炭化温度对小麦秸秆炭化产率及理化特性的影响

研究了炭化温度对小麦秸秆生物炭产率及理化特性的影响,为小麦秸秆生物炭的制备及还田作用机制提供理论依据。通过低氧炭化法,以20℃/min的升温速度将小麦秸秆炭化至特定温度(100,200,300,400,500,600,700,800℃),然后对其炭化产率和理化性质(孔隙状况、全碳及无机碳含量、CEC含量、表面含氧官能团情况及p H值、FTIR)进行分析,结果表明,低温炭化时小麦秸秆生物炭呈酸性,400℃之后呈碱性;随热解温度的升高,小麦秸秆生物炭的炭化程度逐渐增大,100~400℃产率自91.32%降至18.52%;炭化过程中,小麦秸秆生物炭孔隙增加,结构疏松;比表面积、孔径和比孔容均表现出先增大后减小的趋势,且均在400℃时达到最大,分别为6.675 m2/g、13.992 nm、0.015 cm3/g;有机碳含量在200~400℃较高;CEC含量于400~800℃维持在较高水平,处于69.13~84.35 cmol/kg;FTIR和表面含氧官能团的结果显示,小麦秸秆生物炭的芳香化程度随着热解温度的升高而增大,结构也愈加稳定。小麦秸秆的制备以400℃左右的炭化温度条件较为理想。     

固废生物炭净化处理猪场废水研究初探

为了探索固废生物炭对集约化猪场废水的净化处理效应,选取玉米秸秆(CS)、松球(PC)、开心果皮(PS)、棕榈皮(PR)等4种不同农林固体废弃物生物质材料制取生物炭,处理编号分别为CS500、PC500、PS500、PR500、PR700,对其理化特性及对猪场废水的吸附净化效果进行了初步研究。结果表明,不同来源的生物炭材料组分存在一定差异,同时生物炭各组分含量还受裂解温度的影响,其中玉米秸秆生物炭CS500的C、K、Cu、Zn含量最高,棕榈皮PR500的N、P、Fe含量最高,而棕榈皮PR700的Ca、Mg含量和pH最高;5种材料对猪场废水都有一定的净化效果,其中化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)的吸附效果明显,最大吸附量分别为81.62、43.67、10.46mg/g,总磷(TP)效果不显著。综合考虑,CS500的吸附效果最优,对COD、NH3-N、TN、TP的吸附量分别为81.62、20.75、10.46、1.19mg/g。本研究对农林固废生物炭的吸附净水效应做了初步探讨,为进一步开发利用生物炭材料在污水处理工程中的应用提供科学参考。     

不同温度生物质炭复混肥对小白菜和樱桃萝卜产量及硝酸盐的影响

研发新型肥料,提高肥料利用效率,是现代农业长期面临的任务。将不同温度制备的玉米秸秆生物质炭与NPK化肥混合制造成生物质炭复混肥,并通过田间试验,比较生物质炭复混肥对小白菜和樱桃萝卜产量及硝酸盐含量的影响。结果表明：比起常规化学复混肥料,施用生物质炭复混肥,土壤有效磷、速效钾含量分别提高了14%~61%和3%~29%;小白菜生物量提高了21%~93%,N、K含量分别提高了3%~64%和39%~41%;樱桃萝卜生物量提高了20%~45%,但NPK含量没有显著差异(P>0.05);施用500℃下制备的生物质炭复混肥显著提高2种蔬菜硝酸盐含量,但远低于食用质量标准,并不影响蔬菜品质。总体看来,施用高温生物质炭复混肥,对于提高小白菜和樱桃萝卜产量的效果更为显著。     

微波裂解稻壳制备活化炭的工艺研究

为了推动生物质产业链,进一步开发生物质能,从而充分有效地利用农林有机废弃物,通过微波裂解稻壳制得稻壳炭,用化学活化法制备高品质的活性炭。采用碱溶法(NaOH)除去稻壳炭中SiO2,固体碳通过化学活化法来制备高质量活性炭。选取活化剂质量比、浸渍时间、活化温度、活化时间4个因素,每个因素三水平,通过正交试验对最佳活化剂制备活性炭的工艺条件进行优化,提高稻壳的综合利用率。以碘吸附值为主要品质衡量指标。通过单因素和正交实验确定最佳活化工艺条件为以氢氧化钠作为活化剂,炭碱比为1:2,活化温度为700℃、活化时间为2 h,浸渍时间为24 h,稻壳活性炭的碘吸附值为965.22 mg/g,超过了净水用活性炭的国家二级品指标,而亚甲基蓝吸附值为148.50 mg/g,达到了净水用活性炭的国家一级品标准。     

污泥生物质炭的碳、氮矿化特性及其对大棚番茄产量品质的影响

为了探讨污泥生物质炭碳、氮矿化规律和肥料效应,采用室内培养和大田设施番茄生产试验,研究了污泥生物质炭的碳、氮矿化特性及其污泥生物质炭对作物产量、品质与肥料利用率的影响。结果表明,在有机碳（或氮）施用量相同条件下,污泥生物质炭的CO2-C矿化量显著低于牛粪生物堆肥(P<0.05),培养21周的污泥生物质炭的碳矿化率仅为牛粪生物堆肥的13.7%。污泥生物质炭处理的土壤氮素平均矿化量显著高于牛粪生物堆肥处理,培养21周污泥生物质炭和牛粪生物堆肥氮素平均矿化率分别为6.9%、1.0%。在较高肥力水平的设施土壤上施用污泥生物质炭或污泥生物质炭,与化肥配施对番茄果实和生物总产量的肥效与等养分量的牛粪生物堆肥和化肥相当,不会降低番茄的营养品质和风味品质,对番茄硝酸盐和亚硝酸盐含量的安全品质影响风险较小。施用污泥生物质炭各处理的氮、磷、钾肥利用率均低于单施牛粪生物堆肥处理,但在不影响作物产量和品质的条件下,对提高设施土壤肥力十分有利。     

生物质炭的土壤效应研究综述

研究旨在探讨生物质炭添加到土壤中后对土壤理化性质、土壤菌根真菌以及植物的影响,为改善土壤性质提供有效途径。基于国内外对生物质炭的研究成果,本文主要对生物质炭的土壤效应进行研究,系统阐述了生物质炭的作用及添加到土壤后存在的问题,并分析了土壤理化性质、土壤菌根真菌、植物对添加生物质炭的反应,研究结果表明：生物质炭含碳量高,呈碱性,具多微孔结构,比表面积大,表面具丰富官能团,阳离子交换能力强,添加到土壤之后可以增加土壤容重和土壤持水量,提高土壤孔隙度,改变土壤团聚体分布,提高土壤的pH值,增加土壤有机质的含量并减少土壤养分的淋溶,使得土壤理化性质得到改变同时对土壤菌根真菌的生长和定殖有促进作用,并间接影响植物生长发育。生物质炭作为一种古老而新型的生物质材料,在改善土壤结构,促进植物生长等方面均有优越表现,充分了解和认识生物质炭的特性,使生物质炭在营造绿色可持续发展生态环境任务中大显身手。     

工厂化杏鲍菇菌渣生物炭制备及质量评价

为了更好地利用菌渣制备稳定、优质的生物炭，以12种不同原料配方工厂化杏鲍菇菌渣为材料，建立高温裂解生物炭制备工艺，利用孔雀石绿吸附能力对生物炭进行快速质量评价。12种菌渣理化性质表现出一定差异。以X₀组菌渣为材料，12种处理炭得率为26.00%~47.17%，且随着温度升高而降低。综合炭得率、孔雀石绿吸附率和能耗，确定400℃、2.5 h为菌渣生物炭最适制备条件。以该条件制备的11种菌渣生物炭各组间炭得率无显著差异，对400 mg/L孔雀石绿2 h吸附率均达到95%以上，表明具有良好的孔隙度和吸附效果。本研究建立了一种菌渣生物炭制备工艺和评价方法，为工厂化菌渣生物炭化利用提供理论和实践依据。     

微波裂解稻壳制备生物质油的工艺研究

近年来生物质能逐渐兴起,因此生物质的热解也受到了越来越广泛的关注。为了充分利用生物质废弃物,提供制备可再生新能源的新途径,通过采用微波快速裂解的技术,以稻壳为原料,通过微波裂解技术制备生物质油,结果表明稻壳在微波裂解温度为600℃,微波功率为2 kW,微波吸收剂用量为3%,微波时间为5 min的条件下,生物质油的得率最高。由此可知稻壳可以通过微波裂解技术制备生物质油。     

城市污泥农用处置研究进展

城市污泥的处置方式主要有农业利用、陆地填埋、焚烧和排海。城市污泥中含有大量的植物营养元素,其土地利用能改善土壤的理化性质,提高作物产量,减少污泥对环境的二次污染,从而实现污泥的资源化、无害化、稳定化和减量化处置目标。虽然城市污泥中含有重金属等有害物质,但大量研究表明,经过无害化处理的城市污泥适量施用不会对土壤环境和作物品质造成影响。城市污泥的农林利用已成为最具潜力的污泥处置方式。     

越南广宁省水稻废弃物生产生物质炭的潜力分析

随着农业的发展,越南秸秆资源总量不断增加。但秸秆资源综合利用程度较低,产业化发展滞后,秸秆焚烧而引发的环境问题日益突出。近年来,高温热裂解生物质炭化与生物质农业应用成为秸秆资源化的新方向。笔者以越南广宁省为研究对象,通过随机走访农村并发放调查问卷,采集农业废弃物利用信息,特别是资源化利用中存在的实际问题,进而采用成本效益分析方法估算农户规模水稻秸秆生产生物质炭的经济效益。结果表明:农户秸秆炭化收益最高可达1275元/(hm2·a),生物质炭的碳交易收益可达117元/(hm2·a)。笔者还分析了农业废弃物制成生物质炭对环境和社会的效益,以期为越南乃至东盟国家秸秆炭化的资源化利用提供科学依据与生物质炭产业发展的参考。     

辣木籽壳生物炭对溶液中Cu2+的吸附性能研究

为探究辣木籽壳生物炭对Cu²⁺的吸附性能,以辣木籽壳为原料,1000℃热解、KOH改性制备生物炭,采用平衡吸附法研究改性前后生物炭对Cu²⁺的吸附机理。结果表明：当pH 7.0时,加入同样量的辣木籽壳生物炭,改性后辣木籽壳生物炭对Cu²⁺的吸附效果优于改性前。吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型。造成这种吸附差异的原因与生物炭的比表面积、孔隙结构和芳香结构以及SiO₂含量有关。综上所述,所制备的辣木籽壳生物质活性炭在一定范围内对Cu²⁺有良好的去除作用。     

茶渣制备的生物质炭对重金属镍的吸附研究

为了寻找有效治理重金属镍污染的方法,明确茶渣基生物质炭的吸附能力和机理,本研究通过扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分析仪和Zeta电位对茶渣基生物质炭(TBC-700)进行表征及机理探究,用紫外分光光度计对吸附过程进行测定。结果表明：合成的TBC-700具有较疏松的孔状结构,其对镍的吸附过程更符合准二级动力学模型(R²>0.99)和Freundlich吸附等温线模型(R²>0.95)。TBC-700对镍的吸附存在多分子层吸附,去除率达42.91%,平衡时最大吸附量可达584.58 mg/g;TBC-700吸附重金属镍后在500 mg/L KH₂PO₄溶液中解吸率达62.33%,具有一定的循环吸附能力。     

光质对番茄果实表面光系统活性的影响

以保罗塔番茄果实为试材,采用叶绿素成像荧光仪(MINI-IMAGING-PAM)测试分析了蓝(453±2)nm、绿(519±2)nm、红(623±2)nm 3种光质对番茄果实表面光化学活性的影响。结果表明:随着光强的增加(200～2 500μmol/(m.2s)),蓝光和红光处理番茄果实表面光系统Ⅱ(PSII)最大光化学量子产量Fv/Fm、PSII实际量子产量Y(Ⅱ)、电子传递速率ETR和PSII天线转化效率Fv’/Fm’均呈"S"型下降趋势;光系统间激发能分配不平衡偏离系数β/α-1急剧上升,反映出高光强导致光系统间激发能分配的不平衡,PSⅡ和PSⅠ间线性电子传递的协调性降低;而绿光处理番茄果实表面叶绿素荧光参数相对来说变化不大,可能是绿光减少了叶绿素对光能的过度吸收,使得光抑制程度较轻;蓝光处理番茄果实表面Fv/Fm、Y(Ⅱ)、ETR和Fv’/Fm’均小于红光和绿光处理,并且随着光强的增加这种差距越来越明显,表明蓝光对光抑制更敏感,更容易受到强光胁迫的影响;另外,当光强为200～1 000μmol/(m.2s)时,番茄果实表面Fv/Fm、Y(Ⅱ)和Fv’/Fm’值红光>绿光,超过1 000μmol/(m.2s)时,则绿光>红光,反映出绿光处理番茄果实适应强光的能力较强。     

Thermogravimetric study on the pyrolysis performance and its impactfactors of several kinds of typical industrial sludge

Thermogravimetric analysis is used to determine the pyrolysis performance of three types of industrial sludge and their mixed samples at different pyrolysis temperature,sample diameter,heating rate,pyrolysis pressure and adding different metal element compounds.At the same time,the pyrolysis mechanism equations and pyrolysis reaction parameters are obtained.The results indicate that the pyrolysis temperature,sample diameter,heating rate,pyrolysis pressure play an important role in the pyrolysis process for industrial sludge.The metals element compounds can improve the pyrolysis performance of industrial sludge.The pyrolysis reaction progression is respectively 1,1.5,and 2.0 in low,medium and high temperature segment for three types of industrial sludge,the pyrolysis character of mixed sludge isn't obviously changed.The pyrolysis characters of the industrial sludge are alike as the coal residue,the activation energy and the frequency factors are smaller at the initial pyrolysis process,they are increased with the increase of the pyrolysis temperature.The activation energy and the frequency factors are enhanced at the end of pyrolysis.     

牛粪生物质炭基肥对青稞生长、产量及氮素利用的影响

为探讨不同配比的生物质炭基肥料对青稞生长、产量和氮素利用的影响。以牛粪为研究对象,在限氧条件下经高温热解炭化制成生物炭,将生物质炭与一定比例的化学肥料混合,制成生物质炭基肥料。研究表明,随着碳化的进行,牛粪中的全氮和有机质（有机碳）含量降低,材料的碳氮比也随之降低,而全磷、全钾的含量升高;增施牛粪生物炭,青稞叶片中叶绿素含量升高,促进作物对肥料中养分的利用,进而利于青稞生长,草木灰与化肥配施的叶片叶绿素含量最高;不同处理籽粒产量之间的差异达到极显著;化肥施入量减少至70%,牛粪生物炭施入量30%时,籽粒产量最高,达到4830.75 kg/hm²,高于有机肥、草木灰与化肥配施和羊粪的处理（较对照增产13.88%）;22500 kg/hm²羊粪处理的秸秆产量最高;同等氮输入条件下,减少化肥施用量,增加生物炭,可以提高氮素利用效率。     

核桃壳基生物质炭的制备工艺及其性能的研究

为了优化生物质炭制备工艺,得到高性能、低成本的生物质炭产品。笔者以核桃壳为原料,分别考察了炭化温度、活化剂种类、活化时间、活化温度、活化剂浓度对生物质炭得率、碘值、亚甲基蓝值的影响,并对炭化与活化后的产物进行对比。结果表明：活化剂种类是影响生物质炭性质的主要因素,最优工艺条件是以磷酸为活化剂,液固比为2:1,活化剂浓度为50%,活化温度为400℃,活化时间为120 min,其产物具有发达的孔隙,高比表面积和完好的整体结构,碘吸附值为1574.8 mg/g,亚甲基蓝吸附值为120 mg/g。     

CO2浓度增加对小麦和玉米品质影响的实验研究

通过3种CO2浓度(700×10-6、 500×10-6、 350×10-6) 模拟实验表明： CO2浓度增加使小麦籽粒的蛋白质、 赖氨酸、 脂肪含量增高, 淀粉含 量下降, 品质得到提高; 玉米则相反, 其蛋白质、 赖氨酸、 脂肪含量随CO2浓度升 高而减少, 淀粉含量略有增高, 品质有所下降。 700×10-6的小麦籽粒粗蛋白、 赖氨酸、 粗脂肪、 粗淀