或化工原料,但伴随热解过程迁移至热解气/油中的氮元素不仅会影响其品质,热解气/油进一步利用后也会污染大气环境。该研究围绕生物质资源制备清洁能源的总目标,系统分析生物质热解过程中氮迁移转化机理,重点论述气相氮、液相氮和焦炭氮的生成与转化机理。通过总结前人研究,得出生物质热解气中的含氮物质主要为HCN、NH3等,其中NH3主要来源于氨基酸热解释放的氨基以及HCN在焦炭表面的水解转化;HCN主要来源于腈、含氮杂环等一次热解产物的二次裂解;热解油中的含氮物质主要为含氮杂环、腈与酰胺,其中含氮杂环主要由部分氨基酸片段或氨基酸间的脱水缩合反应产生;腈主要来源于氨基酸分子脱H2反应以及酰胺脱H2O反应;酰胺主要来源于NH3与羧基的置换反应。不同生物质种类与热解工况下氮的迁移转化特性复杂多样,生物质种类以及热解过程中的压力、停留时间、升温速率、温度、热解气氛、粒径、催化剂等因素均会影响热解过程中氮的迁移转化路径,最终影响生物质热解气/油中含氮物质的组成及分布。进一步提出生物质热解过程中氮排放控制未来研究方向,以期为实现农村生物质资源高效清洁利用提供参考。     

低温水热法制备竹生物炭及其对有机物的吸附性能

竹是一类常见的生物质资源,竹加工中产生的废弃物是制生物炭的理想原料。该研究采用水热炭化法,在较低的水热温度下制备竹生物炭,并通过Na OH浸泡和N2氛围下高温煅烧2种方法,对竹生物炭进行进一步改性,所得产品用于去除水溶液中2-萘酚和刚果红。结果显示:仅采用水热炭化得到的竹生物炭产品得率大于54%,表面官能团丰富,均能吸附水溶液中的2-萘酚和刚果红,其中160℃3 h下制备的样品对2-萘酚吸附效果最好,200℃7 h下制备的样品对刚果红吸附效果最好;改性处理会降低终产品得率并影响表面官能团,Na OH浸泡改性处理能增加竹生物炭对2-萘酚和刚果红的吸附容量,N2氛围下高温煅烧改性则不能提高竹生物炭对这2种物质的吸附效果。研究结果可为废弃生物质制炭及生物炭在水污染物吸附分离中的应用提供参考。     

苹果果实成熟期间电特性的研究

为了了解果实成熟期间电特性的变化规律,该文以红富士苹果为对象,研究了测试信号的频率和电压对成熟期苹果电参数的影响,果实生长中电参数和生理生化参数的变化,并分析了电参数变化的原因。研究结果表明：频率对苹果电参数的影响规律与苹果成熟度无关,但电压对苹果电参数的影响规律与苹果成熟度有关。苹果成熟期间,其呼吸强度持续下降;果实成熟前期,相对介电常数和pH值逐渐下降,后期逐渐增大;而电阻率和可溶性固形物含量在前期逐渐增大,后期减小。这些参数的转折点皆出现在同一时间,说明电参数与苹果内部品质之间存在必然的联系,可以用电参数反映内部物质成分的变化。     

几种栽培花卉基质的理化特性研究

对几种重要的花卉栽培基质的理化性质进行了测定,结果表明:岩棉的通透性能很好,几乎不含有效养分、无缓冲能力。泥炭本身含有一定的养分,大小孔隙度、容重适度,总盐含量适中,有一定的缓冲能力。椰糠的总盐含量和水溶性盐含量过高,在使用前必须进行处理。泥炭、椰糠采用混合基质后,理化性质有所改善。蛭石:珍珠岩(V:V=1:1)的保水力相对较差。在生产中,除考虑基质的上述理化性质即实用性外,还必须根据经济性的原则考虑基质的选择。     

Role of Soil Organic Matter in Maintaining Sustainability of Cropping Systems

Soil organic matter (SOM) has long been recognized as an important indicator of soil productivity. The SOM refers to the organic fraction of the soil exclusive of undecayed plant and animal residues. It plays a crucial role in maintaining sustainability of cropping systems by improving soil physical (texture, structure, bulk density, and water-holding capacity), chemical (nutrient availability, cation exchange capacity, reduced aluminum toxicity, and allelopathy), and biological (nitrogen mineralization bacteria, dinitrogen fixation, mycorrhizae fungi, and microbial biomass) properties. The preservation of SOM is crucial to ensure long-term sustainability of agricultural ecosystems. Improvement/preservation of soil organic matter can be achieved by adopting appropriate soil and crop management practices. These practices include conservation tillage, crop rotation, use of organic manures, increasing cropping intensity, use of adequate rate of chemical fertilizers, incorporation of crop residues, liming acidic soils, and keeping land under pasture. Organic matter can adsorb heavy metals in the soils, which reduce toxicity of these metals to plants and reduce their escape to ground water. Similarly, SOM also adsorbs herbicides, which may inhibit contamination of surface and ground water. Furthermore, SOM also functions as a sink to organic carbon and mitigates carbon dioxide (CO₂) gas escape to the environment. Globally, soil organic matter contains about three times as much carbon as found in the world's vegetation. Hence, organic matter plays a critical role in the global carbon balance that is thought to be the major factor affecting global warming. Overall, adequate amounts of soil organic matter maintain soil quality, preserve sustainability of cropping systems, and reduce environmental pollution.     

沼渣物理特性及沼渣纤维化学成分测定与分析

以反刍动物粪便厌氧发酵生产沼气剩余物沼渣为研究对象,采用振动筛分分组、统计分析、图像处理和Fibertec 2010&M6纤维分析系统分析等方法,对沼渣的物理成分及沼渣纤维化学成分进行了测定分析。研究结果表明,沼渣主要由质量分数为64%的纤维、35%的非矿物质和1%的矿物质组成;沼渣纤维中纤维素、半纤维素、木质素、灰分及其它各成分的质量分数分别为44.8%、21.9%、15.6%和17.7%。从而得出结论：反刍动物粪便厌氧发酵生产沼气后的沼渣中纤维素含量较水稻、小麦和玉米等作物秸秆的高5%以上,半纤维素含量较水稻、小麦和玉米等农作物秸秆低5%。研究结果为沼渣资源化、高值化利用技术研究奠定了基础。     

红花甜荞籽粒淀粉的理化特性

为明确红花甜荞籽粒淀粉理化特性,选用12个红花甜荞品种为材料,分析了其淀粉颗粒形态、粒度分布特征、直链淀粉含量、溶解度、透明度及糊化特性以及品种间差异。结果表明,红花甜荞淀粉颗粒多为不规则多角形和球形,多角形多且颗粒较大,球形颗粒较少且颗粒小,淀粉粒径范围介于0.38～25.78 μm;品种间淀粉粒径、直链淀粉含量、溶解度、透明度存在显著性差异（P＜0.05）;起始糊化温度在62.80～72.60℃,峰值黏度在126.58～141.00 RU;品种间谷值黏度、最终黏度、破损值、回生值和峰值时间差异显著。定边甜荞谷值黏度大,为118.00 RU;破损值及回生值小,分别为13.00和57.33 RU;达到峰值时间最长,达5.80 min;淀粉糊稳定性好。因此,在进行优质专用品种选育和产品加工时,应根据不同目标选择不同的甜荞品种。     

Influence of Gypsum and Organic Amendments on Soil Properties and Crop Productivity in Degraded Black Soils of Central India

ABSTRACT

Attempts were made to ameliorate sodic black calcareous soils by using different crop residues (composted cotton stalk and biomulch 5 t ha^?1, respectively) and green manures (in-situ Crotalaria juncea, Sesbania aculeata, Vigna unguiculata, Vigna radiata, and ex-situ Leucaena leucocephala loppings 5 t ha^?1) and gypsum 2.5 t ha^?1. The organic amendments were outperformed with respect to improvement in soil microbial biomass carbon and dehydrogenase activity, not gypsum. The application of dhaincha significantly improved the mean weight diameter by 14% over control. The application of gypsum and dhaincha recorded a significant drop in pHs (0.1 and 0.07 units) and exchangeable sodium percentage (26.7% and 20.6%) over control. After 2 years of experiments, dhaincha (14.8%) and sunhemp (15.5%) also showed the commensurable potential of improving yields of chickpea as compared to gypsum (14.8%) over control. Hence, dhaincha and sunhemp can be a better alternative choice to gypsum in sodic soils.     

不同干燥方法对栗粉的理化性质与功能特性的影响

以毛板红板栗品种为原料，研究了4种不同干燥方法加工所得栗粉的理化与功能特性，结果表明自然干燥与热风干燥加工成的栗粉在理化和功能特性上差异较小，但自然干燥粉比热风干燥粉具有更好的起泡能力和泡沫稳定性；微波干燥粉比热风干燥有较多的淀粉发生糊化，表现在具有较低的峰粘度、崩解值和回复值，其吸水能力较热风干燥粉大，但起泡能力、泡沫稳定性和复水成泥后的一些质地特征值较热风干燥粉低。高温蒸后热风干燥粉的理化与功能特性与微波干燥粉类似，但有较高的崩解值和较低的回复值。从色泽来看，自然干燥和热风干燥粉比微波干燥和高温蒸后热风干燥的要白，而且有光泽。     

车辆越野行驶有关的沙漠沙土特性分析

运用试验分析方法对与越野行驶有关的沙漠沙土的物理特征、承载特性和剪切特性进行研究,分析载荷作用方式各含水量等对沙土承载特性和剪切特性的影响,为发展沙地高通过性车辆提供依据。     

储存方式对生物质燃料玉米秸秆储存特性的影响

为了解不同储存方式对农作物秸秆理化特性变化规律的影响,该文针对整株、打捆、粉碎3种预处理方式、且分别储存在露天、覆盖、密封条件下的秸秆进行为期5个月的试验研究。结果表明,粉碎秸秆的全水分、灰分较高,分别比整株与打捆秸秆高出约3.46%、3.83%与5.95%、4.62%;但挥发分较整株、打捆秸秆分别低5.81%、4.47%;密封储存全水分、灰分较露天、覆盖储存高,挥发分较露天、覆盖储存低。秸秆储存期间,温度平均值变化不明显,极差仅在3.24~3.71℃之间,温度最高值可达50℃左右,故应保持良好的通风。发热量与全水分呈负相关变化,与整株和打捆秸秆相比,粉碎秸秆发热量下降约1 000 k J/kg左右。秸秆长期储存时,应优先选择整株或打捆秸秆,露天和覆盖储存则需要进一步研究。     

气流粉碎对玉米淀粉结构及理化性质的影响

为研究气流粉碎对玉米淀粉结构及理化性质的影响,该文以普通玉米淀粉为原料,通过流化床气流粉碎处理,采用扫描电子显微镜、偏光显微镜、粒度分析仪、X-射线衍射仪、红外光谱仪、差示扫描量热仪、快速黏度分析仪等分析手段研究经微细化处理前后玉米淀粉颗粒形貌、晶体结构、热力学特性、糊化特性、溶解度和膨胀度、冻融稳定性、持水能力等结构及性质的变化。结果表明,微细化处理后,淀粉颗粒形变的不规则,粒径明显减小,中位径(D50)由14.37μm减小到5.25μm,偏光十字减少,相对结晶度由33.43%降低至15.46%,淀粉颗粒结晶结构被破坏,由多晶态向无定形态转变,粉碎过程淀粉无新的基团产生;热焓值、糊化温度均降低,热糊稳定性好;溶解度、膨胀度均升高,持水能力增加,冻融稳定性好,产生较好的热糊稳定性和冷糊力学稳定性,该研究为玉米淀粉的深度加工与应用提供了理论依据及技术支撑。