生物质气化技术及开发应用研究进展

综述了我国生物质资源状况、目前生物质气化技术的研究现状及发展趋势,着重评价了生物质气化技术的应用意义,生物质能源技术在我国的能源技术领域的地位,并对生物质气化技术应用前景进行了展望,分析了生物质气化技术应用的环境效益和经济效益,以及生物质气化技术的不同应用场合和目前存在的一些不足,在技术创新和扩大规模等方面需要进一步加强,阐明了生物质气化技术对我国能源可持续发展战略的重要性和现实意义.     

生物质气化技术及开发应用研究进展

综述了我国生物质资源状况、目前生物质气化技术的研究现状及发展趋势，着重评价了生物质气化技术的应用意义，生物质能源技术在我国的能源技术领域的地位，并对生物质气化技术应用前景进行了展望，分析了生物质气化技术应用的环境效益和经济效益。以及生物质气化技术的不同应用场合和目前存在的一些不足，在技术创新和扩大规模等方面需要进一步加强，阐明了生物质气化技术对我国能源可持续发展战略的重要性和现实意义。     

预处理技术在生物质热裂解中的应用

生物质能源是一种新型绿色可再生能源,对其开发利用已成为国内外研究热点。笔者综述了预处理技术在生物质热裂解领域中的相关应用及发展现状,重点分析比较了物理预处理、化学预处理及生物预处理等技术对热裂解产物的影响,归纳总结了生物质热裂解预处理技术的发展趋势,即根据生物质的物化特性和热裂解目标产物来选用不同的预处理方式。     

生物质气化多联产技术的集成创新与应用

生物质气化作为生物质能源的一种主要形式,近几十年来得到了国内外的广泛关注和研究。但是由于传统技术燃气中焦油含量高、气化产物单一致使经济效益不佳、存在一定的环境污染及设备系统不够完善等难题,极大地阻碍了生物质气化技术的发展以及实现工业化规模的步伐。笔者所在的团队在国内外率先提出了基于"生物质气化(能源)多联产技术"的新发展思路,并进行了相应的技术研究与产业化应用。根据生物质资源特性不同,研究开发了适合农作物秸秆类的流化床气化多联产炉、果壳类下吸式气化多联产炉和木质类上吸式气化多联产炉,并针对不同的生物质气化产物研发了相应的产品利用路线。其中气相产物(可燃气)用于发电、供气或者热燃气(未经气液分离)直接烧锅炉供热或带动蒸汽轮机发电,该技术解决了燃气净化和焦油的两大难题;液相产物(生物质提取液)制备液体肥料;固相产物(生物质炭)根据生物质原料的不同可分别用于制备炭基有机-无机复混肥(秸秆类原料)、高附加值活性炭(果壳类和木片类)以及工业用还原剂和民用燃料(木质类)。生物质气化多联产技术新理念的提出以及相关核心技术设备的开发与应用也为生物质利用探索出了一条符合绿色、环保和循环、可持续产业发展的良好路径,生物质能源的发展只有与环境保护(空气、水、土壤及食品安全)相结合才是最根本的出路。     

傅里叶红外光谱技术在生物质能源研究中的应用

傅里叶变换红外光谱是灵敏度高、波数准确、重复性好,用以确定分子组成和结构的定性和定量分析技术。主要对傅里叶红外光谱技术在生物质固体燃料、生物质热解、生物质液化等研究中的应用进行分析和阐述,介绍了傅里叶变换红外光谱及其联合分析技术的应用。     

基于SCI的木材用生物质胶黏剂技术文献计量分析

近年来木材用生物质胶黏剂迅速成为全世界的研究热点,其性能决定人造板的性能及使用环境。笔者采用文献计量学方法对全球范围内的木材用生物质胶黏剂技术相关的SCI文献进行统计分析,揭示了木材用生物质胶黏剂技术的发展态势,并特别对比分析了我国在该领域的研究现状,最后提出了我国木材用生物质胶黏剂发展的对策和建议。     

生物质基光学材料研究进展

近年来由于不可再生资源的日益枯竭,以及全球能源危机等问题,生物质资源的研究和利用受到人们的广泛关注。以往材料的制备与合成往往以石油及其衍生物为原料,过程繁琐、成本高昂、原料不可再生,且对生态环境造成了不可逆转的破坏,而生物质基材料因绿色、可再生、环境友好等,其设计与构筑已成为基础科技研究的前沿与热点。在过去的研究中,国内外学者以相关生物质为基础构筑“基石”,利用其本征结构及特性原位合成或与异质单元复合,构筑了大量的功能光学材料。功能光学材料的应用领域包括但不限于催化、光动能转换、生物成像、光电器件、海水淡化、信息防伪等。笔者对生物质基光学功能性材料方面的代表性成果进行梳理与总结,主要包括林木芳香生物质荧光材料、多糖生物质荧光材料、林木生物质光热材料、纳米纤维素光子晶体材料、生物质基光热材料,以及以上材料在食品检测、生物成像、加密打印、发光器件、光 热 动能转换领域中的应用,并且对该领域内存在的问题及未来发展方向作了展望。     

生物质炭基磁性固体酸催化剂研究进展

从生物质炭基前驱体和磁性Fe_3O_4材料的制备技术方面综述了国内外生物质炭基磁性固体酸催化剂制备方法。总结了生物质炭基磁性固体酸催化剂的合成技术(吸附作用、负载作用、包埋技术和嫁接技术)和发展状况,着重介绍了化学共沉淀法和水热法制备磁性Fe_3O_4材料及进一步合成生物质炭基磁性固体酸催化剂的生产工艺,并且简述了高温分解法和微乳法制备磁性Fe_3O_4材料及进一步合成生物质炭基磁性固体酸催化剂的现状;阐述了生物质炭基磁性固体酸催化剂催化木质纤维类生物质在水解反应、酯化反应、缩合反应等方面的应用进展。指出了生物质炭基磁性固体酸催化剂下一步的研究方向,并展望了今后的研究重点。     

生物质催化制备甲烷的反应路径和催化剂研究进展

甲烷是氢碳比最高的烃,也是一种具有较高燃烧热值的清洁能源。在生物质制备甲烷的方法中,生物质发酵法和生物质合成气发酵法因活性菌的温度敏感性而受到限制。因此,本文介绍了近年来生物质合成气催化制备甲烷的反应机理及相应的催化剂体系研究进展,重点讨论了合成气中CO甲烷化和CO 2甲烷化反应机理,以及催化剂中活性成分、载体、助剂对甲烷化的影响。同时,介绍了反应条件温和的生物质催化水热法,简述了反应路线及近年来的研究现状。最后,从技术的角度对该甲烷化的反应机理和高效、稳定的催化剂研究进行了展望。     

发展生物质材料与生物质材料科学

就林业生物质资源利用背景,林业生物质材料与林业生物质材料科学基本概念与内涵,林业生物质资源利用技术发展趋势,以及林业生物质材料科学当前主要研究领域作了探讨.     

Topochemical investigation into the delignification of Eucalyptus globulus chips during semi-chemical sulfite pulping

The course of delignification of Eucalyptus globulus fibers during neutral semi-chemical sulfite pulping (NSSC) was studied by universal microspectrophotometry (UMSP 80, ZEISS). UV-investigation into a cellular level enables the topochemical analyses of delignification within individual cell wall layers during cooking. Cooks were carried out in a laboratory seven liter digester with liquor circulation and electrical heating device. Chip samples were taken throughout the cooking for chemical and UV microscopic analyses. UV microscopy analysis revealed for Eucalyptus globulus chips a preferred lignin removal during NSSC cooking in cell corner and compound middle lamella regions.     

河南省杨树人工林生物量研究

利用河南省第7次森林资源连续清查资料,分别采用生物量转换因子法、生物量回归模型法、生物量转换因子连续函数法对河南省杨树人工林生物量进行了估算。经比较模型的适用范围,最终采用生物量转换因子法估算值作为河南省杨树人工林生物量;中、幼林生物量占整个杨树人工林生物量总量的80.47%,表明杨树人工林生物量在各龄组中分布不均衡;河南省杨树人工林生物量总体质量不高,但具有较大发展空间,通过加强杨树人工林的抚育管理措施,对提升整个区域的杨树生物量水平具有重要意义。     

气候敏感的马尾松生物量相容性方程系统研建

【目的】构建气候敏感的马尾松生物量相容性方程系统,分析气候因子对马尾松各分项生物量的影响,为森林碳汇监测和森林可持续经营提供技术支撑。【方法】基于150株马尾松单木生物量数据,采用非线性联立方程组法构建气候敏感的马尾松生物量相容性方程系统,各分项生物量(干材、干皮、树枝、树叶和地上总生物量)选用以直径和树高为自变量的二元生物量方程作为基础模型,利用一阶交叉验证法对所构建的生物量相容性方程系统进行评价。【结果】与传统未考虑气候因子的各分项生物量模型相比,气候敏感的马尾松生物量相容性方程系统预测精度明显提高,且该生物量相容性方程系统可定量描述不同气候带亚区生物量的差异程度,保证干材、干皮、树枝和树叶与地上总生物量相容。【结论】气候敏感的马尾松生物量相容性方程系统能有效分析气候因子对各分项生物量的影响,可应用于其他树种的生物量预估。     

Comparison on Estimation of Wood Biomass Using Forest Inventory Data

Based on sixth and seventh national forestry inventory data of the six provinces,including Guangdong,Jiangxi,Guizhou,Shaanxi,Jilin and Beijing,the three methods(IPCC,continuous function for biomass expansion factor and weighted biomass regression model) were selected to estimate wood biomass in this paper.The estimation of the three methods were compared and analyzed from calculating process,method characters,repeatability and verifiability to stability of growth rate of biomass between two periods.The results showed the total biomass estimated by IPCC method with variable BEF2 was large,the total biomass estimated by IPCC method with constant BEF2 was small and the total biomasses estimated by continuous function for biomass expansion factor and weighted biomass regression model were middle.The biomass expansion factor derived from weighted regression model was most stable in the different provinces. Based on the seventh national forestry inventory data, the biomass expansion factors of various kinds of tree species derived from IPCC and the weighted regression model were more stable than the biomass expansion factors derived from continuous function method.The growth rate of biomass between two periods was the same regular pattern as the biomass expansion factors.     

川西米亚罗林区林场水平森林生物量研究

利用川西米亚罗林区森林资源清查数据,以森林蓄积量和森林生物量之间的关系模型为基础,对川西林业局301林场的森林生物量进行了估算,并对研究地区不同林龄及森林类型的森林生物量进行了分析。研究结果表明:1)研究区域林分总生物量为3 041 229t,林分单位面积平均生物量为87.13 t/hm2,低于全国生物量及四川省生物量的平均值,主要由于占绝对优势的云、冷杉林所处立地条件差,生物量较低造成;2)林分年龄结构不合理,成、过熟林面积较大(占69%);3)水土保持林的生物量在所有森林类型中所占比例最高(占80%)。     

淹水对河竹鞭根系统生物量分配及异速生长模式的影响

为了揭示长期淹水对河竹鞭根系统生物量分配及异速生长模式的影响,调查测定了人工喷灌供水(CK)和淹水处理(TR)3、6个月的河竹1年生竹鞭及其根系的生物量,分析了河竹鞭、根生物量分配对淹水环境的适应和响应策略。结果表明: 淹水条件下河竹根系生长受到抑制,生物量分配比例鞭>根。与CK相比,淹水条件下河竹根系生物量及根系生物量/总生物量显著降低,鞭生物量/总生物量升高。随着淹水时间的延长,河竹鞭、根大量生长,生物量显著升高,但根生物量/总生物量、鞭生物量/总生物量和水中鞭生物量/总生物量变化并不明显。河竹鞭、根生物量间的关系在TR和CK处理下均符合幂函数增长关系,但淹水条件下的异速生长指数b要高于CK。研究表明河竹在鞭根系统生长和物质分配上具有较大的生态可塑性和可调节性,可以通过鞭根系统的生物量合理分配和异速生长调节以逐步适应淹水环境。研究结果可为河竹在水湿地和江河湖库消落带植被恢复中的应用提供参考。     

一个新的通用性相对生长生物量模型

针对West等(1997;1999)提出的理论生物量模型与经验模型存在显著差异的问题,对应用最广的一元生物量模型M=aDb的2个参数进行专题研究。首先,基于几何学的观点推导出参数b的理论值为7/3(≈2.33),与大量已有研究结果的对比表明,该理论参数值能够很好地描述地上生物量与胸径之间的平均相对生长关系;然后,利用包含1441株样木的5组立木生物量数据对新提出的通用性理论模型进行验证;最后,分析参数a与木材密度ρ之间的相关性,并建立二者之间的线性回归模型。新的模型既简单明了,又能反映不同树种之间的生物量差异,可为建立用于区域性和国家级森林生物量估计的通用性生物量模型提供可行途径。     

内蒙古柠条和山杏单株生物量模型研建

[目的] 针对现有灌木生物量模型存在的分量与总量、地上与地下生物量不相容等问题, 探索利用联立方程组 方法, 建立灌木林相容性生物量模型。[方法] 以内蒙古自治区的2种常见灌木柠条(Caragana korshinskii)和山杏(Armeniaca sibirica)为研究对象, 基于大样本的生物量实测数据, 利用非线性误差变量联立方程组方法, 建立了地上生物量模型及其相容的地下生物量模型和根茎比模型。[结果] 表明:基于植冠面积和丛生枝个数(或植株高度)的地上生物量模型, 其确定系数能达到0.67以上, 但地下生物量模型的确定系数要低些, 其中山杏仅0.36;2种灌木的地上生物量和地下生物量模型的平均预估精度均能达到80%以上, 全株生物量的平均预估精度, 山杏能达到86%以上, 柠条能达到92%以上。[结论] 对于无明显主干的丛生状灌木, 不论是地上生物量还是地下生物量, 植冠面积是首要的相关因子, 其次才是丛生枝个数和植株高度;利用非线性误差变量联立方程组方法, 能有效解决不同生物量之间的相容性问题, 同步建立地上生物量模型及其相容的地下生物量模型和根茎比模型;所建模型完全可用于内蒙古自治区范围内相应灌木林的生物量估计。     

不同估算树冠生物量方法的比较——以长白落叶松林为例

以长白落叶松人工林为研究对象,应用平均标准木法及枝解析木法调查树冠生物量,并采用标准枝法与枝条模型估算法对估测的树冠生物量进行了比较研究。分析了枝长与枝基径,枝条生物量与枝基径、枝长等各因子的相关关系,建立一级枝长模型及枝条生物量模型。通过对枝条生物量估测模型的比较,结果表明:枝基径与枝条生物量、叶生物量有很高的相关性,幂函数拟合的精度较高,参数估计较稳定;虽然二次多项式模型拟合的相关系数较大,但因参数变动较大,预测不稳定。在树冠生物量模型研究中,基于胸径建立异速生物量模型,相关系数R2值达0.906以上;通过对估测树冠生物量模型的比较,枝条模型估测法优于标准枝法,同时对模型进行F检验,F值达极显著水平,所选枝条生物量模型对长白落叶松树冠生物量的估测具一定参考价值。     

云南省云杉立木生物量模型研建

以云南云杉为研究对象,对云杉地上生物量和地下生物量模型进行研建。建立云杉地上总生物量、树干、树冠、干材、干皮、树枝、树叶独立模型与材积相容模型,采用分级联合控制和度量误差模型方法,建立地上总生物量和所有分量相容的立木生物量模型,建立根茎比模型对云杉地下生物量进行估计。结果表明：建立的云杉地上总生物量、树干、干材生物量二元模型预估精度均达95％以上,干皮生物量模型预估精度达94％以上,树冠、树叶、树枝生物量的预估精度均在92％以上,地下生物量模型预估精度在88％以上;所建立的模型可以用于云杉生物量的估计。