田间“限氧喷雾”制备生物炭技术与炭质表征

生物炭具有改良土壤、固碳减排、吸附重金属和有机污染物等方面的有益作用,但其农业和环保应用面临着成本过高这一瓶颈问题.在田间直接将生物质转化为生物炭,可节省原材料收集与炭品运输等环节的费用,降低使用成本.可通过喷雾技术在田间限氧条件下实现生物炭的制备,其工艺如下:物料在槽内经逐层压实后,采用单向引燃、逐次喷雾的方式辅助竹柳和棉秆成炭;采用多位点引燃、逐层喷雾的方式辅助芦苇成炭.制炭期间,土槽中的侧壁开孔方管起通气和限氧作用以控制适燃,铁质密网起限氧、防尘和提供喷雾通道等作用以控制成炭.采用该技术制备的生物炭表现出了较好的同槽均质性和异槽同质性,成炭率达30%,制备得到的炭含有丰富的羧基(0.71～1.43 mol/kg)、酚羟基(0.43～1.09 mol/kg)官能团,且具有较大的比表面积(45.5～83.2 m~2/g).田间"限氧喷雾"技术为生物炭的制备提供了新的思路和技术选项,也为其农业和环保应用创造了条件.     

风化煤提取的胡敏酸对镉的吸附性能及其应用潜力

以碱溶酸析"法从新疆风化煤中提取的胡敏酸为研究对象,对其理化性质和表面形态进行表征,并通过吸附试验探究反应时间、溶液pH、镉离子(Cd~(2+))质量浓度对胡敏酸吸附Cd~(2+)的影响.结果表明:风化煤提取的胡敏酸碳元素质量分数高达58.68%,羧基的质量摩尔浓度为5.81mol/kg,等电点为2.7;该胡敏酸含Cd量为0.15mg/kg,符合国家土壤环境质量标准.胡敏酸对Cd~(2+)的吸附在8h内达到平衡,吸附量随Cd~(2+)质量浓度(0~100mg/L)和溶液pH升高而增加,到pH=6.0时最大,之后胡敏酸开始溶解导致吸附量降低.Langmuir方程比Freundlich方程能更好地拟合胡敏酸对Cd~(2+)的吸附等温线,显示出单分子层吸附的特点.在pH=5.0时,胡敏酸对Cd~(2+)的饱和吸附量达137.37mg/g,相当于用去了酸度系数(pKa)为3的羧基含量的71%.在pH=4.3、Cd~(2+)初始质量浓度为80mg/L的同等条件下,新疆风化煤提取的胡敏酸对Cd~(2+)的吸附量为86.97mg/g,高于国际腐殖质协会胡敏酸标样1R106H对Cd~(2+)的吸附量(73.49mg/g).风化煤来源广、储量大、价格低,以它为原料制备获得的胡敏酸产量高、吸附能力强、环境友好、施用安全,有望作为吸附剂用于含重金属废水处理,以及作为钝化剂和土壤调理剂用于重金属污染土壤的修复.     

改革实现新跨越——北京市双河农场改制两周年回顾

<正>2012年5月23日,北京市在外埠最大的国有农场——双河农场交由首农集团托管。两年来,农场以项目建设为重点,以科技和品牌为驱动力,推动农场产业发展,经济效益显著。同时,农场加大改革力度,改善和保障农场民生工作,实现经济建设和社会建设并驾齐驱,赢得了双河干部群众的广泛赞誉。项目建设实现新跨越两年来,双河干部群众感受最深的就是农场的项目多了。水稻智能化浸种、催芽、育秧基地,标准化、现代化农业科技园区,年30万吨稻谷加工及     

风化煤改变黄河三角洲盐渍化土壤溶液组分的过程

黄河三角洲盐渍土改良具有重要的经济和社会意义。风化煤(0%、1%、3%、5%)添加到不同含盐量(1.0 mg·g-1、7.5 mg·g-1、35.3 mg·g-1)的滨海盐渍化土壤后,可降低土壤浸提液的钠吸附比(Sodium adsorption ratio,SAR)及Cl-/SO42-比,有助于减轻盐渍危害。7.5 mg·g-1含盐量土壤在5%添加下SAR由7.81降为6.61,Cl-/SO42-由10.20降为8.25。风化煤中丰富的羧基等表面官能团及Ca2+,可通过三个作用过程改变盐渍化土壤溶液的离子组成,涉及:1)风化煤固相Ca2+与溶液Na+离子的交换,从而降低土壤溶液中Na+的浓度和危害;2)溶液中Ca2+与土壤交换性Na+的置换,有助于土壤团聚体的形成和Na+的淋洗;3)溶液中的Na+与风化煤中的溶解性有机质形成络合物,使Na+的活度和植物有效性降低,间接起到减害作用。此外,钠吸附比和氯硫比可用于在实验室初步判断风化煤等物料用于盐渍土改良的潜力和效果。     

风化煤改变黄河三角洲盐渍化土壤溶液组分的过程

黄河三角洲盐渍土改良具有重要的经济和社会意义。风化煤(0%、1%、3%、5%)添加到不同含盐量(1.0 mg·g~(-1)、7.5 mg·g~(-1)、35.3 mg·g~(-1))的滨海盐渍化土壤后,可降低土壤浸提液的钠吸附比(Sodium adsorption ratio,SAR)及Cl~-/SO_4~(2-)比,有助于减轻盐渍危害。7.5 mg·g~(-1)含盐量土壤在5%添加下SAR由7.81降为6.61,Cl~-/SO_4~(2-)由10.20降为8.25。风化煤中丰富的羧基等表面官能团及Ca~(2+),可通过三个作用过程改变盐渍化土壤溶液的离子组成,涉及:(1)风化煤固相Ca~(2+)与溶液Na~+离子的交换,从而降低土壤溶液中Na~+的浓度和危害;(2)溶液中Ca~(2+)与土壤交换性Na~+的置换,有助于土壤团聚体的形成和Na~+的淋洗;(3)溶液中的Na~+与风化煤中的溶解性有机质形成络合物,使Na~+的活度和植物有效性降低,间接起到减害作用。此外,钠吸附比和氯硫比可用于在实验室初步判断风化煤等物料用于盐渍土改良的潜力和效果。     

农林废弃物田间曝氧水-火联动制炭设备及技术研究

生物炭具备固碳减排、提升地力、修复污染土壤等功效,但其推广应用面临着成本过高的难题。为降低其生产(设备与场地的运维费用)和使用成本(原料与炭品的运输费用),该文研发田间制炭技术,将生物质就地转化为生物炭。通过水-火联动技术,可在田间曝氧环境下制备得到生物炭。研究表明,原材料特性决定着成炭的操作工艺;其中,竹柳采用单向引燃、槽面喷水控温、通孔喷雾成炭的方式进行,棉秆采用单向引燃与控温、喷水横切炭体、喷雾成炭的方式进行,芦苇采用多位点引燃、槽面和通孔同时控温、逐层分区喷雾成炭的方式进行。采用该技术制备的生物炭表现出了较好的均质性,成炭率在30%左右;同时保存了较多的营养元素,如碳质量分数介于43.49%～60.30%、氮质量分数介于0.52%～0.86%;具有丰富的表面官能团,如羧基含量介于0.98～1.09mol/kg、酚羟基含量介于0.53～0.59mol/kg;具有较大的比表面积,介于16.0～262.2 m2/g。竹柳、棉秆和芦苇在成炭过程中产生的烟气经尾气处理系统处理后(PM 2.5(56、66、68μg/m3)、PM 10(100、114、128μg/m3))均达到排放标准。该文提供的田间制炭技术操作简单、成本低且效率高。实践表明,农民在自家田里可制炭达1 t/(d·人),成本仅需162.5元/t。该文研究结果可为生物炭的推广应用提供参考。