甘蔗渣两级快速热解特性研究

利用Py-GC/MS(快速热解-气相色谱/质谱联用)装置进行了甘蔗渣的两级快速热解实验,考察了甘蔗渣一级快速热解的产物分布特性以及一级热解温度对后续二级热解产物分布的影响。实验结果表明,甘蔗渣低温一级热解产物富含4-乙烯基苯酚(4-VP),在250℃热解时4-VP的选择性最高(相对峰面积百分比高达48.11%),而在300℃热解时4-VP的产率最大。一级热解温度对后续二级热解产物分布有着较大的影响,随着一级热解温度的升高,二级热解产物中左旋葡聚糖(LG)含量显著增加,而多数其他产物的含量则显著降低;根据产物组成可以判断,300℃下的一级热解固体产物进行二级热解所获得的生物油,与甘蔗渣直接在500℃快速热解获得的生物油相比,具有更高的燃料品位。由此可确定甘蔗渣两级快速热解的应用方式应为:首先在300℃下进行一级快速热解制备4-VP,随后对固体残渣在500℃进行二级热解获得高品位生物油。     

KOH/NH_3·H_2O复合预处理稻草厌氧消化优化研究

文章提出一种KOH/NH_3·H_2O复合预处理稻草进行厌氧消化的绿色环保高效预处理方法,既能使稻草木质纤维素更好地进行生物降解产生物甲烷,同时能调节厌氧消化过程中的C/N,节省营养元素调配成本,且厌氧消化后产生的沼渣含K可直接用作沼肥,不会产生环境污染。运用正交实验法对预处理剂浓度(1%KOH+1%NH_3·H_2O,2%KOH+2%NH_3·H_2O,2%KOH+4%NH_3·H_2O,4%KOH+2%NH_3·H_2O)、预处理温度(20℃,30℃,40℃,50℃)、水添加量(稻草干重的3倍,6倍,9倍,12倍)、预处理时间(1 d,2 d,3 d,4 d)进行了优化筛选,试验结果表明,复合预处理稻草厌氧消化甲烷总产量为8738～10492 mL,比未预处理稻草(7343 mL)提高了19.0%～42.9%,效果明显(p<0.05)。对1%KOH+1%NH_3·H_2O复合预处理与2%KOH,2%NH_3·H_2O单试剂预处理稻草厌氧消化性能进行了比较。试验表明,复合预处理组累积产甲烷量及单位VS产甲烷量分别为10404 mL,244 mL·g^-1VS,比未处理稻草提高41.7%,比2%KOH预处理组提高19.4%,比2%NH_3·H_2O预处理组提高16.4%;1%KOH+1%NH_3·H_2O复合预处理组T₈₀为34 d,比未预处理,2%KOH,2%NH_3·H_2O单试剂预处理组分别提前9 d,7 d,2 d。KOH/NH_3·H_2O复合预处理能够促进稻草厌氧消化产甲烷,缩短厌氧消化周期,增加沼渣沼液肥效。     

生物质热解挥发物原位贫氧调质试验研究

针对热解挥发物直接燃烧作为分布式热解制炭热源工艺,以消除生物质热解挥发物中炭颗粒、提高其品质,改善其燃烧性能为目的,利用自制生物质螺旋连续热解反应器和热解挥发物贫氧调质反应器,采用贫氧燃烧方式进行了热解挥发物原位调质试验研究,分析了调质温度、空气量对挥发物组分的影响。结果表明:生物质热解挥发物中携带炭颗粒粒径为1~2μm,在调质温度350℃和空气量20 m L/min条件下,已很难收集到炭颗粒,原位贫氧调质可以消除热解挥发物中炭颗粒;贫氧调质对气相产物组分含量影响不明显,主要组分H2、CO2的变化均在±5%范围内,CO、CH4变化在±2%范围内;随着贫氧调质温度升高和空气量加大,重质组分中的烷类物质含量显著降低,酚类物质显著增加,呋喃、醇、茚、醛等次要组分含量略有增加,低碳原子数物质含量增加,高碳原子数物质含量降低;轻质产物中烷类、酸类、酮类和酚类物质相对含量发生显著变化,酚类物质性质较稳定,实际含量变化不明显,调质后低碳原子数物质含量增加。原位贫氧调质可以消除热解挥发物中炭颗粒,降低热解挥发物中重质组分含量,从而改善热解挥发物的燃烧性能,为热解挥发物直接燃烧作为分布式热解制炭的热源提供科学依据。     

大面积秸秆还田的作业方法和效益

<正>一、秸秆还田的处理方法 1.稻草还田 (1)低产田(公顷产量3000—6000公斤),采用一道作业,即收割、粉碎、抛撒一道过。对公顷产量3000公斤以下的低产田,或收夏弃耕地,要把高产田多余的稻草拉进去,然后用收割机粉碎抛撒。 (2)中产田(公顷产量6000—9000公斤):采用二道作业。第一道作业收割时吃2/3刀,脱净率70％。第二道作业捡拾复脱、粉碎抛撒。若收割后期     

基于TG-FTIR分析的稻壳热解特性实验

在热重分析仪上研究稻壳不同升温速率(20℃/min,40℃/min,100℃/min)下的热解过程,并运用热重—红外光谱联用技术(TG-FTIR)对稻壳热解过程中气相产物随温度变化的释放规律进行实验研究。结果表明:升温速率越高,热解反应的温度区间越大,热解过程各阶段的起始和终止温度均向高温侧移动;当升温速率为20℃/min时,热解最充分,挥发分析出量最多;热解气态产物主要为CO+2、CO、CH+4和H+2O等小分子气体,不同热解阶段气体析出量差别很大,这与DTG曲线变化规律相吻合。热解不同产物的析出特性由稻壳内部官能团重组、断裂引起。运用Coats-Redfern法对稻壳热解行为进行动力学分析,结果表明升温速率增加,热解活化能逐渐减小,有利于热解的进行,其表观活化能在70~95kJ/mol范围内变化。     

动物骨热解过程中产物特性变化规律研究

热解法是屠宰废弃骨合理处理与利用的有效手段,且动物骨原料差异对其热解特性与产物特性具有显著影响。以牛、猪骨为研究对象,基于热重、红外光谱和质谱（TG-FTIR-MS）及扫描电镜-能谱（SEM-EDX）等方法,研究了动物骨的热解过程及产物变化规律。结果表明：主要热解阶段为350～600℃,产生了CO₂、NH₃等无机气体和CH₄等有机气体。炭化阶段后CO释放,在骨炭中生成了金属羰基。热解温度升高,骨炭的碱性及灰分含量提高,900℃时灰分质量分数超过90%。由于猪骨含有较多的脂肪,脂肪酸裂解生成大量短链烃。而牛骨灰分更多,炭产率可达60%。500℃牛骨炭比表面积为172 m²/g,孔隙特征更利于物理吸附作用。     

杉木分级催化热解-气质联用实验分析

利用热解-气质联用仪对杉木进行了分级催化热解实验,考察温度和催化剂对热解产物组成和含量的影响。结果表明第1级300℃热解产物种类较少,以有机抽提物为主,而第2级500℃热解产物种类较多。ZSM-5和MCM-41两种催化剂都降低了热解产物中羰基化合物和大分子木质素热解产物的质量分数。ZSM-5降低了热解产物乙酸的质量分数,并形成大量芳香烃;而MCM-41提高了热解产物中乙酸和糠醛的质量分数。     

改性活性炭纤维对甲基橙厌氧降解的促进作用

采用硝酸(HNO₃)和双氧水(H₂O₂)对活性炭纤维(ACF)进行改性ACF(ACF_mod),ACF_mod的比表面积和平均孔容均有下降,但其平均孔径增大,且表面醌基含量多于ACF;在硫化钠(Na₂S)还原降解甲基橙体系中,加入炭质材料加速了甲基橙降解,并且促进效果最好的是ACF_mod;在厌氧污泥降解甲基橙体系中,投加炭质材料加速了甲基橙生物降解,且ACF_mod的降解效果好于ACF的;通过运行UASB反应器发现,投加ACF_mod对甲基橙的脱色率及对COD的去除率均高于未投加的反应器,甲基橙脱色率大于90%,COD去除率大于79%,说明ACF_mod对上流式厌氧污泥床反应器(UASB)系统降解甲基橙有促进作用.     

改性HZSM-5催化农林生物质热解制备生物油

采用离子交换法对HZSM-5分别进行了P、Zn、Ti元素浸渍改性,通过SEM-EDS方法对改性后的HZSM-5进行了结构表征,并进行了在线热解催化提质研究。结果表明,经P/HZSM-5、Zn/HZSM-5、Ti/HZSM-5催化热解后,对应的热解产物中气相产物产率依次增加,液相产物及生物油产率依次降低。经改性HZSM-5热解催化后,精制生物油中期望的烃类产物含量显著升高,其中P、Zn元素改性HZSM-5催化制备的生物油中多环芳香烃(PAHs)含量较高,Ti元素改性HZSM-5催化制备的生物油中单环芳香烃(MAHs)和脂肪烃(AHCs)含量相对较高。     

金属盐添加剂对生物质微波热解特性的影响

采用微波热解反应器系统与气相色谱和质谱分析仪以及等温吸附仪等研究了NaCl、K2CO3、MgCl2的添加对农业废弃物棉秆微波热解特性的影响.结果表明,3种金属盐添加剂均使液体产物产率下降,固体产物产率增加,且添加剂的加入对简化生物油组分以及提高生物油品质效果显著,产物中酚类物质含量明显降低,乙酸的相对含量由11.87％提升至37.57％,固体焦炭的表面孔隙结构也得到了明显改善.     

植质钵育秧盘在水稻育苗移栽上的应用分析

为了研究以稻草粉为原材料制成的植质钵育秧盘(CK)在水稻育苗移栽过程中的应用效果,以日本钵育秧盘(CK1)和常规平育纸盘(CK2)为参考对象,研究水稻育苗移栽前后水稻植质钵育秧盘对植株生长以及产量的影响,并对其经济效益进行分析。结果表明:采用CK育苗及移栽水稻苗,可显著提升秧苗素质;分蘖期平均分蘖比CK1秧苗多出3个/株,比CK2多出5个/株;产量上,CK比CK1增产10.59%,比CK2增产13.54%。效益分析表明:采用CK种植水稻,每公顷净收益可比CK1增加3 465元,比CK2增加3 780元。这主要得益于水稻产量增加显著、种子用量有效减少以及节省劳动成本等因素。     

牦牛干巴和黄牛干巴挥发性风味特征与差异分析

为分析和鉴定牦牛干巴和黄牛干巴中的特征性风味成分,采用电子鼻和固相微萃取(SPME)/气相色谱-嗅闻-质谱联用(GC-O-MS)方法分析了其中的挥发性风味成分。电子鼻检测结果表明,2组样品之间的风味差异显著(p0.05)。2组样品中共鉴定出54种挥发性化合物,其中,牦牛干巴和黄牛干巴中分别鉴定出42种和50种。2组样品中共有成分38种,包括12种烃类、7种醛类、8种醇类、3种酮类、2种呋喃类、1种酯类和5种其他类,其中,13种成分含量差异显著(p0.05)。烃类在牦牛干巴的风味组成中含量最高,而醛类在黄牛干巴的组成中含量最高。二氢化茚、十六烷、乙酸乙酯、乙酸-2-乙基己酯4种成分是牦牛干巴中的特有成分,3-甲基丁醛、反-2-辛烯醛、反式-2-壬烯醛、4-乙基苯甲醛、3-甲基丁醇、反式-2-癸烯醇、反式-2-辛烯醇、1-壬醇、苯乙醇、醋酸乙烯基酯、己酸乙酯、草蒿脑12种成分是黄牛干巴中的特有成分,这些物质是2组产品的主要差异性物质。脂肪氧化、氨基酸的Strecker降解及微生物代谢是牛干巴产品风味形成的主要来源。本研究将为牛干巴风味品质评价、生产工艺的控制、产品的标准化等提供理论依据。     

生物质焦催化裂解萘和苯酚的实验

通过生物质制焦条件(制焦温度、热解速率、原料种类)的改变制备了不同的生物质焦样品,并在热裂解仪--气相色谱/质谱联用装置(Py-GC/MS)上进行生物质焦对焦油模型化合物萘和苯酚的在线催化裂解实验,考察了反应温度、制焦条件、制焦原料对萘和苯酚催化裂解转化率的影响.结果表明,反应温度越高,生物质焦条件下萘和苯酚的在线催化裂解转化率越高;相同反应条件下,制焦温度越高,热解速率越快,生物质焦的比表面积、孔容积越大,催化活性越高.850℃快速热解杉木焦对萘和苯酚的转化率分别为55.6%和76%;生物质焦的扫描电镜观测和金属氧化物含量测定结果表明不同原料制得生物质焦催化活性差异与其表面形貌和金属氧化物含量有关.     

基于SLMD的生物质热解动力学预测模型

采用单纯形格子混合设计法(SLMD)对纤维素、半纤维素和木质素3种生物质组分进行复配优化设计,并在综合热分析仪上进行了热解试验。分析了3组分混合热解特性,建立了由生物质3组分比例直接计算动力学参数的预测模型,对模型进行了试验验证。结果表明:纤维素热解反应级数较低(1.20),活化能较高(134.50 k J/mol),指前因子较大(3.49×1012s-1),热解较为迅速与剧烈;半纤维素和木质素热解的反应级数较高(1.30、1.32),活化能较低(33.51、19.98 k J/mol),指前因子较小(9.43×103、107 s-1),热解较为缓慢;3组分在混合热解中对动力学参数存在交互影响,纤维素对活化能和指前因子的影响较为显著,而半纤维素与木质素对反应级数的影响较大;动力学参数预测模型精度较高,可有效预测生物质热解动力学参数。     

不同粒径稻草的漂浮特性和厌氧发酵产气性能研究

为提高稻草厌氧发酵产甲烷效益,试验采用批式厌氧消化,研究了不同粒径稻草(40目,20目,10目和5目)的漂浮特性和厌氧发酵性能,对其在厌氧消化过程中的产甲烷性能、粉碎能耗、经济效益以及失水漂浮层变化规律进行分析。结果表明:5目稻草的产甲烷性能和经济效益最好,50 g TS负荷下消化50 d后单位VS产气量为238. 47 mL,分别比40目,20目和10目的稻草高出了11. 40%,20. 09%和9. 96%。5目稻草的挥发性固体VS的去除率和纤维素降解率分别为68. 65%和59. 77%,均优于其他粒径的稻草。稻草粉碎能耗与粒径负相关,5目稻草的耗电量为42 k Wh·t~(-1),分别比40目,20目和10目稻草的耗电量降低了81. 74%,61. 82%和40. 00%。每吨5目稻草产甲烷净收益为259. 1元,比40目,20目和10目稻草的净收益分别高出了228. 93%,66. 36%和23. 26%。在产气高峰期时各试验组失水漂浮层在12 h内达到峰值,随后逐渐下降,而在发酵末期漂浮层厚度增加速率变得十分缓慢。40目稻草形成的失水漂浮层厚度最小且不稳定。本研究提供了一种经济性较优的稻草粒径,对于合理安排搅拌频率、降低能耗成本提供了一定的数据支撑。     

基于TG-FTIR的雷尼镍催化乙醇木质素热解特性研究

采用热重红外联用仪(TG-FTIR)对雷尼镍催化的乙醇木质素(EOL)热解过程进行实验研究,考察雷尼镍催化剂对木质素热解过程失重特性及挥发性产物释放规律的影响作用,推断其催化作用机理。实验结果表明:雷尼镍催化EOL热解提升木质素结构单体间烷基醚键断裂,导致酚类、烷烃类和CO2产物释放量明显增加;EOL最大失重速率对应温度降低50℃,CH4的释放峰值温度升高。     

喀什地区不同TDS浅层地下水分布及资源量估算

对2014年喀什地区浅层地下水112个水样统计分析得出,TDS平均值为2.49 g/L,达到中盐度地下水标准;TDS为正偏态分布,值域范围分布较广。克里金插值对浅层地下水TDS分区得出,喀什地区淡水(≤2 g/L)、中盐度地下水(2～7 g/L)和高盐度地下水(7 g/L)分布面积分别12 209.5、29 315.9和873.5 km~2,分别占总面积42 398.9km~2的28.8%、69.1%和2.1%。采用GIS技术,依据2002-2004年完成的"新疆平原区地下水资源调查与评价"地下水补给资源模数分区成果,与TDS分区交并,计算了淡水、中盐度地下水和高盐度地下水的总补给量分别为28.52、32.85和0.42亿m~3/a,分别占总补给量61.79亿m~3/a的46.1%、53.2%和0.7%。由此提出合理利用喀什地区地下水资源的建议。     

松木屑快速热解试验研究

用自行研制的小型流化床试验装置对松木屑进行了快速热解试验,考察了温度、流化气体流量和进料速率对热解产物产率分布的影响.结果表明,反应温度对松木屑的热解产物分布有很大影响,流化气体流量和进料速率对产物产率也有一定影响.在试验的参数范围内,随温度、流化气体流量和进料速率的增加,生物油产率先增加后降低.在温度为475℃、流化气体流量为3.50m3/h、进料速率为1.78kg/h时,生物油产率最高达58 83wt%.     

南方湿润地区太阳总辐射估算模型筛选

为筛选适于模拟中国南方湿润地区太阳总辐射的经验模型,将中国南方地区划分为华东、华中、华南和西南4个区域,选用36个辐射站点逐日数据(1994—2016年),采用最小二乘算法优化3种基于温度模型(T₁,T₂和T₃模型)、3种基于日照时数模型(N₁,N₂和N₃模型)和2种混合模型(M₁和M₂模型)的经验参数,并在日、月和年尺度上评价各模型在4个分区的精度.结果表明:在日、月和年尺度上,日照时数模型精度最高,其次为混合模型,温度模型精度最低,日尺度R²分别为0.847~0.898,0.654~0.904和0.435~0.687,月尺度R²分别为0.529~0.857,0.368~0.858和0.334~0.766,年尺度RE为-1.78%~21.86%,-32.88%~24.14%和-37.54%~72.36%;日照时数模型中,N₂和N₃模型精度最高;混合模型中,M₂模型精度最高.因此,N₂和N₃模型在南方湿润地区模拟效果最好,该研究可为气象资料有限条件下精确计算南方地区太阳总辐射提供理论依据.     

白云石基多孔陶瓷负载Al2O3催化生物质热解试验

针对生物质热解催化剂煅烧白云石存在机械强度低、容易破碎的问题,提出以白云石和石英砂作为陶瓷主要骨料,烧制后经浓度0. 3、0. 5、1. 0 mol/L Al_2(SO_4)_3溶液处理,制成具有较高机械强度的白云石基多孔陶瓷;以制备的负载Al_2O_3的白云石基多孔陶瓷为催化剂,在水平管式炉上开展玉米秸秆粉催化快速热解试验。结果表明:当白云石与石英砂配比分别为30:70、40:60、45:55、50:50时,随着白云石所占比例的增加,生物油的产率先增大、后减小,生物炭的产率则先减小、后增大,当配比为40∶60时,存在生物油最大产率36. 85%,生物炭最低产率25. 11%。随着Al_2(SO_4)_3溶液浓度的提高,生物油的产率不断减小,生物炭的产率先减小、后又增大,与未经Al2(SO4)3溶液处理相比,生物油产率的降低幅度分别为10. 69%、15. 33%、21. 55%。生物油中醇类物质的相对含量略有增加,酮类、酸类、醛类物质的相对含量逐渐减小,但与不使用催化剂、未经Al_2(SO_4)_3溶液处理时相比,酚类物质的相对含量有显著提高,表明Al2O3的存在有利于酚类物质的生成。热解所产生的不可冷凝生物气主要成分为CO、CO_2、CH_4、H_2,其中CO_2的体积分数最高,约占63%,其次是CO,约占32%。加入制备的白云石基多孔陶瓷后,CO_2、CH_4和H_2的体积分数提高,CO的体积分数降低。