不同农作物秸秆生物炭性质及其对重金属铅的吸附特性研究

以大豆秸秆、高粱秸秆为原料,在350、500、650℃条件下,限氧控温制备生物炭,探讨不同类型生物炭性质及其对溶液中重金属Pb2+的吸附特性;利用2种等温吸附模型(Langmuir、Freundlich模型)研究了不同类型生物炭对Pb2+的吸附行为。结果表明:不同热解温度下的大豆、高粱生物炭,其灰分、挥发分及固定碳存在一定的差异性;随着热解温度的升高,生物炭对Pb2+的吸附性能增强。大豆生物炭对Pb2+的吸附量明显大于高粱生物炭;采用Langmuir和Freundlich分别对吸附数据进行拟合,两种生物炭的吸附行为更符合Freundlich模型,且属于线性等温吸附。     

红缨子高粱秸秆系数和收获指数的研究

世界三大著名蒸馏酒之一贵州茅台属于酱香型白酒,酿造酱香白酒主要原料的红缨子高粱种植面积正在逐年扩大,每年在收割高粱后,会产生巨量的高粱秸秆,其饲料化利用成为研究的热点。如何通过高粱量分析高粱秸秆的量,成为其饲料化遇到的首要问题,本文利用农作物秸秆系数和收获指数研究红缨子高粱籽与秸秆的关系,并结合饲料化对秸秆的要求,提出鲜秸秆系数的概念。研究发现:红缨子高粱的秸秆系数是0.99、收获指数是0.49、鲜秸秆系数是2.88,秸秆含水率为65.82%。结合鲜秸秆系数,推算仅贵州2019 年、2020 年、2021 年和2022 年新鲜秸秆量产生量达112.32 万吨、144 万吨、216 万吨和288 万吨之多,可见研究高粱秸秆饲料化任务之紧迫。     

山核桃、苔藓和松针基生物质炭对亚甲基蓝及刚果红的吸附性能研究

在600 ℃和无氧条件下热裂解制备山核桃木、苔藓和松针三种生物质炭,用于研究三种生物质炭吸附阴离子型染料刚果红及阳离子型染料亚甲基蓝的pH效应、吸附等温线和吸附动力学效应。结果表明,碱性条件下三种生物质炭对亚甲基蓝表现出较好的吸附绩效,而酸性条件更利于三种生物质炭对刚果红的吸附。染料的初始浓度效应研究表明,生物质炭能有效吸附亚甲基蓝、刚果红,且吸附等温线能较好地符合Freundlich方程。三种生物质炭对刚果红吸附容量均比对亚甲基蓝吸附容量高。三种生物质炭对亚甲基蓝和刚果红的吸附主要发生在1 h内,然后缓慢增加,经6 h左右达到吸附平衡,吸附过程均符合伪二级动力学模型。颗粒内扩散模型拟合结果表明,颗粒内扩散阶段是限制吸附速率的主要阶段。     

秸秆还田和灌溉制度对黑龙江省高粱产量及耗水规律的影响

为探究不同秸秆还田施用量和不同灌水量对高粱干物质积累量及耗水规律的影响,在黑龙江省哈尔滨市香坊区进行盆栽试验。本试验设置3个不同的秸秆还田施用量和3个不同灌溉下限,探究不同处理高粱干物质累积量、产量以及水分利用效率的差异。研究表明：在一定范围内,增加秸秆还田量、灌水量,能够促进高粱干物质积累,增加高粱的产量;当秸秆还田施用量为30g/盆,灌溉下限控制在70%最大田间持水量时,高粱干物质累积量、产量以及水分利用效率最高,该梯度水平是在秸秆还田管理模式下黑龙江省高粱生长发育的适宜梯度水平。     

高粱对盐渍土壤的盐离子吸附初探

为了研究高粱对盐渍土地的改良效应和盐渍土地上高粱秸秆离子的变化规律,在山西省清徐县盐渍土上和榆次区壤土上种植耐盐高粱‘晋甜杂3 号’和‘晋杂1401’,比较种植高粱前后0~20 cm土壤中的钠、钾、钙、镁、氯离子变化和收获期高粱秸秆中钠、钾、钙、镁离子变化。试验结果表明：在盐渍土壤上种植两个耐盐高粱品种,虽然秸秆产量下降,但是秸秆中离子含量保持稳定,可以在清徐盐渍土上正常生长;高粱在盐渍土壤上种植,0~20 cm土壤的电导率及已测的五种离子含量均减少,而且盐渍土的离子减少量显著高于在壤土。因此,盐渍土上种植高粱可以有效改良盐碱地,而且甜高粱秸秆产量还可以给农民增加经济效益。     

乙二胺改性花生壳对刚果红的吸附性能

以花生壳为原料,乙二胺为改性剂,制备了改性花生壳吸附剂,以其吸附染料刚果红,探讨改性花生壳加入量、吸附时间、温度、pH值等因素对吸附效果的影响。结果表明,乙二胺改性可显著提高花生壳对刚果红的吸附效果,当改性花生壳加入量为0.4 g、吸附时间为60 min、温度为35℃、pH值为2时吸附效果最佳,吸附过程符合Langmuir和Freundlich等温式。改性花生壳经NaOH再生后可重复使用。     

高粱秸秆预处理方法的研究进展

高粱秸秆是生物质能的最佳来源之一,因其产糖量高,被认为是发酵产乙醇的理想原料。高粱秸秆预处理技术一直备受研究者的关注,该文综述了高粱秸秆预处理方法的分类和技术特点,并展望了预处理方法面临的挑战和未来的发展方向。     

氨水低温冻融联合预处理对高粱 秸秆酶解产糖的影响

【目的】降低预处理成本、提高秸秆预处理后的酶解效果,模拟自然界低温环境并结合氨水对高粱秸秆进行预处理。【方法】通过单因素试验分别探究氨水低温冻融预处理中浸泡液的液固质量比、冷冻温度、冷冻时长、氨水质量分数对高粱秸秆酶解的影响,采用正交试验对预处理条件进行优化,对预处理前后高粱秸秆的成分采用范式法测定,物理化学结构用红外光谱和X射线衍射分析。【结果】单因素试验中,浸泡液的液固质量比、冷冻温度、冷冻时长和氨水质量分数在不同水平下均显著提高了高粱秸秆酶解还原糖的产量(P0.05)。正交试验最优预处理条件为浸泡液的液固质量比12,冷冻时长12 h,冷冻温度-10℃,氨水质量分数8%。相较于未进行预处理的秸秆,氨水低温冻融处理的秸秆半纤维素含量下降42.42%;木质素含量下降50.76%;秸秆的还原糖产量为302.87 mg·g-1,较未预处理组提高了80.34%;纤维素结晶度提高了57.02%。【结论】氨水低温冻融预处理能有效破坏高粱秸秆木质纤维素间原有的连接结构,溶解半纤维素,木质素的单体和聚合结构被破坏,提高了高粱秸秆的酶解还原糖得率以及纤维素结晶度。     

高粱和玉米秸秆腐解过程的红外光谱研究

作物秸秆分解受其物理、化学及生物等特点影响,同时也受土壤的微生物影响。以尼龙网袋法比较研究了玉米和高粱秸秆腐解对土壤微生物、调节C/N的响应,采用傅里叶变换红外光谱分析了不同腐解期各处理秸秆的结构变化特征。结果表明,高粱秸秆和玉米秸秆腐解过程中的官能团变化基本相似,在腐解过程中碳水化合物和糖类含量逐渐减少,氨基酸、有机酸等可溶性有机物分解,甲基、亚甲基及酰胺类化合物含量降低,羧基含量增多,脂肪性减弱;并且在培养的前30 d中,高粱秸秆腐解速率要快于玉米秸秆,与山西土壤微生物浸提液比较,贵州土壤微生物浸提液更有利于秸秆的分解,添加氮调节C/N对玉米和高粱秸秆的分解具有促进作用。     

秸秆改良茶园土壤对氮磷吸附特性的研究

为探讨秸秆不同处理方式对茶园土壤氮磷吸附特性,将破碎秸秆、腐熟秸秆和秸秆炭添加到茶园土壤中,研究了秸秆还田后对茶园土壤氮磷吸附特征的影响。结果表明,不同处理的秸秆添加茶园土壤对铵态氮吸附速率和吸附量大小均为秸秆炭破碎秸秆腐熟秸秆;对磷酸根吸附速率和吸附量大小均为秸秆炭破碎秸秆,腐熟秸秆对磷酸根负吸附。Freundlich方程能更好地描述铵态氮和磷酸根的吸附热力学过程,吸附动力学都符合伪二阶动力学方程。     

磁性纤维素／Fe3 O4／活性炭复合材料吸附刚果红性能研究

采用NaOH/硫脲/尿素混合水溶液低温溶解的绿色工艺快速溶解纤维素,并以纤维素、Fe3O4、活性炭为原料制得磁性纤维素/Fe3O4/活性炭复合吸附剂,运用XRD、SEM、TGA等技术手段对其进行了全面表征。将刚果红溶液作为目标污染物,考察了吸附剂投加量、溶液初始浓度等对吸附效果的影响,并对吸附动力学、热力学进行了探讨。结果表明,增大溶液初始浓度能有效提高吸附量;去除率随着吸附剂投加量的增加而提高。磁性纤维素/Fe3O4/活性炭复合吸附剂对刚果红偶氮染料的吸附等温线符合Freundlich模型,吸附过程符合拟二级动力学方程,内扩散为主要控速步骤。吸附是熵推动的自发放热过程,低温有利于反应的进行。     

固定化漆酶对刚果红染料脱色降解的研究

[目的]探讨固定化漆酶脱色降解刚果红染料的最佳反应条件。[方法]以海藻酸钠为载体、戊二醛为交联剂,进行漆酶的固定化,并研究了固定化漆酶用量、染料浓度、反应温度和pH对染料脱色率的影响。[结果]固定化漆酶脱色降解刚果红染料的最佳条件为酶用量1 g,染料浓度40 mg/L,反应温度65℃,pH=4.5。在该条件下降解3 h,固定化漆酶对刚果红染料的脱色率达92.6%,重复利用5次后,脱色率仍能保持在50%左右。[结论]该研究为染料废水的有效处理提供了理论依据。     

甜高粱秸秆发酵生产乙醇的研究

实验结果表明:用2.0%NaOH+2.0%HCl预处理的甜高粱秸秆粉纤维素含量可以达到52.56%,显著高于未经处理的甜高粱秸秆粉;甜高粱秸秆粉经2.0%HCl+2.0%NaOH预处理后,糖化效果优于其它处理;当糖化温度为50℃时,甜高粱秸秆粉的糖化率最高;反应体系的pH为5.0时,糖化率最高;糖化时酶加量以15 IU/g为宜;3种突变菌株比较而言,lwl79发酵产乙醇比较高,乙醇终浓度为15.48 g/L。     

甜高粱茎秆含糖量及主要农艺性状相关性研究

以粒用高粱品系LR625和甜高粱品系RIO杂交构建的甜高粱F2代群体为试材,对甜高粱茎秆含糖量性状及主要农艺性状进行了相关分析,并对锤度与其相关性状进行了通径分析。相关分析结果表明：茎秆含糖量性状中的茎汁混合锤度、茎秆重、茎汁重与株高、茎粗相关均达到极显著水平,出汁率与株高和第六、七节长度达到显著负相关;茎秆含糖量性状中的茎秆重和茎汁重与穗部性状及生物产量的相关均达到极显著水平,茎汁混合锤度与生物产量和千粒重达到显著正相关;茎汁混合锤度与茎秆重、茎汁重的相关达到了极显著正相关水平,且茎秆重与茎汁重相关极显著。通径分析结果表明：各性状对锤度的相对重要性依次为茎秆重〉穗重〉茎汁重〉千粒重〉茎粗〉株高〉生物产量〉穗粒重〉穗长〉七节长〉六节长。     

鄂湘两省几种土壤中磷的有效性与氧化铁的类型

 鄂湘两省黄棕壤、红壤和棕红壤对磷的吸附特性、高粱幼苗的供磷效果及其与土壤物质组成关系的研究。结果表明：黄棕壤、红壤的磷吸附量和对磷的亲合力均明显高于棕红壤，它们吸附磷的解吸率和对高粱幼苗的供磷能力明显低于棕红壤。黄棕壤和红壤中的氧化铁为针铁矿型，棕红壤中的为针-赤混合型。供试土壤中针铁矿虽与赤铁矿形貌相似，呈片状，但由于其能吸附磷的比表面积比赤铁矿的大，故此氧化铁类型差异是导致黄棕壤、红壤与棕红壤中磷有效性显著不同的主要原因。     

降解棉秆纤维素分解菌的筛选及其降解特性研究

从土壤中筛选到两株能降解棉秆的纤维素分解菌M59、F115,通过构建酶活曲线确定了发酵周期,并进一步检测了不同氮源、不同浓度对菌株降解棉秆酶活的影响。结果表明,M59和F115均能有效降解纤维素,在刚果红纤维素平板上形成的水解圈直径〉0.5cm,降解滤纸的CMC酶活〉7.8 U.ml-1,FPA酶活〉3.9 U.ml-1;两菌株均能降解棉秆且维持较高的酶活（CMC酶活〉7.0 U.ml-1,FPA酶活〉2.5 U.ml-1）,发酵周期均确定为10d;氮源及其浓度对两菌株降解棉秆的CMC酶活和FPA酶活影响显著,以0.5%的酵母粉、蛋白胨作氮源,菌株M59的CMC酶活和FPA酶活、F115的CMC酶活均最高,可确定0.5%酵母粉、蛋白胨为两株纤维素分解菌较适宜的氮源。     

不同种植时期对甜高粱主要生物性状及成糖的影响

以“沈农甜杂2号”甜高粱为试验品种,在上海地区进行种植,考察了不同种植期对甜高粱主要生物性状及成糖的影响。结果表明:6月初种植的甜高粱的几个主要生长阶段的生长时间和全生长期比5月初种植的甜高粱短;5月初种植的甜高粱的茎秆和叶的总的生物学产量比6月初种植的高出27.82%;推迟甜高粱的种植时间30d左右,可以延长甜高粱茎秆中糖分的保持时间10～14d,并有利于提高甜高粱茎秆汁液中总糖的积累水平。     

A1、A3型细胞质甜高粱品种抗倒性能研究

为探讨比较A1和A3两种细胞质甜高粱品种在抗倒性上的异同点,以便有针对性地培育抗倒伏品种,解决生产中的倒伏问题。试验应用5个典型的A1细胞质品种和5个A3细胞质品种为试材,对其自然倒伏率、倒折率,各倒伏影响因子以及抗倒参数进行了比较与分析,同时进行了拉力试验。结果表明：在自然条件下,A3细胞质品种的倒折率和倒伏率均明显低于A1细胞质品种;A3细胞质品种茎秆充实度和茎秆壁厚度显著高于A1细胞质品种;A3细胞质品种较A1细胞质品种在抗弯能力上有较大的优势;用拉力秤将茎秆拉至偏离竖直方向45°、60°和75°时,A3细胞质品种所用的拉力可分别比A1细胞质品种高16.4%、15.6%和18.6%,回复后角度分别低3.70°、3.96°和4.08°。说明A3细胞质品种的抗倒潜力很大,用做生物乙醇的原材料栽培有明显优势,有必要进行进一步研究。