秸秆水热炭与热裂解炭结构表征及铅吸附机制研究

以玉米秸秆为原料，在不同温度下（280℃和320℃），分别采用水热炭化法和热裂解炭化法制备秸秆水热炭和热裂解炭，对比分析了两种生物质炭的结构差异，并结合等温吸附模型和吸附动力学模型研究了秸秆水热炭和热裂解炭对铅离子的吸附机制。结果表明：随着反应温度的升高，水热炭的脱氢效果更显著，形成了无序的晶体结构及丰富的表面含氧官能团；热裂解炭的脱氧效果更显著，其表面含氧官能团较少，且形成了有序的晶体结构。水热炭的孔隙率先增大、后减小，呈现致密、平滑的表面形貌；热裂解炭的孔隙率持续增加，具有显著的中孔结构特征，呈现粗糙多孔的表面形貌。秸秆水热炭和热裂解炭分别在4h和10h达到吸附平衡，理论平衡吸附量分别可达214.16mg/g和133.99mg/g。秸秆热裂解炭对铅离子吸附符合准一级动力学模型和Freundlich等温吸附模型，表明其吸附反应为多分子层吸附过程；而秸秆水热炭对铅离子吸附符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型，表明其吸附反应为单分子层吸附过程。结合两种生物质炭的结构特征可知，热裂解炭主要依靠铅离子在其孔隙内的扩散运动进行物理吸附，其中大尺寸中孔的存在更有利于铅离子克服空间障碍进入孔隙，但吸附能力相对较弱，且容易脱附。络合反应是水热炭脱除水中铅离子主要机制，即含氧官能团与铅离子结合形成络合物的化学吸附，其吸附能力较强，且不容易脱附。     

秸秆水热生物炭燃烧特性评价

为推动水热生物炭燃料化利用,以不同水热炭化温度（200、240、280、320、360℃）下得到的小麦秸秆水热生物炭为原料,利用生物炭化学组成、动力学参数、燃烧指数对水热生物炭燃烧特性进行了评价,并研究了水热炭化温度对燃烧特性的影响。研究结果表明,随着水热炭化温度由200℃增加到360℃,由于脱水、脱羧反应的发生,水热生物炭的燃料比由0.34增加到1.2,O/C和H/C物质的量比分别由0.5、1.17降至0.07、0.67,水热生物炭的煤化程度升高;水热生物炭在低温段、高温段的活化能分别由14、67kJ/mol增加到41.4、76.5kJ/mol,水热生物炭燃烧反应活性降低;无量纲燃烧指数Z由3.49×10-2降至6.64×10-3,表明燃烧反应活性降低,这与化学组分和表观活化能的评价结果一致,指数Z可用于衡量水热生物炭的燃烧活性。     

棉秸秆二次炭化实验分析

针对新疆大量的生物质秸秆资源,尤其是棉花秸秆,在外热式炭化炉中炭化后比表面积不高、利用率低的问题,利用二次炭化的方法提高炭的比表面积。将干燥的棉秸秆在外热式炭化炉中以500℃炭化,再将炭化产物粉碎后分别在800℃和900℃的高温下,进行二次炭化,制得高活性生物质炭。同时,比较一次炭化产物、二次炭化不同温度产物的比表面积和吸附能力得出:温度越高,保温时间越长,制得炭的比表面积越大,吸附效果越好。实验结果表明:二次炭化有利于制得活性炭,提高生物质炭的经济价值。     

棉秆炭吸附糠醛机理研究

以不同热解温度(400℃、600℃、800℃)制得棉秆炭(棉-400、棉-600、棉-800),研究热解温度对棉秆炭孔隙特征与表面性质的影响,以及棉秆炭对糠醛的吸附特性。结果表明:棉-400表面含有大量有机基团,孔隙结构较差;随着热解温度的提高,含氧有机成分进一步分解,棉秆炭表面酸性官能团逐渐减少,而类吡喃酮结构的碱性官能团不断增加,孔结构得到改善;棉秆炭中氢碳摩尔比、表面酸碱官能团含量是影响其对糠醛吸附的主要因素;随着炭化程度的提高,酸性官能团含量减少,碱性官能团含量增加,使得棉秆炭表面石墨层与糠醛分子间的π-π色散力作用增强,所以棉-800对糠醛脱除率最高。     

不同炭化温度和时间下牛粪生物炭理化特性分析与评价

高含水率是牛粪现有处理方式的限制性因素之一。水热炭化技术不受牛粪高含水率的限制,是安全处置与资源化利用牛粪的极具潜力的技术措施之一。将新鲜牛粪在190℃和260℃下水热炭化处理不同时间(1、6、12h),收集并测定生物炭性质,并用熵权TOPSIS模型评价其农学应用价值。结果表明,牛粪生物炭理化性质因炭化温度和时间而异。炭化温度从190℃升高到260℃,反应时间由1h延长至12h,牛粪生物炭碳、全磷、全钾含量分别增加17.88%、39.06%和85.19%,而产率、氢与碳原子比、氧与碳原子比、氧氮与碳原子比、铵态氮含量、交换态磷含量和交换态钾含量则分别降低26.65%、24.00%、68.42%、64.29%、98.91%、89.26%和42.30%,炭化程度显著提高。牛粪生物炭红外谱图官能团吸收峰位置变化较小,随着炭化温度升高和时间延长,含氧官能团吸收峰强度降低,金属-卤素化合物吸收峰强度增加。提高炭化温度,延长反应时间,牛粪生物炭表面电荷量及其pH值依变性减弱,比孔容和比表面积也降低。整体而言,炭化温度对牛粪生物炭性质影响大于反应时间。低温短时间处理制备牛粪生物炭的农学应用潜力较大,更适宜作为土壤调理剂。     

混合改性芦苇生物炭对水中磷酸盐的吸附特性研究

以芦苇秸秆为原料制备生物炭,对生物炭进行超声共沉淀混合改性,优化制备改性炭的条件,探究改性炭对水体中磷酸盐吸附特性。结果表明:氯氧化锆和氯化铁混合溶液改性芦苇生物炭吸附性能最好,最优改性条件为锆铁质量比1∶1,锆铁总浓度为0.03 mol/L。溶液pH对该材料吸附磷有比较大的影响,随着溶液pH的增大吸附量随之降低。在磷溶液浓度为10 mg/L和投加量为0.8 g/L时,去除率达90%以上,剩余磷浓度达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B排放标准。溶液中阴离子对磷的吸附有所影响,抑制作用顺序为HCO_3~-NO_3~-SO_4~(2-)Cl~-F~-。不同温度的吸附等温线拟合更符合Freundlich模型,温度升高有利于吸附。动力学实验数据拟合更符合准二级方程。     

玉米秸秆水热炭化产物特性演变分析

为了研究玉米秸秆水热炭化过程及固体目标产物特性的演变规律,在高温高压反应釜中,进行反应温度为180~290℃、停留时间为8 h的水热炭化实验研究。研究发现,随反应温度的升高,玉米秸秆固体水热焦产率从180℃时的71%逐渐下降至290℃时的36%,而C质量分数从玉米秸秆原料中的44.86%增加至72.36%,O质量分数从原料中的44.2%下降至15.36%,明显提高了其能量密度。至290℃时,水热焦的H/C和O/C原子比分别为0.88和0.16,接近于煤的H/C和O/C原子比,高位热值高达29.79 MJ/kg。水热焦中特征官能团随温度升高而减少,而C=C、C=O和芳香特征峰红外吸收逐渐增强,同时热重分析表明水热焦热稳定性逐渐提高。元素组成和傅里叶红外光谱分析表明玉米秸秆经水热炭化处理,低于230℃时主要经历脱水和脱羧反应,而高于230℃以后,以缩聚反应和芳香化为主。     

移动式玉米秸秆热解炭化原位还田设备研究

针对目前秸秆炭化还田主要以异位为主,移动式热解设备结构复杂,难以实现秸秆田间炭化还田等问题,基于秸秆内热式低氧炭化原理,建立自供热反应系统,研制热解炭化反应器和热解气清洁燃烧室等关键部件,集成秸秆捡拾收集、粉碎输送、烟气回用烘焙、生物炭原位还田技术,研发移动式热解炭化原位还田设备。样机试制后,进行了静态调试试验,结果表明：该设备原料处理量为50 kg/h,炭得率为21%,系统能量利用率74.6%;排放烟气中NO_x质量浓度为184 mg/m³,SO₂质量浓度为26 mg/m³,颗粒物质量浓度为17.8 mg/m³,达到烟气排放要求;生物炭中总碳、固定碳及金属元素含量符合DB21/T 3314—2020《生物炭直接还田技术规程》中的Ⅰ级生物炭要求。该设备能够实现低碳排放、炭化能源自给、田间作业等功能,为秸秆还田提供支撑平台。     

榴莲壳水热焦特性及其电化学性能分析

为研究榴莲壳水热焦作为电极材料的性能,以榴莲壳为原料,在250℃、10h和液固比为10g/g的条件下,通过一步水热炭化将其制备成水热焦,并分析了水热焦的元素组成、结构特性及其作为电极材料的电化学性能。结果表明,榴莲壳水热焦C质量分数高达70.29%,O质量分数低至16.96%,表面含有丰富的含氧官能团,水热焦中的C主要呈无定形结构,部分接近天然石墨结构;水热焦表面粗糙、分布着尺寸不同的孔隙,多点BET比表面积为38.74m2/g,平均孔径4.67nm;在6mol/L KOH作为电解质的三电极系统中,以水热焦作为工作电极的循环伏安曲线对称,且近似矩形,说明水热焦中含杂原子的官能团提供了部分赝电容,恒电流充放电曲线近似为三角形,1A/g时比电容为344.83F/g;交流阻抗曲线在低频区呈陡直的斜线,说明榴莲壳水热焦具有良好的电性能和循环稳定性,可用于超级电容器电极材料和低成本的储能材料。     

柳桉快速热裂解炭改性制取多级孔道活性炭的研究

以柳桉快速热裂解制取生物油的固体副产物为原料,通过物理化学活化法,采用微波预处理和传统焙烧加热相结合的方式对其进行活化,改善其结构和表面性质。采用氮气物理吸附、扫描电镜、X射线衍射、热重分析和红外光谱等多种表征技术对活化后的生物炭进行表征。结果表明,活化后的生物炭具有丰富的微孔和介孔,形成了多级孔道结构,其中微孔比表面积占36%~48%。微波预处理结合N_2气氛焙烧活化的生物炭具有更高的比表面积,其值为1 224 m~2/g,这归因于微波均匀加热产生微孔和气氛焙烧进一步形成介孔的高效协同作用。此外,不同活化方式对生物炭的红外特性有着显著影响,经过活化后的生物炭表面含氧基团大量减少。活化后的生物炭热稳定性显著提高,有利于生物炭作为催化剂载体进行高值化利用。     

农村剩余劳动力就业问题的探讨

论述了我国农村剩余劳动力就业的意义，并针对我国农村剩余劳动力的现状，提出多渠道促进农村剩余劳动力就业的途径和办法。     

车用发动机润滑油失效规律与更换周期研究

研究在正常使用条件下１０Ｗ／３０－ＱＣ级润滑油用于某型车用发动机时所表现的失效规律,确认期服从两参数Ｗｅｉｂｕｌｌ分布,并给出分布的尺度参数η和形状参数ｍ之最佳线性无偏估计（ＢＬＵＥ）同时,还为定量分析,计算车用发动机润滑油的使用可靠性和合理确定其更换周期提供了一套可供借鉴的方法,并给出了具体的计算实例。     

草莓的采收与贮藏

草莓果味酸甜爽口，营养价值高，为人们所喜爱的应市鲜果之一。由于草莓易受损伤和微生物侵染，因此其采收、贮藏过程极为重要。介绍草莓采收过程中的注意事项以及11种贮藏保鲜技术的实施步骤和操作方法，推介9种加工方式，为草莓产业化提供技术支持。     

乡（镇）农业技术推广体系存在的问题及对策

乡（镇）农技推广体系是农业发展的关键。介绍朝阳市农业技术推广体系的现状,针对目前体制及运行机制、服务手段等方面存在的问题,提出适合朝阳市乡（镇）农技推广体系改革与发展的对策,以期对全省农技推广体系改革和发展起到一些借鉴作用。     

Quantifying the sustainability of agriculture

The rural sustainability index is a scientifically based tool to quantify the performance of agriculture. The sustainability of crop production is quantified from three perspectives; people, planet and profit. Within each perspective, one condition was selected that must be met to warrant agriculture. These are: No hazardous work should be used within the crop production chain; agricultural crops should not be grown on land allocated to nature by national law or regulations and, when a GM-crop is present or is introduced in a region, it should not harm development opportunities of other farmers. If these excluding conditions are met, the sustainability of agriculture is assessed through five performance indicators on school attendance, water use and consumption, fertilizer use, pesticide use, and farm income. For each of the five indicators, critical values and target values have been given that limit the transition range between non-sustainable and sustainable production. The five indicators are combined into a sustainability index. The index aims at improving the socio-economic position of farmers while protecting the environment.

《汽车运用工程》CAI研制

结合教学要求,利用Authorware多媒体平台设计制作了《汽车运用工程》教学课件。课件充分利用多媒体教学的优势,具有生动性、综合性、共享性、协调性、交互性和自主性,且功能完整、界面友好,操作简便,容易使学生更好地学习和掌握该课程。     

哺乳母猪舍环境监控系统的研究

猪舍环境的自动监测和控制已成为养猪业数字化信息化发展的一个重要方向。为此,以内蒙古农业大学科技园区的哺乳母猪舍为研究对象,设计了一种以King View为开发平台,利用模糊控制技术,对哺乳母猪舍环境进行了实时监控,并详细介绍了该系统的结构组成和设计原理。利用King View制作出的环境监控平台功能完善、稳定可靠、画面精美,方便工作人员管理和控制,具有一定的实用价值。     

水稻高产栽培技术探讨

水稻生产对保证粮食安全、保障市场供应、改善人民生活、实现社会稳定具有重要的意义。从品种的选择、秧苗的培育、秧苗的插栽、田间管理、栽培要点5方面,介绍水稻高产栽培技术措施的主要内容,为水稻栽培提供技术指导。     

不平路面上拖拉机—挂车机组制动过程建模与分析

建立了拖拉机－挂车机组在不平路面上制动过程的动力学模型，提出了符合车辆在不平路面上制动特征的自适应轮胎模型，仿真分析了随机路面上的制动过程，得出当路面不平度增大时，拖拉机－挂车机组的制动距离增长，制动加速度减小等有价值的结论。     

Production and income benefits from improved irrigation efficiency: What is the potential?

The benefits of improved irrigation efficiency on production and income in rice-based irrigation systems is analyzed using a combination of simulation and structural model estimation techniques for five diversion irrigation systems in the Philippines. The results show that increased efficiencies generate substantial production and income benefits. With the limitations on new system development, designing and enforcing appropriate real-time water resource management policies to capture high potential benefits of improved irrigation efficiency should be an increasingly high priority for policy-makers.