离子液体和酶法两步预处理稻壳制备稻壳炭

采用离子液体和酶法两步处理稻壳,可提高稻壳表面微孔结构.第1步,采用离子液体1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐在50℃、pH4.5的条件下处理稻壳36h,稻壳降解率达11.66％;第2步,在第1步处理的基础上采用酶活性为10 U的木质素酶在40℃、pH4.5的条件下再处理36 h,接着用酶活性比为4.5∶8.5的半纤维素...     

热解温度对稻壳生物炭特性的影响

热解技术是稻壳有效利用的重要处理方法,其炭、气和油三态产物均具有较高的利用价值。稻壳炭是稻壳热解后产生的固态产物,对环境、农业和新能源等具有重要的影响作用。稻壳炭的理化特性决定了炭产物的利用方式及效果,不同热解温度条件下制得的稻壳炭的理化特性不同,热解温度对稻壳炭理化特性影响较大。对不同热解温度制得的稻壳炭的理化特性进行系统研究有利于稻壳炭的定向制备及高值化利用。为确定热解温度对稻壳炭理化特性的影响作用,在管式炉固定床上制得不同热解温度的炭产物,对稻壳炭工业分析及元素分析、可溶性物质含量、表面官能团和孔结构等特性进行综合分析,以掌握热解温度对生物炭特性的影响规律。热解温度为350,450,550,650,750,850℃,气体流量600m L·min-1,热解停留时间为40min。分别采用TGA2000型工业分析仪和EL-3型元素分析仪测定稻壳炭的工业分析和元素分析,采用自动量热仪测定其低位发热量。采用pH计、电导率仪和离子色谱仪分别测定炭的pH值、总可溶性物质含量和可溶性氮含量。采用VERTEX 70型傅里叶变换红外光谱仪测定稻壳炭表面官能团组成,采用物理化学吸附仪测定孔隙结构特性。结果表明:温度越高稻壳炭的产率越低,随着热解温度的增加,挥发分逐渐析出,含氢和氧官能团及含碳物质逐渐分解,而灰分增加,固定碳和低位热值先增加后降低,分别在550℃和450℃具有最高值。热解温度550~650℃制得的稻壳炭含有较高的可溶性物质含量和发达的孔隙结构特性,该结果对生物炭的制备及应用具有重要的参考意义。     

稻壳生物炭老化对烤烟生长发育的影响

老化作用会对生物炭的化学和生物性质产生不同程度的影响。为了探索稻壳生物炭老化对烤烟生长发育的影响,本研究采用室外盆栽方法,共设置了5个处理,其中处理A1不施用生物炭（CK）,处理A2～A5分别使用新鲜稻壳生物炭、水洗老化、施用15%过氧化氢老化、施用30%过氧化氢老化。结果表明：与CK相比,A4处理的烤烟农艺性状最优,其株高高出14.94 cm,茎围增加1.40 cm,最大叶面积增加207.78 cm2;A2～A5处理的土壤容重降低9%～10%,烟株根系体积增加3%～70%,根系活力提高30%～81%,但主根长度却减少了6.5%。综上,生物炭老化对烤烟生长发育有一定的提升作用,以A4处理（施用15%过氧化氢老化）的综合效果最优。     

陈化处理对稻壳生物炭理化性质的影响

生物炭性质虽然稳定,却也并非一成不变,其理化性质会随着时间推移而发生缓慢变化,进而对其功能产生影响。为明确陈化对生物炭理化性质的影响,探明生物炭陈化机制。以稻壳生物炭为试验材料,利用PVC圆柱,在人工气候箱中通过25个周期冻融循环(30℃/10d,-25℃/10d)和淋溶模拟生物炭陈化过程,分析生物炭表观结构、元素组成、氧化程度、吸附能力、pH值、碳酸盐含量等理化性质变化。结果表明:陈化处理破坏稻壳生物炭的表观结构、增加表面孔隙且随处理周期延长破坏程度加剧。C元素含量和C/H比值在25个周期中没有显著变化,C/N比值、速效P和N含量呈先下降后平稳趋势,速效K含量由7917mg·kg~(-1)下降到917mg·kg~(-1),达极显著水平。陈化处理初期生物炭表面O/C比值迅速上升,到第7个周期后开始下降,到15个周期后趋于平稳,说明陈化处理初期稻壳生物炭表面氧化迅速,后期则趋于平稳。陈化处理到25个周期时,生物炭对对苯二酚的吸附量由初始的5.93mg·g~(-1)增加到11.73mg·g~(-1),说明陈化处理增加了稻壳生物炭的吸附能力。陈化处理对pH值的影响呈先下降后上升,最后趋于平稳,且与原始生物炭pH值无显著差异。碳酸盐含量则呈现下降趋势至20个周期后趋于平稳。综合分析表明陈化处理对稻壳生物炭理化性质有一定影响,对其速效养分和吸附能力影响较显著。     

稻壳炭对不同土壤磷淋溶的影响

生物炭用作土壤改良剂受到广泛关注,其对土壤磷素有效性的影响研究较少。本研究通过为期52周的室内土柱淋溶试验研究生物炭对3种类型土壤磷淋溶的影响。以500°C温度下热解30min制得的稻壳炭和该水洗稻壳炭为试验材料,分别以15%的重量比添加到酸性红壤、弱碱性风沙土和碱性盐土中,不加稻壳炭的土壤分别为各自处理的对照。试验测定了淋溶液的磷酸盐累积淋失量、土壤pH值、土壤有效磷含量、酸性磷酸酶活性、中性磷酸酶活性和碱性磷酸酶活性。结果表明:稻壳炭可增加红壤的pH值,但会降低风沙土和盐土的pH值;培养第20周之前,生物炭养分被红壤固定,第20周之后,生物炭促进磷酸盐的淋失;在整个淋溶时期内,原样生物炭和水洗炭均促进风沙土和盐土的磷酸盐淋失;原样生物炭在整个培养时期内均显著增加红壤的有效磷含量,但其只在第4周显著增加风沙土和盐土的有效钾含量;生物炭对不同类型酸度土壤磷酸酶活性的影响不尽相同,但部分磷酸酶活性的增强对磷酸盐含量的增加起到一定作用。以上结果表明,稻壳炭促进了3种类型土壤磷酸盐的淋失并能在短期内增加土壤中有效磷含量。     

稻壳生物炭施用方式对土壤理化特性及烤烟产质量的影响

以稻壳制备的生物炭为试验材料,以云烟87为供试烤烟品种,探究了在常规施肥基础上采用不同方式(垄面撒施、移栽穴撒施、条施、全田翻耕撒施)增施稻壳生物炭对植烟土壤改良、烟草生长发育及产质量的影响,以不施生物炭作对照,以期为生物炭在烟草种植及烟田土壤改良方面的应用提供依据。结果表明：采用不同方式施用生物炭对植烟土壤肥力和烤烟产质量均有显著影响,其中,全田翻耕撒施的效果最优,显著增加了烟田土壤的碱解氮、速效钾含量和最大田间持水量,与CK相比分别增加了23.78%、51.31%和11.54个百分点,土壤容重降低了0.16 g/cm³;烤后烟叶的总碱、总氮、总糖、还原糖、氯离子、糖碱比和上等烟比例显著上升。     

稻壳炭的制备及其对尿素态氮的吸附特性

为探索热解稻壳生物炭对尿素态氮的吸附特性,采用自制的无轴螺旋连续热解装置制备了热解温度分别为350、450、550℃和650℃的稻壳生物炭(RHB),研究了热解温度对RHB各项理化特性的影响规律,及其对水溶液中尿素态氮的吸附能力,并用吸附动力学模型和吸附等温线模型对尿素态氮的吸附过程进行拟合,结合吸附前后RHB的微观形貌特征,探讨了RHB对尿素态氮的吸附机制。结果表明,RHB的BET比表面积及孔容均随着热解温度的升高而逐渐增大,而平均孔径则逐渐减小;与热解温度为550℃和650℃制得的RHB相比,350、450℃制得的RHB保留了更多数量的酸性含氧有机官能团。650℃制得的RHB对尿素态氮的吸附能力更强(350℃和650℃RHB的平衡吸附量分别为30.59 mg·g~(-1)和33.16 mg·g~(-1)),等温吸附模型拟合及吸附动力学拟合结果表明,RHB对尿素态氮的吸附过程可用Langmuir-Freundlich模型和Elovich模型描述,其对尿素态氮的吸附同时受到物理吸附和化学吸附的作用。RHB对尿素态氮的吸附过程为尿素分子首先通过自由扩散运动穿透液膜表面抵达RHB颗粒表面,并与RHB表面的官能团吸附位点发生化学吸附反应,然后尿素分子从RHB颗粒外表面进入到内部的复杂多孔结构中并被"封锁"于孔隙内部,之后逐渐趋于动态平衡。不同热解温度制得的RHB的吸附机制表现为低热解温度RHB通过表面含氧官能团与尿素分子形成氢键发生化学吸附,而高热解温度制得的RHB通过形成更多的复杂孔隙结构与尿素分子发生物理吸附。     

稻壳炭对富士苹果树光合作用及生长的影响

以富士苹果树为材料,研究了不同剂量稻壳炭施加以及稻壳炭配施复合肥和有机肥引起的苹果树叶片净光合速率、蒸腾速率、叶绿素含量、叶片厚度、叶片重量、叶面积和春梢长度的春夏季生理和生长指标变化。研究结果表明,苹果树施加稻壳炭2.50 kg/株可以明显增加叶绿素含量、降低蒸腾、促进光合作用,为苹果树的最佳施加量;稻壳炭配施复合肥可以有效地降低蒸腾作用,防止春梢枝条徒长;稻壳炭配施有机肥可以有效地提高叶绿素a含量,提高净光合速率。     

生物炭制备及其对土壤理化性质影响的研究进展

生物炭作为一种新型的土壤改良剂和吸附剂,近年来成为农业、环境、能源等领域的关注热点。生物炭是通过有机物质在缺氧的条件下热解形成的,不同的原料及生产条件都会对生物炭的性质产生影响。生物炭能够能够改良土壤,改善土壤的容重、总孔隙度和保水性,还可以调节土壤的酸碱度,增强土壤阳离子交换量（CEC）,提高土壤养分。系统总结了生物炭生产方法、理化特性及其对土壤理化性质的影响,为优选生物炭、提升生物炭产品附加值、促进土壤改良提供理论支撑。     

热解温度和时间对马弗炉制备生物炭的影响

为总结马弗炉制备生物炭的经验和明晰热解温度和时间对生物炭性质的影响,以玉米秸秆为原料,在不同热解温度(400,500,600℃)和时间(2,3,4,6,8h)交叉条件下,在实验室用马弗炉烧制生物炭,计算生物炭的产率,测定其碳和氮含量,并总结利用马弗炉制备生物炭的经验。结果表明:不同热解条件下,生物炭的产率为11.2%~32.1%,生物炭的碳含量为60.9%~77.3%,全氮含量为1.1%~2.8%,C/N为23.5~71.6。随着热解温度的升高,生物炭的产率降低,400℃时为20.5%~32.1%,500℃时为12.6%~19.4%,600℃时为11.4%~16.8%。随着热解时间的延长,生物炭的产率有降低的趋势。生物炭的碳含量随热解温度升高而增加(400℃时为60.9%~63.2%,500℃时为62.6%~71.8%,600℃时为66.3%~77.3%),随热解时间呈无规律变化。生物炭的全氮含量及C/N随热解时间和温度的变化没有明显的规律。对马弗炉制备生物炭的建议为:(1)烧制生物炭时,使用锡箔纸包裹坩埚外壁,可以防止秸秆被烧成灰,使生物炭的产率保持稳定,但是锡箔纸不可重复使用;(2)热解温度不要超过700℃,当超过700℃时,部分秸秆会被烧成灰,生物炭的产率很低;(3)烧制结束后,关闭马弗炉电源,待炉内温度降低后,再打开炉门,这样可以避免高温生物炭与冷空气的接触。综上所述,马弗炉热解是实验室较低温度下(小于700℃)制备生物炭的一种有效方法。     

稻壳制炭机

该机由沈阳市三谷粮食机械设备制造厂（电话：024-86022488、81935248）生产。采用卧式机型，使整机安装、调试、维修方便容易，主机稳定性好，连续生产能力强，结构紧凑，外形美观，操作方便简单。稻壳在一定温度、水分、压力条件下不需要粉碎便可直接进入送料口，经过稻壳制炭机强力挤压成型，再经过辅机的自动控制按一定长度折成炭棒，便完成了从稻壳到成品稻壳棒的生产全过程。     

稻壳基生物炭对千屈菜不同类型底泥细菌群落结构的影响

在完全淹水条件下,利用桶栽实验,研究了不同添加量稻壳基生物炭对不同营养水平底泥细菌群落结构的影响,生物炭用量按质量比设置0%、2.5%、5%、10%和20%5个水平。结果表明,3种类型底泥中,生物炭的添加促进了中营养底泥细菌数量的增加,其他两种类型底泥细菌总量有所降低;3种类型底泥中,酸杆菌门、放线菌门丰度依次降低,其中生物炭促使低营养底泥蓝菌门数量的增加;生物炭施入低营养和中营养底泥后对千屈菜生长有一定促进作用,但差异不显著,高营养底泥施入生物炭后对千屈菜生长产生明显抑制作用。     

生物炭及其对土壤环境的影响

综述了生物炭的基本特性、环境效应以及生物炭对土壤理化性质、微生物数量及种群结构多样性的影响。土壤中添加生物炭可以提高其对土壤水分和养分的吸附能力,并且增加土壤持水性和养分有效性,延缓肥料养分的释放,进而增加土壤保肥能力,提高养分利用率;生物炭的特性也为土壤微生物提供了栖息的场所和养分,从而提高土壤微生物的数量。不同生物炭类型所提供的碳源的差别,将会引起土壤微生物群落组成和多样性发生变化。最后,对生物炭研究过程中需要注意的问题进行了展望。     

不同热解温度稻壳生物炭对羊粪堆肥腐熟度及温室气体排放的影响

为优化羊粪堆肥腐熟度与温室气体减排协同的技术工艺参数,以2种不同热解温度制备的稻壳生物炭为堆肥辅料,与羊粪、食用菌渣混合,进行了43 d的堆肥试验。设置了3个处理,羊粪与食用菌渣质量比9∶1混合体作为预备物料,在预备物料上分别添加450、650℃热解的稻壳生物炭(占预备物料质量百分比15%)为BC450、BC650处理,在预备物料上添加未热解炭化的稻壳(与稻壳生物炭同等体积)为CK处理。监测了堆肥温度、腐熟度指标(NH₄⁺-N/NO₃^--N、EC值、种子发芽指数)、温室气体(CH₄、CO₂、N₂O)排放的变化动态,分析了不同热解温度稻壳生物炭对堆肥腐熟度与温室气体减排的协同效果。结果表明：添加450、650℃热解的稻壳生物炭,缩短了堆肥体NH₄⁺-N/NO₃^--N、T值、EC值及种子发芽指数达到腐熟度推荐值的所需时间,与CK处理相比,BC450、B...     

稻壳生物炭对矿区重金属复合污染土壤中Cd、Zn形态转化的影响

明确稻壳生物炭的农业生态效应对合理利用其修复矿区重金属复合污染土壤具有重要意义。通过盆栽试验,研究了稻壳生物炭不同施用量(0、5、10、20、50、100 g·kg~(-1))对重金属复合污染土壤p H、CEC和Cd、Zn赋存形态转化的影响。结果表明:与对照相比,稻壳生物炭的添加使土壤p H升高0.18~0.29个单位,CEC提高32.89%(5.68 cmol·kg~(-1));同时,重金属复合污染土壤中弱酸提取态Cd、Zn分别降低21.88%、19.63%,氧化态Cd、Zn分别降低24.12%、18.62%,可还原态Cd、Zn分别降低13.72%、8.97%;而使残渣态Cd、Zn分别升高115.56%、39.45%。综上所述,稻壳生物炭的添加提高了矿区重金属复合污染土壤的p H和CEC,促进了重金属复合污染土壤中Cd、Zn的弱酸提取态、可氧化态和可还原态向化学性质稳定的残渣态转化,降低了土壤重金属的有效性,实现了对重金属复合污染土壤的修复。     

稻壳生物炭搭载特基拉芽孢杆菌防治西瓜枯萎病

以稻壳为材料高温裂解制备生物炭,利用其优良吸附特性搭载特基拉芽孢杆菌防治西瓜苗期枯萎病。结果表明,500℃裂解温度下制备的稻壳生物炭的吸附性能最佳,在菌液中2 h,每1 g载菌量最大为6.77×10~(10)个,且能显著延长特基拉芽孢杆菌在土壤中的存活时间。经稻壳生物炭吸附搭载后,特基拉芽孢杆菌对西瓜枯萎病的防效为83.1%,显著高于直接施用菌液的防效(72.5%)。载特基拉芽孢杆菌稻壳生物炭施入后,土壤中过氧化氢酶、脲酶、纤维素酶、蔗糖酶及脱氢酶活性分别为4.40μmol/g、1.43 mg/(d·g)、3.05 mg/(d·g)、3.36 mg/(d·g)和33.72μg/(d·g),较对照显著升高,并促进西瓜幼苗生物量增长54.4%左右。本研究结果对利用生物炭搭载生防微生物防治作物土传病具有一定指导意义。     

薏苡秸秆生物炭的制备及其对土壤重金属有效性的影响

薏苡是贵州省兴仁市的地理标志产品,生物炭制备是秸秆资源化利用的有效方式之一,被广泛应用于重金属污染土壤的修复治理。采用控温限氧的方法制备薏苡秸秆生物炭,并对生物炭的产率、pH、空间结构以及生物炭对土壤重金属活性的影响进行研究。结果表明：随着热解温度的升高,生物炭的成炭率从49.5%下降到35.7%;生物炭的pH从7.49升高到9.87;在扫描电镜下热解温度越高的生物炭空间结构越无序,表现为微孔数目增多,内部结构复杂。添加秸秆生物炭能显著降低土壤中有效态Cr、Cd、Mn和Zn含量,在600℃添加量10%处理条件下土壤中重金属的降低效果最好,土壤有效态Cr、Cd、Mn、Zn分别下降了36.1%、29.4%、39.1%、15.3%。针对毒性大的重金属Cd,选择400℃处理生物炭,添加量5%,能达到处理成本低、添加量少、重金属有效性降低幅度大的效果。     

生物炭及炭肥对玉米苗期性状的影响

本文采用盆栽试验,研究施入化肥、生物炭、生物炭肥对玉米苗期性状的影响。研究表明:生物炭肥、生物炭、化肥对玉米出苗率、植株和根系鲜重、干重、根系活力均较对照有促进作用,且这种促进效应表现为生物炭肥化学肥料生物炭。