稻壳灰制备聚硅酸硫酸铝絮凝剂及其结构性能

为了进一步充分利用稻壳灰中的硅和碳,该文提出由稻壳灰制备水玻璃并进一步制备聚硅酸硫酸铝(poly aluminum silicate sulfate,PASS)絮凝剂,对PASS进行结构表征,并考察了PASS处理有机废水的絮凝效果。结果表明,由稻壳灰制备水玻璃,可通过碱处理稻壳灰获得模数为3.3的水玻璃并联产活性炭;再由上述水玻璃制备PASS。通过考察二氧化硅质量分数、铝硅摩尔比、p H值对其絮凝性能的影响,得到较佳工艺条件:二氧化硅质量分数7%,铝硅摩尔比1∶2,p H值为2.0,此条件下投量(以Al2O3计)60 mg/L时有机废水(油墨废水)的除浊率和脱色率分别为97.29%、94.26%,相同投量下处理有机废水(油墨废水和油脂废水),PASS的除浊率和脱色率高于聚合氯化铝(poly aluminum chloride)10%~20%左右;X射线衍射(x-ray diffraction)、傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectrometer)的结构分析表明PASS是由硅和铝组成的无定型聚合物。研究结果为稻壳灰资源的应用开辟一条新途径,为絮凝剂的原料来源提供参考。     

富硅稻壳灰施用对土壤镉活性和不同品种水稻镉积累的影响

施硅（Si）可以有效减少水稻镉（Cd）积累,但稻壳灰（rice hull ash,RHA）作为一种广泛易得的富Si材料能否减控水稻Cd积累尚未清楚。为探究RHA对水稻Cd积累的影响,寻找一种可应用到田间的低成本富Si控Cd材料,该试验按土壤质量比分别添加0.2%、1.0%、4.0%的RHA,种植湘晚籼（低Cd积累品种）和玉针香（高Cd积累品种）两种水稻,探究RHA对两个水稻品种Cd积累的影响。结果显示,施加RHA提高了土壤Cd活性,促使铁锰氧化物结合态Cd向可交换态Cd和碳酸盐结合态Cd转换。RHA对水稻Cd积累的影响因水稻品种而异,施加RHA可抑制湘晚籼体内Cd转运,使秸秆Cd含量降低25%～44%,由白根至秸秆、节点I至节间I、节点I至旗叶的转移系数分别降低42%～48%、2%～55%、30%～70%;RHA对玉针香吸收与转运Cd则无抑制作用。该研究结果揭示了RHA对水稻Cd积累的差异影响,为减控水稻Cd吸收提供了一种低成本的富Si材料。     

稻壳与稻秆灼烧灰颗粒的微观形态特征及其能谱分析

应用扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)和能谱(energy disperse X-ray microanalysis,EDX)结合联用技术对稻壳和稻秆在600和815℃下灼烧产生的灰渣的微观形态特征及其元素组成进行了全面地研究,并考察了不同灰化温度对生物质灰的粒度分布、微观形态、颗粒表面、内部结构及元素组成等方面产生的影响。结果表明:灰化温度升高,灰粒的粒度减小,且分布较均匀,稻壳灰中多为团状颗粒,而稻秆灰以棒状颗粒居多;对于600℃稻壳灰,部分灰粒仍保留着稻壳的原始纤维结构,且灰中存在许多松散状的密实小颗粒,但并未出现粘结团聚,而600℃稻秆灰表面存在大量粘连着小颗粒的絮状物,表明此时灰中已经出现低熔点成分熔融而产生的弱粘结;815℃时2种生物质灰粒表面都出现熔融态的碱金属物质和以玻璃体突起形式存在的石英结构,而且都存在明显的团聚结渣现象;稻壳灰与稻秆灰的主要组成元素是C、O、Si、K和Ca,较少的Mg、Al、Fe、P等也被检出,而S只在稻秆灰中检出,稻壳灰中未检出S元素;灰化温度升高,稻壳灰的K含量明显下降,而稻秆灰中K、Na、Ca的含量变化较小,但是Cl、Fe、Al的含量均明显下降;稻秆灰的K、Na、Ca和Cl含量都远高于稻壳灰,稻秆灰比稻壳灰更易造成设备腐蚀、结渣等危害。     

可溶性有机物对土壤中绿麦隆吸附与解吸的影响

A batch equilibrium techniques was used to examine the effect of dissolved organic matter （DOM） extracted from both non-treated sludge （NTS） and heat-expanded sludge （HES） on the sorption and desorption of chlorotoluron （3-（3-chloro-p-tolyl）-1,1-dimethylurea） in two types of soils, a yellow fluvo-aquic and a red soil from China. Without DOM,sorption of chlorotoluron was significantly greater （P 〈 0.05） in the red soil than in the yellow fluvo-aquic soil. However,with DOM the effect was dependent on the soil type and nature of DOM. Chlorotoluron sorption was lower in the yellow fluvo-aquic soil than in the red soil, suggesting that with the same DOM levels the yellow fluvo-aquic soil had a lower sorption capacity for this herbicide. Application of DOM from both NTS and HES led to a general decrease in sorption to the soils and an increase in desorption from the soils. Desorption of chlorotoluron also significantly increased （P 〈 0.05） with an increase in the DOM concentration. Additionally, for sorption and desorption, at each DOM treatment level the NTS treatments were significantly lower （P 〈 0.05） than the HES treatments. This implied that non-treated sludge had a greater effect on the sorption and desorption of chlorotoluron than heat-expanded sludge.     

稻壳及稻壳生物炭对土壤团聚体稳定性及有机碳分布的影响

【目的】长期种植雷竹(Phyllostachys praecox)会导致土壤酸化加剧,土壤结构破坏。我们比较了施用不同量稻壳和稻壳生物炭对土壤理化性状和团聚体组成的影响,以寻求实现雷竹的可持续生产的有效措施。【方法】采用盆栽方法进行雷竹幼苗试验,供试土壤长期种植雷竹,pH为5.3。设置分别施用稻壳、稻壳生物炭10 t/hm² (10H、10B)和30 t/hm² (30H、30B)处理,以不施稻壳和稻壳生物炭的处理为对照(CK)。雷竹幼苗生长262天后,采集土样测定土壤基本理化性质,采用湿筛法筛分不同粒级土壤团聚体,测定各粒级团聚体中有机碳和全氮含量。【结果】30H和30B处理均显著降低了<0.053 mm粒级团聚体含量,显著提高了水稳性团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)以及>0.25 mm粒级团聚体(R0.25)含量;10H和10B处理对水稳性团聚体的MWD、GMD以及R0.25含量均无显著影响。30B处理显著增加了>2 mm、0.25～2 mm、0.053～0.25 mm粒级团聚体中有机碳含量,其中增...     

稻壳及硅烷添加量对木塑复合材料力学性能的影响

采用一步法连续挤出技术将稻壳粉和聚乙烯进行熔融复合制备复合材料,用硅烷作为偶联剂,研究了稻壳粉与硅烷添加量对复合材料力学性能的影响。实验结果表明：稻壳和硅烷添加量对复合材料界面有很大影响,复合材料的冲击强度、弯曲强度以及抗拉强度随稻壳添加量的增加而明显下降。添加适量的偶联剂可以改善复合材料界面相容性和稻壳在复合体系中分散均匀性,从而改善力学性能。     

添加腐熟稻壳对鸢尾花生长及根际土壤环境的影响

以鸢尾花为材料,采用大田试验,探究添加腐熟稻壳对鸢尾花生长及根际土壤环境的影响。腐熟稻壳翻埋试验设置4个处理：对照处理(CK：不添加腐熟稻壳);腐熟稻壳处理(T1:0.5 kg·m^-2腐熟稻壳翻埋;T2:1.5 kg·m^-2腐熟稻壳翻埋;T3:3.5 kg·m^-2腐熟稻壳翻埋)。腐熟稻壳覆盖抑制杂草试验设置4个处理：对照处理(CK：无腐熟稻壳覆盖);腐熟稻壳覆盖处理(A:0.5 kg·m^-2腐熟稻壳覆盖;B:1.5 kg·m^-2腐熟稻壳覆盖;C:3.5 kg·m^-2腐熟稻壳覆盖)。结果表明,添加腐熟稻壳翻埋能够促进鸢尾花生长发育,其中T1和T2处理效果较好;与CK相比,T2在定植90 d时,其地上部、地下部鲜重分别增加了38.76%和62.47%;而T1在鸢尾花定植120 d时,地上部、地下部鲜重分别增加了39.53%和47.65%。各处理后的鸢尾花种球性状有了一定的改善;在鸢尾花定植120 d时,T1、T2、T3处理的种球直径和种球干重分别较对照增加了1...     

稻壳和稻壳生物炭对镉污染土壤肥力及镉有效性的影响

在镉(Cd)污染土壤中添加等碳量的稻壳及稻壳生物炭,研究不同材料对Cd污染土壤理化性质、肥力、酶活性及重金属Cd有效态含量的影响。共设置4个处理组,未被Cd污染土壤(CK)、Cd污染土壤(CD)、添加2%生物炭的Cd污染土壤(BO)、添加等碳量的稻壳Cd污染土壤(DK)。试验结果表明,BO和DK组的土壤总有机碳含量较CD组分别提高10.05%和5.02%,DK组的可溶性有机碳含量在第60 d,比CD组高出43.90%,BO组培养第90 d时,比CD组高13.00%;BO组的碱解氮含量对比CD显著降低,DK组的碱解氮含量对比CD组显著升高。不同处理组对酶活性有不同影响,第45 d时,BO和DK组的脲酶活性较CD组显著提高,分别提高10.14%和8.61%;施加稻壳和稻壳生物炭均能显著提高土壤中的蔗糖酶活性,但BO组显著低于DK组。不同处理对土壤理化性质有不同的影响,DK和BO组均显著提升土壤的孔隙度、初始孔隙比和土壤中砂粒、黏粒的比例;土壤重金属有效态试验结果表明,DK组中Cd污染土壤中的酸可提取态Cd的含量显著降低。对比施入稻壳生物炭,施加稻壳能够短期提升土壤肥力;生物炭和稻壳均能提升土壤的孔隙度和比重,使土壤中的黏粒占比上升;稻壳生物炭及稻壳均能缓解Cd对酶活性的抑制作用;相比生物炭而言,稻壳更能显著降低土壤中酸提取态的Cd含量。     

铁改性稻壳生物炭对铵态氮的吸附效果研究

[目的]研究稻壳生物炭和3种铁改性稻壳生物炭对铵态氮的吸附特性,为其作为添加剂进行炭基肥料的开发提供参考.[方法]以稻壳为原料,在500℃无氧条件下热解制备稻壳生物炭(RBC),并采用3种工艺制备铁改性稻壳生物炭(FDRBC、FWRBC和FWBC).利用比表面积测定仪(BET)和扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)...     

碳化稻壳吸附严寒地区村镇地下水Fe2+与Mn2+的性能分析

为低温同步净化铁锰地下水,保障严寒村镇饮用水安全,优选600℃碳化稻壳CRH600,基于X射线衍射分析(Xray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、比表面积及孔结构分析(Brunauer-Emmett-Teller nitrogen sorption,BET-N2)、傅立叶红外线光谱分析(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、Boehm测定法等表征剖析CRH600吸附Fe~(2+)、Mn~(2+)机理,通过单因素试验确定最佳投加量与溶液p H值,采用吸附等温线-动力学-热力学理论揭示CRH600低温吸附性能,考察CRH600低温再生能力。结果表明:CRH600比表面积大,稻壳碳化后表面官能团含量增多,其中-OH凭借离子交换与表面络合作用对Fe~(2+)、Mn~(2+)去除贡献最大。10℃时CRH600对溶液中混合的铁锰不存在竞争吸附;最佳溶液p H值分别为5、6,最佳投加量分别为6、10 g/L。吸附过程符合准二级动力学模型与Langmuir模型,受膜扩散与颗粒内扩散控制,饱和吸附量分别为5.85、2.83 mg/g。吸附自发放热、熵减,低温效果佳,物理与化学作用并存。H2SO4为吸附饱和CRH600的最优解吸剂,最佳吸附-解吸循环次数分别为5、3,再生CRH600对Fe~(2+)、Mn~(2+)的平衡吸附量可达解吸前的80%、90%。研究结果为改性稻壳颗粒低温去除地下水铁锰的应用提供了充分的基础数据与理论支撑。     

渠道衬砌抗渗型粉煤灰-稻壳混凝土抗渗性能试验

为了满足渠道衬砌的需要,提高稻壳混凝土的抗渗性能,在稻壳混凝土中加入了粉煤灰。该文通过试验对渠道衬砌抗渗型粉煤灰-稻壳混凝土的抗渗性能进行了研究,得到粉煤灰质量分数、稻壳质量分数和水灰比对粉煤灰稻壳混凝土抗渗性能的影响规律,同时得到了粉煤灰-稻壳混凝土相对渗透系数小于0.783×10-8 cm/s的混凝土配合比。通过对混凝土抗渗性能主效应分析得到混凝土抗渗性能的影响因素顺序：水灰比>稻壳质量分数>粉煤灰质量分数;粉煤灰-稻壳混凝土的相对渗透系数随着粉煤灰质量分数和稻壳质量分数的增大呈现出先减小后增大的抛物线的变化趋势,随着水灰比的增大呈现出一直增大的线性变化的规律。试验结果表明在不降低混凝土导热系数的前提下,在稻壳混凝土中掺入粉煤灰后确实能提高稻壳混凝土的抗渗性能。     

稻壳热解模型建立与应用

生物质连续热解工艺是适合工业化生产的高效、合理的处理方式,该文基于稻壳在升温速率为20～40?℃/min,反应终温为800℃的热分析试验数据,建立了稻壳热解过程的分段反应模型并获得了反应动力学参数,其中失水预热解阶段满足N阶反应,主热解阶段满足J-M-A方程。对所建模型在建模升温速率范围内、外进行了检验,发现模型计算结果与试验数据相近,模型计算误差不大于2.35%,说明模型具有较广泛的适用性,为热解反应器的设计提供了理论依据。根据稻壳常规热解下失水预热解和主热解反应过程的模型计算结果,设计了变螺距生物质连续热解反应器,并以稻壳粉末为原料进行了参数试验,结果表明,该反应装置能实现连续、稳定热解,但由于实际升温不是理论上的线性升温过程,导致连续热解试验结果与模型计算结果和热重试验结果间存在一定差异。     

稻壳与煤混合燃烧特性试验

采用非等温热重法对稻壳、煤及其混合燃料进行燃烧试验,使用Flynn-Wall-Ozawa（FWO）和Kissinger- Akahira-Sunose（KAS）2种方法分析了样品的燃烧反应动力学参数,分析了掺混比、升温速率对燃烧特性参数的影响,探讨了燃烧过程中混合燃料成分间的协同效应。结果表明：混合燃料的点火温度与纯煤相比有明显降低,燃烧特性有明显改善,随着稻壳掺混比由10%升至70%,燃尽温度从730℃降低至650℃,燃尽程度也逐渐变大,失质量从86.1%增至91.5%,综合燃烧特性指数从2.153×10-8增加到1.183×10-7;随着升温速率的增加,混合燃料的燃尽温度和综合燃烧指数均会增大,但点火温度和燃尽程度几乎不变;稻壳与煤混合燃烧时组分间会发生协同作用,且随着稻壳掺混比的增加,协同效应参数逐渐增大,协同效应越来越明显;FWO和KAS法得到的煤的活化能分别为37.66和31.00 kJ/mol,稻壳的活化能分别为20.96和16.30 kJ/mol;混合燃烧过程中,活化能随着温度和转化比而改变,随着稻壳掺混比的增加呈现出先增大后减小的趋势。     

稻壳粉添加剂提高污泥的脱水效果研究

利用农业废弃物稻壳粉能有效提高污泥的脱水性能。该文研究了稻壳粉投加量对污泥脱水性能的影响及调理机理,同时分析稻壳粉调理对污泥滤液和脱水后污泥主要性质的影响,并进行技术经济分析。试验结果表明,稻壳粉的最佳投加量为70%污泥干质量(DS);在最佳调理条件下,与单独投加三氯化铁(FeCl_3,138.09g/kg)相比,污泥比阻降低了59.73%,污泥净产率提高了45.27%,污泥泥饼的含固率从13.99%提高到23.97%;扫描电镜结果表明,稻壳粉调理后的污泥泥饼具有不可压缩性和可渗透性,有利于污泥中水分的脱出;同时,稻壳粉的投加可有效降低滤液浊度和溶解性化学需氧量。因此,利用稻壳粉来调理污泥具有较大的潜力。     

稻壳炭提取SiO2及制备活性炭联产工艺

为了利用气化发电的固体产物稻壳炭,通过单因素试验,研究了稻壳炭同时提取二氧化硅及制备活性炭工艺技术,得出优化的工艺条件:质量分数20%的K2CO3溶液与稻壳炭原料的液固比为15mL/g,煮溶温度100℃,煮溶时间3.5h;稻壳炭的炭化温度是450℃,活化温度850℃,活化时间2h;SiO2的陈化温度为3℃、陈化时间3h。此条件下制备的稻壳基活性炭得率39.34%、碘吸附值978.35mg/g、亚甲基兰吸附值12mL/0.1g;二氧化硅得率25.77%、白度89.91%。试验表明该工艺制备出的稻壳基活性炭及二氧化硅产品的质量均达到了国家标准的要求,同时为稻壳炭的高效、无公害及资源化利用提供了一条可循的途径。     

稻谷壳制备石墨烯纳米片及结构表征

为了充分利用南方丰富的稻谷壳资源,制备附加值较高的石墨烯纳米材料。该文采用稻谷壳可再生资源经高温炭化、过筛、透析等工艺等制备活性炭,将其在高纯氩保护下高温催化石墨化后制备的石墨微晶作为石墨烯的新型碳源。应用具有较大离子半径的硫酸根离子(0.295 nm)为插层剂预处理该石墨微晶,经水热及微波工艺制备石墨烯纳米片。采用透射电镜、扫描电镜、原子力显微镜、红外光谱、拉曼光谱及X射线衍射(X-ray diffraction spectroscopy,XRD)等技术对样品进行了形貌、结构和谱学等表征。原子力图表明,该石墨烯纳米片厚度范围为0.8~1.75 nm,为单层或双层石墨烯;由红外光谱可以观察到1 550 cm-1左右的石墨烯特征碳碳双键骨架振动峰。但未观察到传统Hummers氧化及水合肼法常出现,与石墨烯氧化后缺陷度有关的3 000~3 600 cm-1之间峰及1 250 cm-1左右振动峰。XRD数据显示所制备材料在24.7°亦具有石墨烯特征峰。拉曼光谱分析则显示,该方法所制备材料的与石墨烯层数相关的2D峰峰高接近G带的2倍,而与石墨烯缺陷度有关的D带峰峰高较小。该方法可成功制备单层或双层石墨烯纳米片,研究结果为高效制备基于稻谷壳可再生资源的石墨烯开辟了一条新路。