羟丙基甲基纤维素高吸水性树脂制备与性能表征

以羟丙基甲基纤维素为骨架材料,丙烯酸为接枝共聚单体,过硫酸铵-亚硫酸氢钠为引发剂,聚乙二醇200二丙烯酸酯为交联剂,在微波辐射的条件下通过接枝聚合反应制备高吸水性树脂,并对高吸水性树脂的吸液倍率、吸液速率、保水性能以及红外光谱、热稳定性、表观形态进行表征。结果表明,羟丙基甲基纤维素与丙烯酸质量比为1/7、中和度为65%、引发剂与丙烯酸质量分数为1%、交联剂与丙烯酸质量分数为0. 4%、反应时间为4. 5 min是较优的制备方法,该条件下制备的羟丙基甲基纤维素高吸水性树脂吸水倍率可达497. 13 g/g,吸盐倍率为61. 70 g/g;35℃条件下,该高吸水性树脂可保水48 h以上;重复使用6次后,该高吸水性树脂仍具有较高的吸液倍率。     

一种新型保水剂的制备及对肥料吸附性能研究

以膨润土和丙烯酸为原料,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸钾为引发剂,在微波辐射下制备了一种新型保水剂,其吸蒸馏水倍率为890g/g,吸0.9%NaCl溶液倍率为95g/g,并用红外光谱、电镜扫描对产物进行了表征。同时,研究了几种肥料对该保水剂吸水倍率的影响及其对肥料的吸附规律。结果表明,在一定范围内,保水剂的吸水倍率随着肥料体积质量的增加而降低,保水剂对肥料的吸附量随体积质量的增大而增加。     

纤维素保水剂对基质特性和黄瓜幼苗生长的影响

作为新型高分子节水材料,保水剂能够改善土壤结构,提高土壤储水能力,促进作物生长。比较了微晶纤维素保水剂和秸秆沼渣保水剂在穴盘育苗中对基质理化性质和黄瓜幼苗根系活力、壮苗指数、日均干质量增长量等生长生理指标的影响。试验显示,2种保水剂的施用对改善土壤理化性质和促进黄瓜幼苗生长都具有显著的效果;第36天时,加入保水剂的各处理黄瓜幼苗壮苗指数均高于对照组,施用微晶纤维素保水剂质量分数在0.3%时,黄瓜幼苗日均干质量增长量可达(0.015 4±0.000 9)g/d,壮苗指数达0.489 2±0.076 2,根系活力达61.82μg/(g·h);施用秸秆沼渣保水剂质量分数在0.3%时,黄瓜幼苗日均干质量增长量可达(0.015 6±0.000 4)g/d,壮苗指数达0.508 9±0.098 5,根系活力达60.90μg/(g·h)。研究结果表明,秸秆沼渣保水剂可作为一种新型土壤保水剂应用到黄瓜育苗生产中。     

鸡粪沼渣好氧堆肥颗粒尺度下氧气渗透深度表征

利用傅里叶变换显微红外光谱技术对鸡粪沼渣好氧堆肥颗粒尺度下氧气渗透深度进行了量化表征。用于表征鸡粪沼渣颗粒氧气渗透深度的显微红外透射光谱法的光谱采集范围为750~4 000 cm~(-1),光谱分辨率16 cm~(-1),像素点尺寸6.25μm×6.25μm,扫描次数8次。鸡粪沼渣好氧堆肥样品经冷冻干燥处理后,应采用石蜡切片技术制成12μm薄片,选取2 856 cm~(-1)和1 640 cm~(-1)代表脂肪类化合物,1 568 cm~(-1)和3 001 cm~(-1)代表芳香族化合物作为氧气渗透深度边界判定特征波长,且氧气渗透深度终点定义为差分曲线迅速下降处。鸡粪沼渣颗粒氧气渗透深度较小,介于7~20μm范围内动态变化,其符合指数关系式。研究结果表明,采用傅里叶显微红外透射光谱法判定好氧堆肥颗粒氧气渗透深度具有可行性,但应根据不同物料特性,选用适用的方法和技术参数。     

玉米秸秆复配基质对黄瓜幼苗生长发育的影响

为探索玉米秸秆替代传统基质草炭的可行性,以"中农19号"黄瓜为供试材料,将玉米秸秆、草炭、沼渣、蛭石、珍珠岩等按不同体积比混配制成育苗基质。通过电镜扫描和能谱分析对玉米秸秆和草炭的形貌特征及元素组成进行分析比较,并进行穴盘育苗试验,研究玉米秸秆对基质理化性质和黄瓜幼苗生长的影响。结果表明:添加玉米秸秆对基质的容重、总孔隙度、有机质含量、p H值和电导率EC等理化性质有改善作用;将玉米秸秆按照适宜的体积配比代替草炭和沼渣育苗时,对黄瓜幼苗的生长发育有促进作用。试验表明,与对照组CK1(草炭25%、沼渣25%、珍珠岩25%、蛭石25%)相比,T1(秸秆10%、草炭20%、沼渣20%、珍珠岩25%、蛭石25%)和T2(秸秆20%、草炭15%、沼渣15%、珍珠岩25%、蛭石25%)更适宜作物生长,种子萌发40 d时,T1组黄瓜幼苗的株高为(8.61±0.34)cm、茎粗为(4.34±0.27)mm、叶绿素相对含量为(37.40±2.15)SPAD、叶面积为(60.21±1.69)cm~2、根系活力为(118.306±30.611)TTFμg/(g·h),均显著高于对照组CK1。因此,玉米秸秆对黄瓜幼苗的生长具有一定的促进作用,可代替部分草炭用于育苗基质的配制。     

玉米秸秆及其发酵沼渣热解动力学研究

为研究厌氧发酵过程对秸秆类生物质热解特性及动力学的影响,以玉米秸秆及其厌氧发酵沼渣为研究对象,分析了二者热解特性,分别采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法和Starink法对热解活化能分布进行研究,并结合Malek法对其主要热解阶段的最概然机理函数进行了探讨。原料基本特性分析结果表明,玉米秸秆经过厌氧发酵后,挥发分含量减少19.48%,固定碳含量增加27.87%,半纤维素与纤维素相对含量分别降低了39.94%与30.96%,木质素相对含量增加了109.14%。热重试验结果表明,与玉米秸秆相比,发酵沼渣最大失重速率减小,且残炭率较高。对二者热解动力学分析结果表明,发酵沼渣的活化能主要分布于91~130 k J/mol之间,低于玉米秸秆原样;二者机理函数可采用两阶段理论描述,当转化率小于0.6时可由反应级数n=2机理模型进行描述;当转化率大于0.6时,玉米秸秆更符合圆柱形对称三维扩散机理(D4),发酵沼渣更符合球形对称三维扩散机理(D3)。本研究为发酵沼渣热解制备生物燃料工艺条件优化和工业化应用提供了理论依据。     

木耳菌糠基农用复合保水剂制备与吸水保水性能研究

用微波辐射加热引发制备了木耳菌糠/聚丙烯酸钾复合高吸材料。采用单因素法研究组分配比变化,微波功率及丙烯酸中和度对材料吸(盐)水性能的影响。通过红外光谱(FTIR)、热重(TG/DTG),能谱(EDS)对材料进行表征。结果表明,当菌糠、引发剂、交联剂用量分别为丙烯酸的33.3%、1.0%、1.0%,丙烯酸中和度为80%及微波功率为450 W时,该树脂在蒸馏水中的吸水倍率为759g/g,在0.9%NaCl溶液中吸水倍率为78g/g,并且吸水溶胀符合伪二阶溶胀动力学模型。分子结构特征表明木耳菌糠与聚丙烯酸钾实现了共聚反应,具有良好热稳定性能,表面粗糙多孔,富含植物营养元素K及多种微量元素。在离心机转速为6 000r/min,50min条件下,树脂的失水率仅为7.8%。     

羟乙基纤维素与聚丙烯酸钠接枝共聚及其溶胀行为

采用微波法合成羟乙基纤维素/聚丙烯酸钠接枝共聚物(HEC-g-PAA),考察了单体中和度、单体用量、引发剂质量浓度等因素对接枝率和吸水率的影响,并研究了不同粒度HEC-g-PAA的溶胀行为.结果表明,HEC-g-PAA的溶胀过程属于非Fick扩散过程,链段松弛是树脂吸水的主要原因.     

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。     

硼缓释型高吸水性树脂制备与性能表征

以硼酸、丙三醇为原料,通过微波酯化法制备了硼酸双甘酯。以硼酸双甘酯和丙烯酰氯为原料合成了硼酸甘油丙烯酯,以此作为含硼功能单体,成功制备了以羟丙基甲基纤维素为骨架的硼缓释型高吸水性树脂。根据吸水倍率筛选含硼功能单体最佳添加量,并对产物的吸液倍率、吸液速率、保水性能以及基团结构和表观形貌进行了表征。由红外光谱曲线可以看出,试验成功制备了具有双键结构的硼酸甘油丙烯酯,并通过接枝聚合反应合成了含硼高吸水性树脂;当含硼功能单体添加量为丙烯酸质量的1%时,羟丙基甲基纤维素含硼高吸水性树脂吸水倍率为344. 06 g/g、吸盐倍率为44. 71 g/g; 35℃条件下,该含硼高吸水性树脂可保水72 h;重复使用6次后,该高吸水性树脂重复吸水率仍可达到60%以上,重复吸盐率仍可达到40%以上;该高吸水性树脂具有良好的硼缓释性,在去离子水中可持续缓释10 d,缓释硼总质量达182. 77μg,在育苗基质中可持续释放25 d,当添加量为育苗基质质量的0. 5%时,混合基质淋溶硼量比普通基质多0. 80μg/g。此外,羟丙基甲基纤维素含硼高吸水性树脂还具有良好的热稳定性,其表观形貌特征有利于促进对液体的吸收。     

黑河中游地区水账户核算研究

利用国际水管理研究院的水资源核算框架,对黑河中游地区的水资源利用进行分析。研究结果表明,黑河中游地区消耗了整个流域绝大部分水量,可利用水的消耗比例为1.02,水资源利用处于不可持续状态;但消耗水量中,生产性消耗比例和有益消耗比例分别只有0.284和0.428,整个地区的无效消耗水量较多,水分生产率很低。黑河中游地区的节水方向在于尽可能地减少无效益蒸发蒸腾,提高单位消耗水量的经济产出。     

基于水足迹理论的连云港市水资源安全评价

基于水足迹理论,建立了区域水资源安全评价指标体系,将其应用于区域水资源安全评价的研究中。以连云港市为例,计算了连云港市2008年的人均水足迹、水资源匮乏度、水资源压力、虚拟水赤字等评价指标,真实客观地分析了连云港市的水资源安全现状,从降低水足迹角度提出了应对水紧缺状态的建议。     

辽宁省中部地区用水现状及节水措施探析

本文通过对辽宁省中部地区城市的用水现状初步分析,提出了用水存在的主要问题,并对节水措施进行了阐述,旨在为进一步提高城市用水水平及效率提供科学依据.     

广泛实施集流节灌挖掘农业发展潜力

系统阐述了集流节灌对抑制水害（利于山区的水土保持和平原的雨季排水）、缓解水资源矛盾（水电的时空调节）、提高农作物品质方面的意义。进而提出大力推广集流节灌技术,开发利用农业用水资源,挖掘发展潜力,保证农业可持续发展     

灌区用水者协会的水权探讨

建立灌区用水者协会的水权制度，对明晰用水者协会的产权制度的有着重要的作用。在对水权、区域水权、初试水权论述的基础上，对灌区用水者协会的水权进行了探讨。用水者协会的水权是农业水权中的灌溉水权，是由其所辖灌溉工程决定的、灌区管理单位（或供水公司）移交（或转移）的灌溉水的权利，包括占有权、支配权、使用权和收益权。用水者协会的水权的特征主要表现为水的所有权为国家所有，其占有权、支配权、使用权和收益权为用水者协会集体所有，协会水权经灌溉工程产权移交后产生，并具有初试水权的特性。灌区用水者协会的水权量一般用水量、水权面积表示。     

虚拟水研究综述

虚拟水是解决水资源短缺问题和水资源安全问题的新概念，指生产产品和服务的用水量，虚拟水战略是指贫水国家或地区通过贸易从富水国家或地区购买水密集型产品以获得本地区的水安全和粮食安全。系统地论述了虚拟水的概念和内涵，介绍了产品虚拟水含量的计算方法、研究进展及存在的不足，预测了今后研究的方向。     

政府干预与市场行为对实现节水农业的作用

水资源危机是制约我国农业可持续发展的最主要因素．节水农业是克服我国水资源短缺问题,实现可持续农业发展的必然选择。运用局部均衡原理分析,在一个通过市场配置水资源的区域内推广节水农业是可以实现水资源配置的帕累托最优。但现实对理论的挑战给节水农业的推广带来3个必须思考的问题：即如何确定最优供水量;如何消除节水农业准入门槛;如何利用价格杠杆自动调节农户采用节水技术。通过对以上问题的讨论,认为政府干预与市场行为的结合是节水农业实现的有效途径．即：通过政府财政补贴消除农民的节水农业准入门槛;设立累进水价,通过市场行为自动调节农民对水资源的使用。     

CPSP模型在华北井灌区农业水管理中的应用

为研究不同农业水管理措施对区域水平衡的影响,选择北京市大兴区为华北井灌区代表性研究区,以CPsP模型为技术支持,研究了提高灌溉水利用率、采用亏缺灌溉、改善农业种植结构及利用区外水源等不同水管理措施影响下区域水平衡、区域耗水、区域取水及用水指标的变化规律.结果表明,在资源型缺水区域,提高灌溉水利用率、采用非充分灌溉及改善农业种植结构在一定程度上能缓解区域水资源紧缺的压力,特别是采用非充分灌溉及改善作物种植结构能显著减少区域取水及耗水总量,并能减少地表水及地下水的补给量中回归水所占比例,在缓解区域水资源紧缺压力的同时也降低了区域水质遭受回归水污染风险.另外,在未来情景中,因经济快速发展及人口持续增长,工业及居民生活用水量增加,区域水资源供需矛盾将会加剧,为确保区域水资源良性循环,势必采取积极有效的水资源管理模式.     

关于水资源市场配置的理论探讨—

完全竞争市场可以通过价格的调节作用确保水资源配置实现帕累托最优。但这种最优状态可能由于无法解决“公平与效率”相互矛盾的难题而导致配置公平的缺失。为了实现二者的兼顾,政府有必要对水资源的市场配置进行干预。     

高州水库灌区农业节水补偿实践研究

在广东高州水库灌区建立农业节水补偿机制,实施续建配套与节水改造工程建设,新增灌溉面积2.85万hm2,改善灌溉面积1.07万hm2,节水用于增加对工业和生活的供水,满足供水需求。工业、城市用水价格中增加农业节水补偿费用0.03元/m3,形成农业节水支持工业、城市发展,工业城市受益反哺农业的良性运行机制。结果表明,该机制使农业用水向效率高、产值高的工业用水和日益增长的生活用水合理转让,提高了用水效率和效益,促进当地经济社会的可持续发展,经济效益和社会效益显著。