碳酸钾活化剂法制备稻壳活性炭的工艺优化

为实现农业废弃物的资源化利用,该文以稻壳为原料、K2CO3为活化剂制备稻壳基活性炭。采用Plackett-Burman(P-B)和中心复合设计(central composite design,CCD)法对影响稻壳基活性炭得率和碘吸附性能的5个工艺因素进行筛选和优化,确定样品得率和碘吸附值的预测模型,并进行验证。结果表明,所建立的稻壳基活性炭得率和碘吸附值回归方程的决定系数R2分别为0.90和0.85,影响样品得率的主要因素为:活化温度活化时间K2CO3浓度,影响样品碘吸附值的主要因素为:活化温度K2CO3浓度活化时间,浸渍体积比和浸渍时间影响不显著;经CCD法建立的稻壳基活性炭得率和碘吸附值的预测模型极显著(P0.0001,P0.01),决定系数R2可达0.92和0.90,活化温度和活化时间之间存在较强的交互作用。优化后的工艺条件为:活化温度1029.17 K、K2CO3浓度1.95 mo L/L、活化时间1.17 h、浸渍体积比3,浸渍时间11 h,其得率和碘吸附值的预测值分别为13.61%、1058.83 mg/g,与实测值(14.53%、1021.30mg/g)的误差仅为6.33%、3.67%,拟合性良好,说明运用CCD法对稻壳基活性炭制备工艺的优化是准确可靠的。该结果可为K2CO3活化法制备稻壳基活性炭的工业化生产提供一定的参考。     

豆壳基炭材料的响应面优化设计及电化学特性

为了满足人们对新型储能设备的需求,以生物质尤其是农林废弃物基炭材料作为电极材料的超级电容器备受关注。该研究以农业废弃物材料刀豆壳作为前驱体,采用KOH活化方法制备高比面积活性炭并作为超级电容器电极材料。以材料比电容为响应值,活化温度和活化比例为试验因素,采用中心复合设计方法(CCD,Central Composite Design)进行响应面优化研究,并探究在最佳工艺条件下制备的活性炭的电化学性能。研究结果表明:活化温度和活化比例对刀豆壳活性炭材料的比电容均具有显著影响。优化得到的最优工艺参数为活化温度694℃,活化比例4.17∶1。验证试验得到刀豆壳活性炭材料的平均比电容为254 F/g,与预测值基本吻合。同时对活性炭进行了性能表征,采用扫描电镜(SEM,Scanning Electron Microscope)和透射电镜(TEM,Transmission Electron Microscope)观察活性炭的形貌特征,通过氮气吸-脱附测试研究了炭材料的孔隙结构,结果表明:刀豆壳活性炭材料表面分布大量纳米孔,最大比表面积可达3 129 m~2/g,总孔容达1.68 cm~3/g,微孔孔容达0.96 cm~3/g,有利于电解液流通和电解质离子吸附。     

油茶壳热解产物特性及热解炭制备活性炭工艺优化

为了探究热解终温对油茶壳热解产物特性的影响,实现油茶壳热解多联产产物的有效利用,该文研究了油茶壳300～700℃热解过程中气、液、固的得率,特性和能量分布规律,讨论了油茶壳热解炭制备活性炭的工艺条件。研究表明,随着热解终温的升高,生物质炭得率下降,不可凝气体得率上升,生物质油得率则呈现先上升后下降的变化趋势。生物质炭的能量产率高达47.21%～81.59%,是油茶壳热解的主要产物,随着热解终温的升高,其固定碳含量增大,BET比表面积先增加后减小,在600℃达到最高值278 m2/g。油茶壳活性炭制备的最佳工艺条件活化温度850℃,活化时间1.5 h,水蒸气用量与炭的比2.0,此条件下的活性炭得率为37.47%,碘吸附值为825 mg/g,BET比表面积为736 m2/g。该研究为油茶壳热解多联产工艺及产物的综合有效利用提供参考依据。     

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。     

低氧烟道环境制备污泥活性炭

为降低污泥制备活性炭的成本,以高温低氧烟道气为媒介,研究了活化时间、温度、蒸气含量以及氧含量对污泥活性炭性能的影响规律,结果表明：活化温度、活化时间及水蒸气流量的最佳值分别为800°C、90 min和34.8%,该条件下污泥活性炭比表面积、产率、甲基橙及亚甲基蓝吸附值分别为：246.3 m2/g、46%、14.8 mg/g、18.1 mg/g。因而,高温低氧烟气直接用于物理活化法制备污泥活性炭,活化气量（水蒸汽）不够,产品活性炭的性能差,活化温度高达800°C,运行成本仍偏高。将湿污泥用ZnCl2按1∶1浸渍16 h后活化炭化,在活化温度、活化时间、氧含量分别为550°C、90 min、2%时,污泥活性炭的产率为59%,其比表面积和亚甲基蓝吸附值分别达516.1 m2/g和129.8 mg/g,孔体积为0.29 cm3/g,微孔体积为0.16 cm3/g,平均孔径为3.95 nm,性能较好。氧气能促进活性炭微孔的形成与发展,最佳的氧含量为2%~4%。与无氧条件下制备的污泥活性炭相比,氧含量为4%时制得的污泥活性炭的比表面积增加了6.82%,亚甲基蓝吸附值提高了2.75倍。该研究表明：高温烟气作为热源、保护气和活化气,结合化学活化法,可将脱水湿污泥直接制成污泥活性炭。该结果可为低成本制备污泥活性炭、实现污泥处理的资源化利用提供一定的参考。     

炭活化一步法制备豆渣基极微孔活性炭

鉴于以含氮生物质为原料,采用炭化碱活化两步法制备掺氮活性炭的工艺较长,该研究以大豆渣为原料,K2CO3为活化剂,尝试采用炭活化一步法制备含极微孔的掺氮活性炭,并考察活化温度对活性炭化学组成、孔结构及低压CO2吸附性能的影响。研究表明,该方法可用于制备富含极微孔的掺氮活性炭。当活化温度从560℃升高到650℃时,1)活性炭的氮元素皆均匀分布在体相及表面,其质量分数(4.1%~4.4%)变化不大,而其化学状态发生变化;2)比表面积、总孔容、微孔孔容均呈单调递增,但极微孔孔容先增大后减小。活化温度为600℃的样品,极微孔孔容较大(0.13 m L/g),极微孔主要集中在0.42~0.70 nm,微孔孔容、总孔容、比表面积分别为0.40 m L/g、0.43 m L/g、948 m2/g。该样品在10 k Pa、0℃下的CO2吸附量达1.94 mmol/g,CO2/N2表观选择性为41.6,说明它对低压CO2能同时展现出较高的吸附量及表观选择性。该研究为含氮活性炭的便捷制备提供了参考。     

互花米草厌氧发酵渣活性炭的制备表征及吸附性能研究

利用废弃物互花米草厌氧发酵渣为原料,以H3PO4为活化剂,于N2保护下,在不同的活化温度（400~700℃）和剂料质量比（0.5~3.0）条件下制备活性炭,以低温液氮（N2/77.4 K）吸附测定活性炭的比表面积、孔容及孔径分布,以FTIR、pHPZC测定分析活性炭表面化学性质;以亚甲基蓝为特征污染物,考察所制备的活性炭成品的吸附能力。结果表明,随着剂料质量比的增大,活性炭孔径分布变宽,中孔所占比例增大;在所考察的活化温度范围内,活性炭N2吸附容量大小与BET比表面积呈现相同的趋势。活化温度为500℃、剂料质量比为2.0条件下所制备的活性炭对亚甲基蓝的吸附性能良好,最大吸附容量可达243.90 mg.g-1,符合Langmuir吸附等温模型。亚甲基蓝Langmuir最大吸附容量与活性炭BET比表面积存在一定的线性关系。该活性炭制备方法为互花米草厌氧发酵渣的综合利用找到了新的途径。     

γ射线辐照协同水热处理制备油茶壳低聚木糖的工艺研究

为采用低成本、可再生的农林生物质制备高价值低聚木糖以提升木质纤维素生物炼制经济效益,本研究以茶油加工副产物油茶壳为原料,选择吸收剂量(A)、水热处理温度(B)、水热处理时间(C)和固液比(D)4个因素,以低聚木糖转化率为评价指标,通过单因素和正交试验优化γ射线辐照协同水热处理油茶壳制备低聚木糖的工艺条件。单因素试验结果表明,油茶壳低聚木糖转化率随吸收剂量、固液比的增加而逐渐升高,随着水热处理温度的升高、反应时间的延长呈先升高后降低趋势。正交试验优化得出,各因素对油茶壳低聚木糖转化率影响的主次顺序为A>B>D>C,综合考虑确定最优工艺条件为A₂B₃C₁D₂,即吸收剂量400 kGy、水热处理温度200℃、水热处理时间20 min、固液比1∶10 g·mL^-1,此条件下的油茶壳制备低聚木糖转化率为74.33%,比对照提高22.61个百分点。本研究为油茶壳资源高值化制备低聚木糖提供了技术参考。     

活化氧化竹基多孔活性炭理化结构与电容性能

针对当前生物质基多孔活性炭电极材料制备能耗高、性能调控难的瓶颈，提出活化氧化梯级热处理技术，以实现降本提质和探析多孔活性炭理化结构及其性能调控机制。该研究以废弃竹屑为原料，采用KHCO₃活化和低温空气氧化制备多孔活性炭，探讨不同活化氧化温度协同作用下多孔活性炭的理化结构和电化学性能。结果表明，相较于600 ℃活化的多孔活性炭（PAC-600），增加了350 ℃低温空气氧化工艺后制备的多孔活性炭（PAC-600-350）的比表面积由154.361提升至264.235 m²/g。随着氧化温度由200升高到350 ℃，多孔活性炭氧元素含量增加、表面含氧基团（-C=O-O、-C-OH等）增多，其缺陷程度和润湿性增强。三电极测试中，相较于PAC-600多孔活性炭，经空气氧化的PAC-600-350在电流密度为1 A/g时的比电容为215.29 F/g，比电容提高至1.47倍。二电极测试中，在功率密度为215 W/kg时，PAC-600-350对称电容器的能量密度达到9.06 Wh/kg，且在5 A/g电流密度和5000次循环充放电后，PAC-600-350的电容保持率为86.59%，在超级电容器储能方面具备较大的应用潜力，该研究可为农林废弃物高值化利用提供参考。     

稻草秸秆活性炭的制备及其表征

利用廉价的农业废弃物稻草秸秆,选择磷酸氢二铵为活化剂在不同的活化温度和预氧化条件下来制备活性炭。应用N2吸附－脱附等温曲线对产品表面孔结构进行表征,采用热重分析来研究稻草秸秆的活化过程。结果表明,同其他处理方法相比,先浸泡后预氧化处理并在700℃下活化制得的样品不但有最大的比表面积（1078．21m^2·g^-1）,其得率和碘吸附值也最大,分别为39．75％和636mg·g^-1热重分析表明磷酸氧二铵的浸泡可以增加稻草秸秆的热稳定性。不论是否经过预氧化,制得的样品平均孔径在2-3nm。（NH4）2HPO4的浸泡可以明显地增加样品的比表面积从而增加其吸附性能。     

2个超级杂交水稻剑叶主脉两侧SPAD值的差异表现

为探索水稻叶片SPAD值的分布特征,提高基于SPAD值水稻氮素营养诊断的精准度,以Q优6号和准两优527为材料,研究了6个不同施氮条件下超级杂交水稻主脉两侧SPAD值的差异表现。结果表明,2个超级杂交水稻剑叶两侧,一侧较为光滑,另一侧较为粗糙,光滑面或粗糙面居左或居右的概率接近50%,且光滑面SPAD值高于粗糙面SPAD值,粗糙面SPAD值的环比增长率绝对值一般高于光滑面。光滑面和粗糙面的SPAD差值主要集中在1.5~3.5之间,此范围内Q优6号和准两优527的次数分布率分别为40.67%和36.4%。SPAD归一化倒数值与施氮量、产量存在显著的线性相关关系,当Q优6号和准两优527的SPAD归一化倒数值为35~40和30~35时,施氮适宜,产量较高。本研究结果表明重视水稻叶片主脉两侧的差异可以提高诊断的精准性,为基于SPAD值的水稻氮素营养诊断提供了参考依据。     

界面粘附中非光滑表面基本特性的研究

某些非光滑表面比光滑表面更能减小运动阻力,这是有悖于传统认识的最新发现。本文从界面粘附角度提出了光滑与非光滑表面的基本概念,分析了非光滑表面的种类及其特性,阐述了非光滑表面仿生研究及其应用的现代发展,并展望了非光滑表面仿生降阻的前景。     

Effect of cell surface characteristics on the adhesion of bacteria to soil particles

Summary We investigated the adhesion to a sandy soil and a clay loam soil of a series of Lactobacillus strains with various cell surface characteristics. Measurable adhesion occurred within 30 s of contact time. No further increase in the number of bacteria adhering to the soil was observed after 15–20 min. The fraction of bacteria adhering to the soil was independent of the initial concentration of bacteria in solution. Bacteria adhering to the soil could be removed by washing the soil immediately after the adhesion test. Bacterial cell surface hydrophobicity, as determined by the bacterial adherence to octane and polystyrene, was the major parameter influencing the adhesion to the sandy soil. The cell surface charge of the bacteria was of minor importance in the adhesion to the sandy soil. The adhesion of the bacteria to the clay loam soil was higher than to the sandy soil and increased in the presence of divalent ions. This indicates that electrostatic interactions also influence the adhesion of bacteria to clay particles.     

用LI-2000冠层分析仪确定作物群体外活动面高度

该文研究定量确定作物群体外活动面的方法。使用美国产LI－2000型冠层分析仪,实测高秆作物（玉米为代表）和矮秆作物（小麦为代表）的群体,从冠层顶向群体内部逐层累积叶面积系数(LAI),并分析其变化趋势。分别使用雷蒙德皮尔模型和龚珀兹模型模拟其变化。两种模型模拟LAI值与实测LAI值相关系数均大于0.95。方差分析表明,矮秆的小麦冠层,雷蒙德皮尔模型模拟优于龚珀兹模型模拟结果。高秆的玉米冠层,龚珀兹模型模拟相关系数达0.994,相关极为显著。小麦的活动面高度,与小麦2/3株高差异较大。平展型玉米冠层和直立型玉米冠层活动面高度,与其2/3株高相差仅11～17 cm。用2/3株高来估计活动面高度较为合理,而对小麦冠层来讲则误差较大。     

A lysimeter experiment to investigate the effect of surface sealing on hydrology and pesticide loss from the reconstructed profile of a clay soil. 1. Hydrological characteristics

Abstract. A laboratory experiment was designed to assess the impact of surface seal development on the hydrological response of a clay soil. The influence of surface sealing on vertical macropore flow and lateral throughflow was of particular interest. The extent and development of the surface seal in repacked lysimeters was designed to match that recorded over two growing seasons at a clay field site in Essex, and was not extensive enough to reduce significantly the infiltration capacity of the soil. Consequently, the hydrological response of the lysimeters was similar under sealed and unsealed conditions, with a more rapid wetting response under sealed conditions being attributed to the higher soil moisture content required to create the surface seal. Macropore flow was initiated at the A/B soil boundary of the lysimeters, in response to the development of a saturated layer. The rate of macropore and throughflow in the soil was dictated by rainfall intensity at the soil surface as this controlled the depth of water in the perched water table. Simulation of the tensiometer response in the lysimeters demonstrated that it was possible to attribute the rapid movement of water through the A horizon to water displacement processes alone, without recourse to preferential flow processes.     

非光滑表面电渗减粘降阻应用研究

非光滑表面电渗是有效解决土壤对地面机械触土部件粘附问题的理想方法之一,该文进行了非光滑表面电渗推土板动态试验,同时还创造性地设计、试制了非光滑表面电渗的装载机模型铲斗。试验证明,非光滑表面电渗铲斗具有良好的脱土性能,可提高作业生产率30％以上。     

基于抗氧化能力的牛血红蛋白的分步酶解工艺参数优化

为探究牛血加工利用新技术,提高牛血蛋白资源利用率。该研究采用分步酶解法提取牛血红蛋白的抗氧化肽粗提物,从6种蛋白酶中筛选出最适蛋白酶组合,通过单因素试验优化温度、pH值、料液比、酶添加量和酶解时间,并通过响应面设计进一步优化酶添加量和酶解时间,得到牛血红蛋白抗氧化肽粗提物的最佳酶解工艺。结果表明：牛血红蛋白分步酶解的最佳工艺为：料液比40 g/L,一次酶解：风味蛋白酶添加量3 800 U/g、时间130 min、温度50 ℃、pH值7.5;二次酶解：碱性蛋白酶添加量2 900 U/g、时间60 min、温度40 ℃、pH值9.0。此工艺条件下的牛血红蛋白抗氧化肽粗提物的ABTS自由基清除能力为（333.62±6.29）μmol /g,具有优良的抗氧化活性,可作为食源性抗氧化肽的来源。该研究为牛血等副产物的综合加工利用提供了新思路,同时为食源性抗氧化肽的研发提供理论基础。     

A packed lysimeter experiment to investigate the effect of surface sealing on hydrology and pesticide loss from the reconstructed profile of a clay soil

Abstract. A laboratory experiment was designed to assess the impact of surface seal development on herbicide loss from a clay soil. The influence of surface sealing on herbicide loss through vertical macropores and lateral throughflow pathways was of particular interest. Losses of the phenylurea herbicide, isoproturon, increased from 0.025% to 0.5% of the total applied under sealed compared with unsealed conditions, as a result of two different mechanisms. First, an increased flow rate through the A horizon under the wetter, sealed conditions resulted in earlier initiation of, and hence a greater volume of, throughflow containing isoproturon in the lysimeters. Second, increased concentrations of isoproturon in macropore and throughflow under the sealed treatments were attributed to the physical and chemical characteristics of the surface seal. Localized reductions in infiltration capacity, changes in soil composition, and decrease in diffusion depth of herbicide within the surface seal are presented as possible mechanisms by which herbicide losses from the sealed soil lysimeters were enhanced.     

地面坡度对地表径流影响的实验研究

本文通过模拟实验,研究了地面坡度对地表径流的影响。重点分析了坡度对径流量的影响;坡度对峰值流量的影响;坡度对汇流的影响。最后作者综合实验研究成果,提出了搞好流域综合治理的几点建议。     

Interactions of organic phosphorus with soil minerals and the associated environmental impacts: A review

As an important part of the soil phosphorus(P) pool, organic P(OP) is widely found in terrestrial and aquatic environments(e.g., soils and sediments).The interfacial behavior of OP on natural minerals affects the transport, transformation, and bioavailability of P in the environment. This paper reviews the processes involving adsorption-desorption, dissolution-precipitation, and enzymatic/mineral-mediated hydrolysis of OP at the mineral-water interface, and their subsequent effects on OP speciat...