畜禽粪便热解气体的红外光谱分析

为了解畜禽粪便热解过程析出气体的主要成分以及气体析出规律,该文在30℃/min的升温速率条件下进行了猪粪、牛粪、羊粪和鸡粪的热解试验,利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术对热解过程中气体产物的排放特性进行了分析。试验结果表明,畜禽粪便气体产物主要在250～500℃析出,其主要成分为H2O,CO,CO2和CH4等,其中H2O、CO和CO2的析出峰为双峰,H2O和CO2均在350℃附近形成最大析出峰,H2O约在150℃形成第1个析出峰,CO2约在710℃附近形成的第2个析出峰,CO在350℃处形成第一个析出峰,其最大析出峰形成于710℃处左右,CH4析出特性为一单峰,在530℃附近形成最大峰值。该文研究结果为热解反应器的设计和优化提供参考。     

沙柳生物质燃料颗粒致密成型粘结机理研究

东北地区主要的农业废弃物玉米秸秆焚烧严重,造成环境污染,其合理消纳是亟需解决的问题。基于此,该文利用微型流化床与过程质谱联用仪研究在床温分别为550、600、650、700及750 ℃添加Na2CO3和NaCl的玉米秸秆热解气相产物（CO、CO2、CH4、H2）的析出特性,并采用等温模型拟合法计算了单组分气体产物生成反应的动力学参数。结果表明：随着温度的升高,4种热解气体产物的释放强度均有所增大,其中CO的变化程度最大。同时,添加钠盐后,各种气体释放起始时间差逐渐减小,说明钠盐促进了热解反应的进行。其中,添加Na2CO3后热解产生的CO、CO2和CH4的速率明显变快,表明其对含炭气相组分的生成具有明显促进作用。而添加NaCl后H2的生成速率明显加快,说明NaCl对H2生成具有选择性催化作用。此外,秸秆热解中不同气相产物生成反应活化能的计算结果也证实了上述结论。该文通过热解制备可燃气的方式以期为玉米秸秆的处理提供参考。     

钠盐对玉米秸秆热解气生成规律影响及反应动力学分析

东北地区主要的农业废弃物玉米秸秆焚烧严重,造成环境污染,其合理消纳是亟需解决的问题。基于此,该文利用微型流化床与过程质谱联用仪研究在床温分别为550、600、650、700及750 ℃添加Na2CO3和NaCl的玉米秸秆热解气相产物（CO、CO2、CH4、H2）的析出特性,并采用等温模型拟合法计算了单组分气体产物生成反应的动力学参数。结果表明：随着温度的升高,4种热解气体产物的释放强度均有所增大,其中CO的变化程度最大。同时,添加钠盐后,各种气体释放起始时间差逐渐减小,说明钠盐促进了热解反应的进行。其中,添加Na2CO3后热解产生的CO、CO2和CH4的速率明显变快,表明其对含炭气相组分的生成具有明显促进作用。而添加NaCl后H2的生成速率明显加快,说明NaCl对H2生成具有选择性催化作用。此外,秸秆热解中不同气相产物生成反应活化能的计算结果也证实了上述结论。该文通过热解制备可燃气的方式以期为玉米秸秆的处理提供参考。     

碱木质素与油页岩共热解特性及动力学分析

通过油页岩与碱木质素的热解不但可以得到丰富的轻质气体,也存在着有害的含芳环结构化合物以及酚类化合物等物质,通过二者的共热解意在减小有害物质的生成,提高气产率。选取不同工况下碱木质素与油页岩进行共热解试验,并通过2种Model free动力学分析法对该混合试样进行拟合分析。结果表明:5个试样的失质量峰整体都具有相同的规律。油页岩与碱木质素的热解峰有叠加,具备协同的条件。碱木质素添加量为80%的混合试样对气产率存在抑制作用,其余混合比都使气产率增加。基于FTIR的检测,混合比对二者的共热解产量影响的研究中表明,向油页岩中添加80%的碱性木质素,可以减少芳环结构化合物与酚类化合物的生成。但对于H2O、CO、CO2、CH4的累积产量并未产生明显的影响。不同升温速率的试样中,芳环结构化合物、CO2、CH4的累积产量与升温速率和温度成正比,H2O、CO、苯酚类化合物则不同。通过2种Model free法对该试验数据进行拟合且效果较好,证明了该反应机理的复杂性。     

生物炭负载Ca和Fe催化玉米秸秆热解挥发分重整提高产气率

为提升生物质炭对生物质热解挥发分的催化重整作用,以Fe_2O_3和CaO作为添加剂制备生物炭-Fe和生物炭-Ca催化剂对两者的催化重整能力进行了试验探讨。试验结果表明:无添加时的生物质炭对玉米秸秆颗粒热解挥发分催化作用明显,800℃时,液相产率较未使用催化剂时减少38.71%,最低可达21.49%。生物炭-Fe催化剂颗粒在800℃时液相产率下降至20.24%,产气率升至51.44%,同时,H2的体积分数增加,热解油中的有机物质被有效抑制;生物炭-Ca催化剂在800℃时液相产率和产气率分别为20.01%和51.96%。生物炭-Ca催化剂可以促进热解气中CH4的生成,降低CO2的体积分数。在本试验条件下,炭基催化剂对生物质热解挥发分催化重整的活性顺序依次为:生物炭-Ca生物炭-Fe生物质炭无催化剂。     

雷州半岛玄武岩发育的时间序列土壤的发生演变

采集了广东省南部热带地区雷州半岛第四纪以来不同时代(0.58～6.12 Ma)喷发的玄武岩上发育时间序列土壤剖面样品,分析了一些理化性质的变化趋势。结果表明:(1)容重随深度增加而增大,与成土年龄有较好的相关性,说明容重在一定程度上可以指示土壤的发生层次和发育程度。(2)游离铁(Fed)、铁游离度(Fed/Fet)、活性氧化铝(Alo)和铝活化度(Alo/Ald)与成土年龄有着较好的相关性,可以指示土壤的发育程度和相对成土年龄;而无定形铁(Feo)、游离铝(Ald)和无定形硅(Sio)与成土年龄的关系不明显,尚难于指示土壤的发育程度。(3)常用的黏粒风化发育指标,如硅铝率Sa(SiO2/Al2O3)、硅铁铝率Saf(SiO2/(Al2O3+Fe2O3))、风化淋溶系数ba((Na2O+K2O+CaO)/Al2O3)、A指数((SiO2+CaO+K2O+Na2O)/(Al2O3+CaO+K2O+Na2O))、B指数((CaO+K2O+Na2O)/(Al2O3+SiO2+CaO+K2O+Na2O))、WI指数([(2Na2O/0.35)+(MgO/0.9)+(2K2O/0.25)+(CaO/0.7)]×100)、CIW指数([Al2O3/(Al2O3+CaO+Na2O)]×100)、CIA指数([Al2O3/(Al2O3+CaO+Na2O+K2O)]×100,与成土年龄之间相关性不显著,难以指示土壤的风化程度,但黏粒的Sa、Saf和元素Si迁移率的变化在一定程度上揭示了土壤中生物复硅的存在。     

不同价态离子对保水剂吸水倍率的影响

以植物营养需要常见阳离子Fe3+、Al3+、ca2+、Mg2+、K+、Na+,阴离子Cl-、SO42-、CO32-、H2PO4-为试验对象,研究不同阴、阳离子对保水剂吸水性能的影响.结果表明:随着各种离子浓度的增加,保水剂的吸水倍率下降,二者呈显著负相关.各种阳离子对保水剂DM吸水倍率影响的顺序为:Al3+＞Fe3+＞Mg2+＞Ca2+＞Na+＞K+;对保水剂PRKM吸水倍率影响的顺序为:Al3+、Fe3+＞Mg2+＞Ca2+＞Na+＞K+.对这两种保水剂吸水倍率的影响得出的共同结论为:三价阳离子＞二价阳离子＞一价阳离子.各种阴离子对DM吸水倍率影响的顺序为:Cl-、CO32-＞H2PO4-、SO42-;对PRKM吸水倍率影响的顺序为:Cl-、CO3＞2-＞SO42-＞H2PO4-.试验结果并没出现高价阴离子比低价阴离子对保水剂吸水倍率影响大的情况.     

改性生物质炭对棉秆热解挥发分析出特性的影响

生物质焦炭由于其复杂的结构特点和无机矿物质的存在,使得其对快速热解过程中挥发分的析出有着重要的影响。此外生物质本身所含的大量金属盐也促进了焦炭与挥发分的反应。该文通过酸洗和负载Na、K、Mg、Fe金属氯盐等探讨棉杆热解焦炭对生物质热解特性的影响。试验温度为500℃,研究发现棉秆热解炭对酸类、脂类和醛类有明显抑制作用;对酚类、呋喃类以及糖类有促进作用;酸洗以及负载不同金属盐后生物炭的存在使得生物油的产量降低,而气体产率增加;金属离子对酚类富集作用顺序为:KNaFeMg,Fe Cl3的添加有利于氢气的增加,氢气体积分数达12.96%,而KCl和Mg Cl2对CO的生成促进作用明显,产量分别为49.22%和49.38%;金属离子对挥发分裂解影响要强于单纯增加下层催化段焦炭质量。     

垃圾填埋场覆土中的甲烷氧化与反硝化特性

垃圾填埋场的CH4和渗滤液氮是两大污染因子。填埋覆土中因能进行CH4氧化而具有削减填埋场CH4排放的功能。同时,CH4可作为碳源促进反硝化。为此,该文研究了填埋场覆土中的CH4好氧氧化-反硝化耦合（AME-D）特性,以期为填埋场同步强化控制CH4排放和氮污染提供依据。结果表明：CH4、O2和NO3--N均显著影响填埋覆土中的CH4去除（p<0.05）,三者影响的大小顺序为CH4>O2>NO3--N,且CH4和O2具有交互作用（p<0.05）;CH4去除量随着初始CH4、O2体积分数的增大而增加,且与O2体积分数呈正相关关系（n=144,r=0.786,p<0.01）。CH4、O2和NO3--N明显影响CO2产生（p<0.01）,且CH4和O2、O2和NO3--N均对CO2产生有交互作用（p<0.01）。CH4和O2对N2 产生有明显影响（p<0.01）,且两者有交互作用（p<0.01）,NO3--N质量分数对N2 产生影响不明显,但NO3--N和O2对N2 产生有交互作用。低O2体积分数下（<5%）,添加NO3--N能促进N2产生,高O2体积分数下（≥10%）,NO3--N对N2产生影响不明显。C/O比对AME-D的影响与CH4和O2体积分数有关,比较合适的C/O比为0.5～1。该试验条件下,当CH4和、O2的体积分数分别为20%,NO3--N质量分数为100 mg/kg时,耦合效果最佳。该文可为垃圾填埋场CH4排放生物控制提供参考。     

碱/碱土金属对纤维素热解特性的影响

为了解碱/碱土金属(AAEM)及存在形态对生物质热解特性的影响,用4种金属的不同盐溶液浸渍微晶纤维素,进行热重分析和管式炉热解试验。结果表明,AAEM能够促进纤维素在低温下热解,降低热解速率并提高固体焦产率;能降低纤维素热解的表观活化能,活化能随AAEM含量的增加而降低;使热解气体中的CO及C2体积分数降低、CO2和CH4体积分数提高。4种金属元素对纤维素热解催化能力的顺序为:K>Na>Mg,Ca。碱金属的存在形态对其催化能力有影响,乙酸盐金属对热解反应温度、产物的影响显著大于氯化物金属,并使纤维素热解过程分为两段,增加热解气体中H2的含量,而氯化物金属会降低气体中H2的含量,其催化能力易受到添加量的影响。生物质中以有机结合态存在的碱金属对热解过程的影响大于以无机态存在的同种金属。生物质催化热解气化过程及产物分布受金属种类及其存在形态的影响。     

除草剂草甘膦在几种土壤和矿物上的吸附研究

通过批平衡实验考察了草甘膦在几种性质不同土壤和矿物上的吸附行为。研究发现土壤对草甘膦有较强的吸附能力，草甘膦在土壤上吸附量的大小与土壤理化性质密切相关。草甘膦在土壤和矿物上的吸附符合Freundlich吸附方程，其在土壤上的吸附常数K与土壤粘粒含量呈正相关，并随土壤氧化铁和氧化铝含量增加而增加，而与土壤的pH呈显著负相关。草甘膦在高岭石上的吸附量要比在蒙脱石上大，而草甘膦在金属离子饱和的蒙脱石和高岭石上的吸附研究结果表明，草甘膦在钠、钙、铁离子饱和的矿物上的吸附能力依次为Fe-蒙脱石〉Ca-蒙脱石〉Na-蒙脱石和Fe-高岭石〉Ca-高岭石〉Na-高岭石。     

纳米氧化铁对花生生长发育及养分吸收影响的研究

.通过温室砂培试验研究了纳米氧化铁与有机肥、腐殖酸配合施用对花生生长发育和吸收铁肥的影响。结果表明,纳米氧化铁能够显著地促进花生的生长发育和光合作用。有机肥和纳米氧化铁配施(OM-Fe)处理,花生叶片叶绿素含量最高,为2.89mg/g,显著高于柠檬酸铁处理(CT-Fe);纳米氧化铁和有机肥、腐殖酸配施可增强铁在植株体内的移动性,使铁向叶部转移,叶部的含铁量明显增加。纳米氧化铁与有机肥配施(OM-Fe)、纳米氧化铁(Nano-Fe)、纳米氧化铁与腐殖酸配施(HAs-Fe)处理,其植株叶部含铁量分别为218.95mg/kg、207.48mg/kg、206.64mg/kg,均大于柠檬酸铁处理(187.00mg/kg),提高了铁的利用率。此外,纳米Fe2O3还有利于促进花生对氮、磷、钾养分的吸收和利用。     

利用膜吸收技术分离沼气中CO2

为了综合沼气CO2化学吸收法和膜分离法技术的优点,采用疏水性聚丙烯中空纤维膜接触器作为反应器,以净化气中CH4体积分数、系统CO2传质速率和能耗因子为主要指标,研究了常压下乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)和三乙醇胺(TEA)吸收剂对模拟沼气的CO2分离性能。结果表明,膜CO2吸收技术可应用于沼气CO2分离,当采用MEA作为吸收剂,且沼气流量为120L/h时,净化气中CH4体积分数可达97.8%,而沼气流量为300L/h时,系统CO2传质速率达到最高,为18.03mol/(m2·h),且吸收剂的CO2分离性能排序为:MEA>DEA>TEA>H2O。能耗因子分析结果表明,0.175～0.20mol/mol为较优的MEA贫液CO2负荷,DEA的气液比可选择16.7L/L。膜CO2吸收系统的经济性分析结果显示,膜吸收系统具有较低的CO2分离成本,且当沼气工程规模由1000m3/d增加到12000m3/d时,膜CO2吸收系统的单位沼气CO2分离成本将下降78.6%,达到0.50元/m3。该文研究结果可对沼气的高效提纯提供参考。     

重庆地区紫色土锗的背景含量及分布特征

对重庆地区分布的5种主要紫色土的116个背景土壤剖面,261个土样中的锗含量及分布进行了研究,结果表明:紫色土中锗的含量服从对数正态分布,几何均值为0.67×/÷1.4 mg/kg,算术均值为(0.71±0.26)mg/kg,略低于世界土壤平均值(1.0 mg/kg).背景土壤剖面C层锗含量高于A层、B层,但在燃煤所致降尘和酸雨重污染地区及某冶炼厂附近土壤(灰棕紫泥属)中,其表层锗含量明显高于底层,亦高于其它非污染地区同属土壤表层,因此,局部地区土壤可能存在锗污染问题,值得重视.紫色土壤锗含量与土壤阳离子交换量(CEC),Cu含量呈显著负相关,与土壤Pb,As含量呈显著正相关,而与土壤pH、有机质(OM)、碳酸盐含量及土壤其它化学成分(Hg,CA,Zn,Al_2O_3,Fe_2O_3,K_2O.Na_2O,CaO.MgO,Mn,Cr,Ni,TiO_2)间相关性很差.     

纳米Fe^0／Fe_3O_4复合体系对溶液中PCB77的降解研究

研究了纳米Fe^0与纳米Fe_3O_4。单一与复合体系对溶液中PCB77的降解动力学,以及影响降解效率的不同因素。结果表明,投加纳米Fe^0对PCB77有显著的降解效果,反应240min后PCB77残留率为8．94％;投加纳米Feo同时配以不同比例的纳米Fe_3O_4。能明显影响PCB77的降解速率,纳米Fe^0／Fe_3O_4投加比例为1：0．1、1：0．2和1：1时,PCB77的残留率分别为6．46％、10．23％和38．20％。溶液pH对纳米FFe^0／Fe_3O_4复合体系降解PCB77具有较大的影响,当溶液pH为6．8时,纳米Fe^0／Fe_3O_4复合体系降解PCB77的效果最好。纳米Fe^0／Fe_3O_4复合体系对PCB77的降解是一个还原脱氯的过程,随着PCB77残留率的减小,氯离子浓度不断增大,同时反应体系中氧化还原电位不断降低。研究结果将为环境中残留PCBs提供一种高效去除方法,并为PCBs污染水体和土壤的修复提供理论依据。     

微波辐照下生物质焦催化CO2重整CH4试验

为了开发一种将生物质热解气中CO2和CH4转化为合成气的方法,该文以生物质焦为催化剂,利用微波加热方式开展了CO2重整CH4试验研究,探讨了粒径、微波功率、CO2与CH4摩尔比及空速对反应气转化率的影响,研究了CH4裂解、CO2重整CH4和CO2气化的反应特性。研究发现,使用粒径为0.83 mm以下的生物质焦催化CO2重整CH4,反应气转化率变化不大。增加微波功率、增大CO2与CH4摩尔比和降低空速均可以提高反应气转化率。重整反应中反应气初始转化率较高,随后CO2转化率降低幅度很小,CH4转化率则一直降低。相比于重整反应,裂解反应中CH4转化率降低幅度更大,气化反应前期CO2转化率高出重整反应,反应60 min后则低于重整反应。结果表明微波场中生物质焦对CO2重整CH4具有较好的催化效果。     

翻耕对冬闲农田CH4和CO2排放通量的影响初探

通过连续观测，比较了冬闲农田翻耕和不翻耕情况下甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)的排放通量。结果表明：翻耕能显著增加CO2的排放通量，但这种影响只在翻耕后的4d内较明显；翻耕对CH4排放通量的影响在翻耕后的3d内比较明显，表现为翻耕初期导致CH4的峰值排放，而在6～8h后，则对降低CH4的排放有一定的作用。且CH4和CO2排放通量与气温呈显著正相关。     

鸡粪腐解过程中不同溶性腐殖质的动态变化

以鸡粪为材料,添加不同比例的铜、锌进行腐解试验,研究了腐解过程中不同溶性(游离态、松结合态、紧结合态)腐殖质及其组成的动态变化和粪肥中所添加高浓度Cu和Zn对不同提取性的腐殖质及其组成的影响.随着腐解的进行,鸡粪中可提取性的有机碳总体呈下降趋势,与总有机碳(TOC)含量变化趋势一致.在整个腐解过程中,NaOH液浸提提取松结合态腐殖质主要部分,占50%～70%.随着粪肥样品锌含量的增加,松结合态腐殖质在整个腐解期平均分配含量有所增加,而NaOH-Na_4P_2O_7液浸提提取紧结合态腐殖质则有所减少,H_2O浸提提取游离态腐殖质变化较小.随着粪肥样品铜含量的增加,松结合态腐殖质在整个腐解期平均分配含量有所增加,而游离态腐殖质则有所减少,但紧结合态腐殖质变化较小.粪肥中Cu、Zn的浓度高低会影响游离态腐殖质中富里酸(FA)和胡敏酸(HA)占TOC比例的变化趋势,铜含量较高的处理样品的松结合态腐殖质FA/TOC(2: 1和3: 1)下降幅度较大,随后皆有上升趋势,30 d后处于近水平状态,铜含量高的处理样品松结合态腐殖质HA/TOC上升幅度较大,随后呈下降趋势.铜含量较高的处理样品的紧结合态腐殖质FA/TOC(2: 1和3: 1)下降幅度较大,随后皆有上升趋势,45 d后又有所下降.在腐解过程中,各处理粪肥样品紧结合态腐殖质HA/TOC曲线表现"马鞍"形状.游离态、松结合态和紧结合态腐殖质的HA/FA分别与其对应的HA/TOC显极显著正相关关系.     

下辽河平原潮棕壤撂荒地和人工林N2O、CH4排放研究

采用静态箱(暗箱)气相色谱法对下辽河平原潮棕壤撂荒地和人工林N2O、CH4排放进行了为期1年的原位测量,同时测量了土壤温湿度、气温,土壤NO3-N、NH4 -N含量等相关因子.结果表明,在观测期间内人工林地土壤的N2O排放通量明显高于撂荒地.撂荒地是大气CH4的源,而人工林则是CH4的汇.对人工林的观测结果表明,N2哦O排放与CH4排放之间存在负相关关系(R2=-0.351,p＜0.05,n=36);而撂荒地两种气体排放之间无明显相关关系.N2O排放通量和温度变化有很好的相关性.当土壤含水量在200 g/kg以上时,土壤含水量与CH4气体排放具有较好的正相关关系.