碳酸钾添加比例对玉米秸秆生物炭表面特性的影响

在600 oC的热解温度下通过添加不同比例的碳酸钾制备活性生物炭。对比分析了碳酸钾活化生物炭（KBC）和普通生物炭（BC）的特性,包括生物炭红外光谱特征、表面官能团、比表面积和孔径分布及吸附动力学过程等。结果表明,经碳酸钾活化的生物炭比表面积大为提高,最高达到566 m2?g-1（KBC-2-600）,而普通生物炭（BC600）的比表面积仅为86.8 m2?g-1,KBC600系列的介孔孔容和微孔孔容均显著的高于BC600,介孔孔容平均扩大了16倍,微孔孔容平均扩大了4倍,同时提高了微孔率。经碳酸钾活化的生物炭表面官能团的数量和饱和度发生改变,在1 256 cm-1～3 414 cm-1处,官能团的总体含量均低于普通生物炭,酯类羰基消失,形成氢键的能力减弱,非饱和醚类增加,芳香性和非极性提高,此表面特征更有利于吸附非极性芳香类污染物。对萘吸附的动力学实验表明,BC600和KBC-4-600均适合拟二级动力学模型拟合,经碳酸钾活化后,生物炭的吸附性能提高,颗粒内扩散模型拟合结果表明,经碳酸钾活化后,生物炭内部孔隙复杂程度和数量均得到提高。碳酸钾活化的生物炭表面性质优良,作为高效吸附剂用于修复非极性芳香类污染有很大潜力。     

不同温度花生壳生物炭孔隙特征及其差异

为评价花生壳生物炭农业与环境领域应用价值与潜力,该研究分别在100~800℃条件下制备花生壳生物炭,测定其孔隙参数,以期了解花生壳生物炭在不同热解温度条件下的孔结构变化规律。结果表明,在100~500℃条件下制备的花生壳生物炭以中孔和大孔为主,其吸附解析等温线为Ⅱ类吸附等温线,迟滞回线属于H3型,孔隙结构主要由狭缝孔构成;600~800℃条件下制备的生物炭以微孔为主,其吸附解析等温线为Ⅰ类吸附等温线,迟滞回线属于H4型,孔隙结构主要是锥形孔。当热解温度从100℃上升至600℃过程中,BET比表面积、比孔容均呈上升趋势,同时t-Plot微孔比表面积、t-Plot微孔孔容、中孔比表面积、中孔孔容也均在600℃时基本达到最高水平。花生壳生物炭的孔径分布随温度的变化非常明显,孔峰主要在3~5 nm处,100~600℃条件下峰值表现为升高趋势,600~800℃条件下峰值逐渐降低,与比表面积分布图结果相一致。花生壳生物炭孔隙表面分形维数D1和体积分形维数D2均在600~800℃条件下水平较高,高热解温度导致孔隙结构的复杂程度有所增加,生物炭表面更加粗糙。根据花生壳生物炭在不同热解温度条件下的孔结构变化规律,为花生壳生物炭制备及应用提供参考依据,有利于实现花生壳综合高效利用。     

柠条生物炭对土壤中敌草隆的吸附性能

以柠条为原料,分别在200、300、400℃和600℃进行炭化处理制备柠条生物炭,分析柠条粉末和生物炭的组分,用扫描电镜观察柠条生物炭的形貌,比表面积分析仪绘制柠条生物炭的吸附等温线,研究柠条生物炭的孔容、孔径以及比表面积等结构参数。使用土柱实验装置将柠条生物炭与土壤混合,通过淋溶试验检测柠条生物炭对土壤中的除草剂敌草隆的吸附效能。结果表明,柠条炭化的吸附等温线属于典型的Ⅰ型吸附线,随着炭化温度的升高,柠条生物炭的炭得率不断降低,在600℃进行炭化处理可以得到44.71%的柠条生物炭,其比表面积可达到187.56 m2·g~(-1),平均孔径4.83 nm,微孔体积占总孔体积的52%。土壤中添加1%的柠条生物炭就可以对土壤中的敌草隆产生显著吸附效果,添加3%的柠条生物炭可以获得最佳的经济效益。     

互花米草厌氧发酵渣活性炭的制备表征及吸附性能研究

利用废弃物互花米草厌氧发酵渣为原料,以H3PO4为活化剂,于N2保护下,在不同的活化温度（400~700℃）和剂料质量比（0.5~3.0）条件下制备活性炭,以低温液氮（N2/77.4 K）吸附测定活性炭的比表面积、孔容及孔径分布,以FTIR、pHPZC测定分析活性炭表面化学性质;以亚甲基蓝为特征污染物,考察所制备的活性炭成品的吸附能力。结果表明,随着剂料质量比的增大,活性炭孔径分布变宽,中孔所占比例增大;在所考察的活化温度范围内,活性炭N2吸附容量大小与BET比表面积呈现相同的趋势。活化温度为500℃、剂料质量比为2.0条件下所制备的活性炭对亚甲基蓝的吸附性能良好,最大吸附容量可达243.90 mg.g-1,符合Langmuir吸附等温模型。亚甲基蓝Langmuir最大吸附容量与活性炭BET比表面积存在一定的线性关系。该活性炭制备方法为互花米草厌氧发酵渣的综合利用找到了新的途径。     

田间老化生物质炭结构表征及吸附铵态氮效应

为探讨田间自然老化生物质炭对土壤铵态氮持留性能的影响机制，通过田间原位埋置尼龙袋法和室内批量平衡吸附试验，采用场发射扫描电镜、BET比表面、差热与热重等分析技术，研究田间自然老化1年（A1）、2年（A2）和3年（A3）的生物质炭的表面结构特征等理化性质的动态变化及其对铵态氮吸附效应的影响。研究结果表明，田间自然老化3年的生物质炭表面孔隙结构塌陷明显，随着田间老化时间增加，生物质炭的BET比表面积、总孔容、介孔孔容与平均孔径增加，而微孔表面积减少，与新鲜生物质炭（A0）相比，A3处理生物质炭的BET比表面积、总孔容和平均孔径分别增加18.93%、42.31%和20.71%，微孔表面积减少26.17%；碳和氮元素含量分别增加7.92%和95.61%，生物质炭的芳构化程度有所降低，热稳定性下降。随着田间老化时间的增加，生物质炭对铵态氮吸附量明显减少，吸附量大小为A0> A1> A2> A3，但生物质炭依然保持较强烈的吸附性。批量平衡吸附试验表明准二级吸附动力学与Langmuir模型能更好地拟合生物质炭对铵态氮的吸附过程，揭示了生物质炭对铵态氮的吸附机制主要为单分子层化学吸附...     

炭活化一步法制备豆渣基极微孔活性炭

鉴于以含氮生物质为原料,采用炭化碱活化两步法制备掺氮活性炭的工艺较长,该研究以大豆渣为原料,K2CO3为活化剂,尝试采用炭活化一步法制备含极微孔的掺氮活性炭,并考察活化温度对活性炭化学组成、孔结构及低压CO2吸附性能的影响。研究表明,该方法可用于制备富含极微孔的掺氮活性炭。当活化温度从560℃升高到650℃时,1)活性炭的氮元素皆均匀分布在体相及表面,其质量分数(4.1%~4.4%)变化不大,而其化学状态发生变化;2)比表面积、总孔容、微孔孔容均呈单调递增,但极微孔孔容先增大后减小。活化温度为600℃的样品,极微孔孔容较大(0.13 m L/g),极微孔主要集中在0.42~0.70 nm,微孔孔容、总孔容、比表面积分别为0.40 m L/g、0.43 m L/g、948 m2/g。该样品在10 k Pa、0℃下的CO2吸附量达1.94 mmol/g,CO2/N2表观选择性为41.6,说明它对低压CO2能同时展现出较高的吸附量及表观选择性。该研究为含氮活性炭的便捷制备提供了参考。     

二氧化硫高分子吸附剂的研制

本文研制一种新型高分子吸附剂,以丙烯腈,苯乙烯为共聚单体,二乙烯基苯为交联剂,在引发剂,致孔剂,分散剂存在下进行致孔悬浮交联共聚,其产物再经高温处理,誓由晟多孔网络碳化树脂,通过扫描电镜观察到树砩内部微观结构变化;经性能检测能很好的吸附二氧化硫气体。重点考察了引发剂,致孔剂,分散剂,水油比对该产品吸附的影响。     

改性微-介孔催化剂的制备及其催化生物质热解制备芳烃

采用K2CO3对HZSM-5催化剂进行处理,制备微孔-介孔多级孔HZSM-5催化剂,研究了碱液浓度(0.2~0.6 mol/L)对制备多级孔催化剂及其多级孔催化剂对催化生物质热解制备芳烃的产率以及选择性的影响规律,同时采用比表面积和孔径分布仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱、扫描电镜、化学吸附仪、傅里叶红外光谱仪、热重分析对催化剂进行了表征,结果表明：碱处理后催化剂依然保持MFI结构,在脱除分子筛中非骨架硅的同时,产生介孔结构,随着预处理浓度的增加,介孔含量增加,晶内介孔的利用率以及分子筛的扩散性能增加,但使总酸量降低,同时,改性催化剂可以明显的提高木质素来源的生物质热解产物芳烃的产率（67.75%～82.81%）降低焦炭的生成（31.26%～28.06%）,提高生物油中萘族产物（甲基萘以及二甲基萘）的选择性,使C10+以上芳烃含量增加,当采用0.5 mol/L的K2CO3处理时,单环芳烃质量分数最高为82.81%,而焦炭质量分数最低为28.06%。     

纳米SiO2/氨基淀粉黏合剂秸秆炭的结构及除磷特性

将秸秆粉用氨基淀粉黏合剂均相包覆,并掺杂纳米二氧化硅(nano SiO_2),采用原位发泡、炭化处理技术制备成纳米SiO_2/氨基淀粉黏合剂秸秆炭(掺杂纳米SiO_2秸秆多孔颗粒炭,nano SiO_2/AR-biochar)。通过透射电镜(transmission electron microscope,TEM)、热稳定性(thermogravimetry,TG)、扫描电镜-能谱扫描(scanning electron microscope-energy dispersive spectrometer,SEM-EDS)、比表面积与孔分析(Brunauer,Emmett and Teller,BET)、氮气吸附和压缩测试等技术手段对nano SiO_2/AR-biochar的孔结构特征、比表面积、微观形貌及压应力进行系统表征,并研究了nano SiO_2/AR-biochar对磷酸根吸附过程等温线及动力学模型。结果表明,掺杂nano SiO_2/AR-biochar孔结构分布匀称、比表面积大幅改善;TEM和SEM发现,掺杂nano SiO_2秸秆多孔颗粒炭材料的表面可形成类似海绵絮状结构,为炭材料提供较高的吸附位点;掺杂nano SiO_2可显著提高炭材料的机械压缩性能,当掺杂量为秸秆粉质量的6%时,压缩强度由3.89 MPa增加到7.96 MPa,增幅达104.6%。由于纳米SiO_2的掺杂,nano SiO_2/AR-biochar具有了更强除磷效果,且吸附过程符合准二级动力学模型,在短时间内(5 min)其吸附率可高达18.42 mg/g,体现了该掺杂纳米二氧化硅秸秆多孔颗粒炭具有良好的除磷特性。     

阴离子交换树脂固定化果胶酶及其酶学性质的研究

以阴离子交换树脂为载体,戊二醛为交联剂,对果胶酶进行先吸附后交联的固定化,研究吸附温度、吸附pH值、吸附时间、加酶量、戊二醛浓度、交联温度、交联时间对果胶酶固定化效果的影响,同时对固定化果胶酶的特性进行了研究。研究表明,最佳固定化条件为:温度40°C,pH 5.5,固定化6 h,加酶量0.75 mL/g树脂(浓度为1%酶液),戊二醛交联浓度0.1%,交联温度4°C,交联时间4 h。酶学特性研究表明,固定化果胶酶在最适温度60°C,最适pH 4.0下具有较好的操作稳定性。     

不同热解温度制备的烟秆生物炭理化特征分析

分别对100 ~ 800 ℃下于马弗炉中低氧炭化制备的烟秆生物炭进行研究,分析其基础理化性质的变化。结果表明,烟草秸秆生物炭微量元素含量在热解温度为100 ~ 400 ℃时呈逐渐上升的趋势,在400 ~ 500 ℃时较为稳定;大量元素含量增加;C含量和N元素含量在100 ~ 300 ℃时逐渐增加,在400 ~ 800 ℃时先增加后下降,C/N在300 ~ 500 ℃时较为稳定。随着热解温度的升高,烟草秸秆生物炭表面水分子、甲基和亚甲基等官能团减少,C＝C含量逐渐增多;烟草秸秆生物炭的BET比表面积、孔径、比孔容均在400 ~ 500 ℃时较大。烟草秸秆生物炭的中孔较多,孔隙内部特征多为墨水瓶状孔。热解温度为400 ~ 500 ℃时,烟杆生物炭大量和微量元素含量相对较高,C/N较为稳定,孔隙结构最为复杂。     

Chemical reactions in cottonseed protein cross-linking by formaldehyde, glutaraldehyde, and glyoxal for the formation of protein films with enhanced mechanical properties

Amino acids involved in cottonseed protein cross-linking by formaldehyde, glutaraldehyde, and glyoxal during protein film formation were identified by an original technique. The entire HPLC amino acid profile (after acid hydrolysis) was studied, along with variations in reactive lysine contents, in films cross-linked or not with increasing quantities of formaldehyde, glutaraldehyde, and glyoxal. This strategy highlighted the formation of acid-resistant lysine derivatives that a simple reactive lysine determination would not have detected. The results-which agree with previously published data-enhance the overall understanding of cross-linking activities that occur in aqueous alkaline solutions during the formation of protein films made with cottonseed flour. Lysine was found to have a key role in protein cross-linking by dialdehydes, with the involvement of tyrosine in the presence of formaldehyde and of arginine in the presence of glyoxal. These results could provide valuable chemical tools for adjusting the mechanical properties of cottonseed protein films.     

蛋白水解物改性脲甲醛缓释肥的结构及氮素释放特征

针对脲甲醛养分释放与作物生长曲线不匹配的问题,该研究采用蛋白水解物来改善脲甲醛的氮素释放率。土柱淋洗结果表明,蛋白水解物降低了脲甲醛初期的氮素释放率,加快了脲甲醛在后期的氮素释放率。在当量尿素与甲醛的摩尔比为1.2时,蛋白水解物水解度越小,氮素释放率越快。到第7周,蛋白水解物改性脲甲醛的氮素释放率和未改性的脲甲醛相比,氮素释放率提高了58.9%。采用傅里叶红外光谱、X射线衍射、热重和扫描电镜分析了蛋白水解物和蛋白水解物改性脲甲醛的结构,发现:蛋白水解物的活性基团能够与甲醛反应,并与尿素聚合,以嵌段的方式引入到脲甲醛的分子结构中;蛋白水解物水解度越低,改性脲甲醛结晶度降低的越多;和未改性的脲甲醛相比,改性的脲甲醛的最大分解温度有所降低,并且改性后的脲甲醛疏松多孔。因此,可以通过蛋白水解物的水解度来调控改性脲甲醛的氮素释放率,进而适应不同作物的生长周期,提高氮肥的利用率。     

Heat-induced soy-whey proteins interactions: formation of soluble and insoluble protein complexes

The aggregation behavior during heating of a solution containing soy protein and whey protein isolate (WPI) was studied using rheology, confocal microscopy, gel filtration, and electrophoresis. Soy/WPI mixtures formed gels at 6% total protein concentration with a high elastic modulus (G') and no apparent phase separation. The ratio of soy to WPI was fundamental in determining the type of network formed. Systems containing a high soy to WPI ratio (>70% soy protein) showed a different evolution of the elastic modulus during heat treatment, with two apparent stages of network development. Whey proteins formed disulfide bridges with soy proteins during heating, and at low ratios of soy/WPI, the aggregates seemed to be predominantly formed by 7S, the basic subunits of 11S and beta-lactoglobulin. Size exclusion chromatography indicated the presence of high molecular weight soluble complexes in mixtures containing high soy/WPI ratios. Results presented are the first evidence of interactions between soy proteins and whey proteins and show the potential for the creation of a new group of functional ingredients.     

氮磷硫共掺杂生物质基多孔炭的制备及其电化学性能

为了提升农林废弃物在储能领域的高附加值利用，该研究以杉木屑为原料，磷酸三聚氰胺为磷、氮源，基于冷冻NaOH/硫脲体系溶解木质原料中纤维素，通过一步热解制备氮、磷、硫共掺杂多孔炭，并考察活化温度、NaOH/杉木屑质量比和冷冻条件对多孔炭结构及电化学性能的影响。通过X射线光电子能谱（XPS， X-ray photoelectron spectroscop ）和比表面积分析仪（BET，Brunauer-Emmett-Teller）研究多孔炭的表面结构和孔隙结构；采用循环伏安（CV，cyclic voltammetry）、恒流充放电（GCD，galvanostatic charge/discharge）和交流阻抗（EIS，electrochemical impedance spectroscopy）等测试手段表征其电化学性能。研究结果表明：随着活化温度和NaOH/杉木屑质量比的增加，多孔炭的表面积、全孔孔容和比电容呈现先增加后减小的趋势；冷冻条件和磷酸三聚氰胺的加入可以增加多孔炭的比表面积和全孔孔容，提升电化学性能。当活化温度900 ℃，NaOH/杉木屑质量比为1.2时，制备的氮、磷、硫共掺杂多孔炭的比表面积为2 048 m²/g，全孔孔容为1.655 cm³/g，介孔率为99.7%，氮、磷、硫的含量为3.41%、0.29%、1.40%。三电极体系下、6 mol/L KOH电解液中，当电流密度0.5 A/g时，比电容可达261 F/g。用NPS-900-1.2组装的对称超级电容器5 A/g电流密度条件下，比电容值为108 F/g，循环5 000次后库伦效率接近100%，电容保持率为92%。对称的超级电容器功率密度为248 W/kg时，能量密度可达17.2 Wh/kg。该研究为农林废弃物制备高性能超级电容器提供了参考依据。     

Development and characterization of films based on chemically cross-linked gliadins

The aim of the present work has been to study the possibility of obtaining modified gliadin films with improved water resistance and mechanical properties by means of promoting intermolecular covalent bonds between polypeptide chains. Prior to casting films, formaldehyde, glutaraldehyde, and glyoxal were used to cross-link proteins at concentrations ranging from 1% to 4% (grams per 100 g of protein). Mechanical properties (tensile strength and elongation at break), water vapor permeability, moisture sorption isotherms, and optical properties of the films produced were evaluated as a function of the cross-linker used. Experimental results showed that some properties of gliadin films were considerably modified. Cross-linking improved the water resistance of films, avoiding their disintegration. Their water barrier properties were also enhanced, but their moisture sorption properties remained unchanged. Formaldehyde imparted greater mechanical strength to films than glutaraldehyde or glyoxal, increasing tensile strength values 10-fold. Addition of the cross-linkers at concentrations in excess of 2.5% did not further improve the mechanical or barrier properties. However, modification with glutaraldehyde or glyoxal imparted an increasingly yellowish tint to the films.     

水分处理对专用型小麦后期氮积累及子粒蛋白质含量的影响

采用盆栽方法研究了水分处理对专用小麦各营养器官氮含量积累、运转和子粒蛋白质的影响。结果表明，在不同的水分处理中，开花后随着时间的推移小麦叶鞘和茎中氮含量逐渐降低，而根中氮含量先下降后上升。（1）80％FC提高了各专用小麦叶鞘氮含量；豫麦34茎中氮含量在各处理下差异不大，豫麦49在60％FC下提高茎中氮含量，豫麦50茎氮含量在40％FC下最高。（2）各营养器官氮转运量品种间表现为豫麦50〉豫麦49〉豫麦34，各品种间不同水分处理下各营养器官氮转运量均为80％FC〉60％FC〉40％FC。（3）各品种叶鞘氮转运效率为80％FC〉60％FC〉40％FC；但不同品种间各水分处理下茎氮转运效率因存有差异，豫麦34为：40％FC〉60％FC〉80％FC，豫麦49为：60％FC〉40％FC〉80％FC，豫麦50为：60％FC〉80％FC〉40％FC。（4）各营养器官及总转运氮对籽粒的贡献率为80％FC〉60％FC〉40％FC，各品种器官转运量和贡献率均为：叶鞘〉茎，器官转运效率为：茎〉叶鞘。（5）对豫麦34，蛋白质含量和产量均以60％FC为好，且蛋白产量达显著性差异；豫麦49和豫麦50，蛋白质含量以40％FC最高，蛋白质产量以80％FC最高。豫麦49差异均达到显著水平，豫麦50蛋白质产量达极显著水平。     

超高压增大食品物料的导热系数

食品物料在超高压下的导热系数是研究超高压加工过程中传热与温度变化的必要参数,但有关超高压下食品物料的导热系数数据和测量方法还十分缺乏。该文基于线热源法设计了适用于超高压力环境下食品物料导热系数的测量探针和聚甲醛样品容器,利用1.5%琼脂凝胶对热探针在25℃不同压力下(0.1~400 MPa)进行标定试验,结果表明测量值与纯水导热系数的参考值非常接近且呈良好的线性相关关系(R2=0.9997),据此得到探针的标定系数为0.9944。在25℃测量了蛋清、蛋黄、火腿肠和奶油在0.1~400 MPa压力下的导热系数值。结果发现:在25℃条件下,超高压下食品物料的导热系数较常压下均有一定程度的增大(最大达到28%),且有随压力增大而增大的趋势;一定压力条件下,食品物料的导热系数随着含水量的增大而增大。建立了25℃条件食品物料在一定压力范围内(0.1~400 MPa)导热系数预测的经验公式,对研究的几种食品物料拟合得到的方程回归系数在0.91以上。     

Characterization of beta-conglycinin and glycinin soy protein fractions from four selected soybean genotypes

The beta-conglycinin and glycinin fractions of soy protein were isolated from Macon, Ohio FG1, Enrei, and IL2 genotypes that were grown under the same environmental conditions. The soy protein fractions were evaluated to determine whether chemical composition and gel-forming properties were related. Amino acid analyses suggested that the hydrophobic residues may be the primary cause of differences in soy protein gel characteristics as the storage moduli increased with higher percentages of hydrophobic residues. Reversed-phase high-performance liquid chromatography profiles revealed variations in the composition of each fraction that corresponded to differences observed among the storage moduli. The gel-forming properties may be related to more than just protein content, such as the amount and type of amino acid in the fraction.     

HZSM-5和MCM-41分子筛催化剂比例对油菜秸秆热解的影响

选取油菜秸秆为原料,利用不同比例均匀混合的HZSM-5/MCM-41进行在线催化热解油菜秸秆制备生物油试验,根据生物油有机相的理化特性、FT-IR、GC-MS分析和催化剂的BET分析结果,研究HZSM-5与MCM-41的混合比例对生物油品质的影响规律.结果表明随着混合催化剂中MCM-41质量分数的增加,生物油有机相产率、密度、运动黏度及O质量分数先减少后增加,C质量分数及高位热值先升高后降低,1,8-二甲基萘、对二甲苯、甲基萘等芳香烃类物质的选择性呈现先增加后减少的变化趋势,生物油有机相中羰基类物质的质量分数先减少后增加,酸性物质持续减少.当HZSM-5与MCM-41以1∶1混合时,生物油产率为18.68％,高位热值高达34.31 MJ/kg,生物油中烃类物质的质量分数为53.83％,羰基类物质的质量分数为6.35％.混合催化剂活性随MCM-41质量分数增加逐渐提高,当MCM-41质量分数超过50％时,混合催化剂的催化活性趋于稳定.