蓝藻与木屑混合炭化制备燃料炭研究

该研究以蓝藻与木屑压缩混合物为原料,经粉碎干燥处理后,进行热解炭化制备燃料炭,考察了升温速率、炭化时间、炭化温度等因素对炭化实验的影响。结果表明,在不同炭化条件下获得的燃料炭的得率和热值差异较大,且获得燃料炭的燃烧性能较未炭化原料有很大提升;蓝藻与木屑混合物制备燃料炭较为适宜的工艺条件为:升温速率为10℃/min,炭化温度为350℃,炭化时间为40min,在此条件下燃料炭得率可达57.9%,热值可达17.4 MJ/kg,其热值比普通生物质材料(10MJ/kg)提高了0.7倍。     

秸秆和生物炭添加对污染土壤铅形态转化及小麦幼苗生长的影响

【目的】科学评价秸秆还田和生物炭添加对铅(Pb)污染土壤及小麦幼苗生长的影响,为农作物秸秆资源化利用和Pb污染土壤治理提供技术支持和理论依据。【方法】在外源添加Pb 5个B0(0 mg·kg^-1)、B1(510 mg·kg^-1)、B2(1 020 mg·kg^-1)、B3(1 530 mg·kg^-1)和B4(2 040 mg·kg^-1)质量分数背景下,通过盆栽试验设置CK(对照)、S(添加小麦秸秆3.33 g·kg^-1)、BC1(添加秸秆生物炭1 g·kg^-1)、BC3(添加秸秆生物炭3 g·kg^-1)和BC5(添加秸秆生物炭5 g·kg^-1)5个处理,系统研究了添加秸秆和生物炭对土壤有效态Pb含量、小麦植株Pb含量、小麦生长状况及土壤Pb形态的影响。【结果】添加秸秆和生物炭处理均可显著降低土壤有效态Pb含量,但Pb污染土壤的钝化修复效果与添加秸秆和生物炭量相关。与对照(CK)相比,B1、B2...     

农作物秸秆水热糖化及其残渣的综合利用

采用亚临界/超临界水解方法开展农作物秸秆水热糖化试验,并考察了糖化残渣制备活性炭的性能.结果表明:在325℃、液固比6∶1时,秸秆水解产生的还原糖浓度较高,为较优的水热糖化条件;在活化温度950℃、活化时间60 min、液固比3∶1、浸渍时间12 h条件下,利用糖化残渣制得的活性炭性能远远优于利用秸秆制得的活性炭性能.     

不同反应条件下番茄秸秆水热生物炭的理化性质和微观结构变化

为探究炭化温度和裂解时间对番茄秸秆水热生物炭（TSHB）微观结构、理化性质、主要成分及炭化效率的影响,并获得高效的炭化条件,采用低耗能的水热炭化法将番茄秸秆裂解为番茄秸秆水热生物炭。设置3个炭化温度（180、220、260℃）和4个裂解时间（2、4、6、8 h）,共12个处理,研究不同组合的炭化温度和裂解时间对番茄秸秆水热生物炭形貌结构、功能基团、pH值、电导率（EC值）、生物炭成分的影响,并分析番茄秸秆水热生物炭主要成分的变化。结果表明,番茄秸秆多孔且中空的维管束结构有利于水分和热量在番茄秸秆内部的快速传递,增加水热炭化温度能加速破坏番茄秸秆维管束结构和将条状番茄秸秆炭化为颗粒状水热生物炭。番茄秸秆水热生物炭的功能基团主要是脂肪醚C-O、烷烃C-H、饱和脂肪酸酯C-O、胺C-N以及细胞壁基团C-O、C=O、C-N、C-O-C。提高炭化温度可增加番茄秸秆水热生物炭功能基团数量,但炭化温度达到260℃时,明显破坏且大幅度减少番茄秸秆水热生物炭功能基团数量。水热炭化法制备的番茄秸秆水热生物炭为酸性生物炭（pH值5.13～5.33）。在相同的裂解时间下,相较于180℃和260℃炭化温度,22...     

正交实验法优化4种茶叶中茶多酚的提取工艺研究

本文选取白茶(微发酵)、红茶(全发酵)、绿茶(微发酵)和乌龙茶(半发酵)4种原材料,探讨浸提剂体积分数、浸提温度、浸提时间和料液比对茶叶中茶多酚含量的影响。在单因素实验的基础上,利用正交实验对各个工艺参数优化,得出4种茶叶的最佳提取条件。白茶的最佳提取条件为：乙醇体积分数50%,料液比1∶40,浸提时间5 min,浸提温度80℃,茶多酚含量为(19.6±0.051) mg·kg^-1;红茶的最佳提取条件为：乙醇体积分数50%,料液比1∶40,浸提时间20 min,浸提温度80℃,茶多酚含量为(13.9±0.022) mg·kg^-1;绿茶的最佳提取条件为：乙醇体积分数70%,料液比1∶40,浸提时间20 min,浸提温度70℃,茶多酚含量为(20.9±0.036) mg·kg^-1;乌龙茶的最佳提取条件为：乙醇体积分数50%,料液比1∶35,浸提时间20 min,浸提温度70℃,茶多酚含量为(15.4±0.011) mg·kg^-1。本实验优化出不同发酵程度茶叶中茶多酚的最优浸提条件,为最大限度地提高茶叶利...     

烟杆碎片生物质燃料在烟叶密集烤房上的应用试验

为构建绿色低碳循环发展的烤烟生产体系,基于中国烟区生产实际以及生物质能源优势,有针对性地提出了以烟杆或其它作物秸秆为燃料的碎片生物质燃烧技术,从用工成本、烘烤成本、烟叶等级、环境效益等方面与电热、生物质颗粒燃料烤房进行对比试验。结果显示,0.295元·kg^-1的烟杆碎片生物质燃料成本相比生物质颗粒燃料降低了67.2%,单位干烟烘烤成本仅为1.04元·kg^-1,经济效益显著。且烤后烟叶的等级结构、均价与对比烤房并无明显差异,烟杆碎片生物质燃料烤房烘烤烟叶均价比生物质颗粒燃料低0.54元·kg^-1,比电热烤房高0.45元·kg^-1,作为烟叶烘烤替煤能源具有良好的应用前景。     

响应面优化桃木水热碳基固体炭燃料的制备

为解决废弃桃木枝生物质带来的生态环境与土地占用等问题,通过对废弃桃木枝的资源化处理,提高其附加值,实现农林废弃物的资源化利用。开展了不同水热条件(温度：220～260℃、初始压力：2～4 MPa、停留时间：1～2 h)下桃木枝水热碳化试验,利用响应面法对影响炭产率的3个主要因素即温度、初始压力、停留时间进行了优化设计,对水热碳能量产率进行了分析。结果表明,利用Design-Expert软件的Box-Behnken设计建立的响应面模型拟合程度较为良好(回归模型P<0.000 1,其失拟项P=0.295 4)模型方程较为可靠(R²=0.993 4,R_Adj²=0.985)。3个因素对于能量产率的影响水平为A温度>C停留时间>B初始压力。然后运用Design-Expert软件对桃树枝水热碳化的最优条件进行预测,A温度为220℃,B初始压力为2.3 MPa, C停留时间为1 h时,能量产率可达53.57%。说明桃木水热碳化后热值保留率高,用于固体燃料效果显著,同时也探明了增强水热炭燃料性能的研究。     

牛粪和青稞秸秆颗粒燃料的共燃特性研究

为改善牛粪燃烧性能,本文选用牛粪和青稞秸秆颗粒燃料为对象,首先分析了牛粪颗粒燃料在不同升温速率(10℃/min、15℃/min、30℃/min)下的燃烧特性,在此基础上研究了混合不同比例(青稞秸秆含量为25%、50%、75%)的青稞秸秆对牛粪燃烧性能造成的影响。结果表明：(1)从着火温度、燃尽温度、最大燃烧速率、平均燃烧速率、可燃特性指数和综合燃烧特性指数综合分析,牛粪颗粒燃料的最佳升温速率为15℃/min;(2)青稞秸秆颗粒含量≧50%时,对牛粪颗粒的燃烧性能均有不同程度的改善。(3)采用一级反应动力学模型计算牛粪和3种混合燃料挥发分燃烧段和固定碳燃烧段的活化能,牛粪颗粒燃料受青稞秸秆颗粒影响较小,随青稞秸秆含量增加,燃料活化能分别为24.58 k J·mol^-1、27.05 k J·mol^-1和27.67 k J·mol^-1。该研究为进一步探索牛粪致密成型燃料的燃烧特性及相关设备的研究提供了理论和实验依据。     

水稻秸秆生物炭制备硅酸钠及白炭黑工艺研究

为有效利用水稻秸秆富硅特性并解决水稻秸秆资源化利用问题,以水稻秸秆生物炭为原料,利用碱溶酸沉方法制备硅酸钠溶液并进一步生产白炭黑。通过单因素试验及中心组合设计响应面法分析硅酸钠溶液及白炭黑最佳制备条件。结果表明,在NaOH溶液浓度2 mol·L^-1、液料比7 mL·g^-1、反应温度90℃、反应时间4 h条件下水稻秸秆生物炭制得硅酸钠模数为0.69,SiO₂溶出率为61.3%;在反应温度80℃、硫酸溶液浓度11%、反应终点pH 9,陈化时间2 h条件下制备的白炭黑纯度为94.68%。通过X射线衍射及红外光谱分析发现制备的白炭黑为无定形水合二氧化硅结构。优化水稻秸秆生物炭制备硅酸钠以及进一步生产白炭黑最佳反应条件,对水稻秸秆高效循环利用具有较高参考价值,为低模数稻秆基硅酸钠制备高纯度白炭黑提供理论依据和技术支撑,对水稻秸秆资源化利用具有积极作用。     

水热法从玉米秸秆中提取腐植酸的工艺条件优化

[目的]优化水热处理玉米秸秆提取腐植酸的工艺条件。[方法]以氢氧化钠溶液为溶剂水热处理玉米秸秆。利用单因素试验探究水热时间、温度、氢氧化钠浓度、固液比等对腐植酸产率的影响,并用正交试验优化制备条件;采用紫外可见光谱和重铬酸钾滴定法测定腐植酸的含量,用傅里叶红外光谱对制备的腐植酸基团结构进行了表征。[结果]优化的工艺条件如下:水热时间5 h,水热温度为200℃,固液比1∶10,氢氧化钠溶液浓度0.75mol/L;在此条件下腐植酸的提取量高达0.48 g/g。傅立叶转换红外线光谱(FTIR)分析结果表明,提取样品中除存在芳香环结构外,还含有大量的醇羟基、醛基、羧基、羰基等酸性结构。[结论]该工艺研究为从玉米秸秆中制备腐植酸提供了技术方案和理论支持,为玉米秸秆的资源化利用提供了新途径。     

不同能量水平饲料对细毛羊生长性能和血清生化指标的影响

为探究不同能量水平饲料对细毛羊生长性能和血清生化指标的影响，试验选用60只甘肃高山细毛羊，随机分为3组，分别饲喂能量水平为10 MJ·kg^-1(对照组)、8 MJ·kg^-1(试验Ⅰ组)和12 MJ·kg^-1MJ·kg^-1(试验Ⅱ组)的饲粮，测定生长性能和血清生化指标。结果表明：与对照组相比，试验Ⅰ组的平均日采食量、平均日增重显著降低(P<0.05)，料重比显著升高(P<0.05)；试验Ⅱ组的平均日采食量、平均日增重显著升高(P<0.05)，料重比显著降低(P<0.05)。与对照组相比，试验Ⅰ组的白蛋白、总蛋白、葡萄糖、三酰甘油和尿素氮水平显著降低(P<0.05)；试验Ⅱ组的白蛋白、总蛋白、葡萄糖、三酰甘油和尿素氮水平显著升高(P<0.05)。说明不同能量水平的饲料对细毛羊生长性能和血清生化指标的影响极大，在本试验条件下，最适饲料能量水平为12 MJ·kg^-1。     

添加石灰和秸秆对塿土有机碳固持的影响

【目的】研究作物秸秆与石灰配施对土壤CO₂排放、土壤有机碳（SOC）固持、土壤无机碳（SIC）转化的影响机制,以及SOC固持对初始SOC含量的响应。【方法】--采用室内恒温培养试验及稳定同位素技术（¹³C）,选用经16年不同碳氮水平管理,且长期进行冬小麦-夏休闲种植的2个供试土壤样品:S₀N₀土壤（不进行秸秆还田+不施用氮肥）和S₁N₁土壤（高量秸秆还田+高量施用氮肥:240 kg·hm^-2）,将S₀N₀土壤和S₁N₁土壤分别在添加秸秆（12 g·kg^-1）或不添加秸秆以及添加石灰（3 g·kg^-1）或不添加石灰的情况下于25℃黑暗条件中培养120 d。【结果】未添加秸秆和石灰时,S₁N₁土壤的CO₂累积释放量比S₀N₀土壤高出42.9%;添加等量秸秆不仅提高了S₀N₀土壤和S₁N₁土壤的CO₂累积释放量（81.6%,70.4%）,而且S₀N₀土壤CO₂累积释放量的增加幅度高于S₁N₁土壤,这说明秸秆的添加对初始SOC含量低的土壤即S₀N₀土壤的原SOC矿化影响更大。但是无论添加秸秆与否,石灰的加入使S₀N₀土壤和S₁N₁土壤的CO₂累积释放量分别降低了428.11和528.52 mg·kg^-1。与空白土壤相比,添加秸秆使S₀N₀土壤和S₁N₁土壤的SOC含量分别提高了2.95和3.19 g·kg^-1;但是与单独添加秸秆相比,同时添加秸秆和石灰使S₁N₁土壤的SOC显著降低了1.36 g·kg^-1,而对S₀N₀土壤的SOC含量没有影响。利用¹³C稳定同位素技术发现,添加秸秆能促使新形成SOC;其中,S₀N₀土壤中新形成的SOC含量比S₁N₁土壤高出0.77 g·kg^-1;然而与单独添加秸秆相比,同时添加石灰和秸秆后新形成的SOC与其相差无几,说明石灰的加入对秸秆的腐解不会造成影响。在S₀N₀土壤和S₁N₁土壤中,添加秸秆使SOC净固持量分别提高了3 066.3和2 480.53 mg·kg^-1;同时添加石灰和秸秆对S₀N₀土壤的SOC净固持量无显著影响,但是S₁N₁土壤的SOC净固持量则呈现下降的趋势。石灰的加入使S₀N₀土壤和S₁N₁土壤的CO₂释放量分别降低了469和529 mg·kg^-1,同时使SIC含量分别提高了443和566 mg·kg^-1。【结论】初始SOC含量低的土壤具有更高的固碳潜力;添加钙源能够与土壤CO₂通过化学反应生成无机碳—碳酸钙的方式从另一个角度达到土壤固碳减排的目标。     

高低硅秸秆生物炭的表征及对Cd2+的吸附特性与机理

采用野生型水稻(WT,高硅)和硅缺失突变体水稻(lsi1,低硅)秸秆为原材料制备成300、500、700℃3种温度生物炭,探究高低硅秸秆生物炭对Cd²⁺的吸附特性及作用机制。野生型和突变型水稻秸秆原料总硅含量分别为17.88%和7.42%,制备出的高硅生物炭相对于低硅生物炭具有较高的硅含量、较大的比表面积和孔径。通过元素分析、电镜能谱扫描分析(SEM-EDS)、傅里叶红外光谱分析(FTIR)以及比表面积分析(BET-N₂)等对两种生物炭进行分析,结果表明随温度上升两类生物炭均表现出产率下降、pH增大、比表面积上升,高低硅生物炭均能在471、788、1 090 cm^-1波峰处观察到Si-O-Si键。吸附实验表明,高低硅生物炭均在pH为6、固液比为1 g·L^-1时对水溶液中Cd²⁺吸附效果最佳。吸附动力学模型结果表明,高低硅生物炭的吸附动力学过程均符合准二级动力学模型(R²>0.9),说明该过程以化学吸附为主。通过Langmuir和Freundlich模...     

秸秆可溶性糖测定时样品前处理条件的优化

为确定秸秆可溶性糖测定时样品的最佳前处理条件,研究单因素对玉米秸秆和小麦秸秆可溶性糖得率的影响。利用中心组合试验(Box-Behnken)和响应曲面法(RSM)对主要前处理参数进行优化,并得到回归模型。结果表明:固液比(秸秆质量与水体积比)、水浴温度、提取时间和存放时间对玉米秸秆和小麦秸秆可溶性糖得率影响显著(P<0.05)。回归方程较好的反映了可溶性糖得率与固液比、水浴温度和提取时间的关系。玉米秸秆可溶性糖测定的最佳前处理条件为,固液比0.31g/mL,水浴温度94℃,提取时间63min,此条件下的可溶性糖得率为3.85%。小麦秸秆可溶性糖测定的最佳前处理条件为,固液比0.33g/mL,水浴温度95℃,提取时间58min,此条件下的可溶性糖得率为3.39%。     

不同生物质原料水热生物炭特性的研究

以木屑、小麦秸秆和玉米秸秆为原料,采用水热法制备生物炭,研究不同生物质水热生物炭特性,分析了水热生物炭的产率、元素组成、表面特性、多环芳烃含量及表面官能团的变化。结果表明:以木屑为原料制备的水热生物炭产率最高(54.66%),C含量(52.59%)较水热小麦和玉米秸秆生物炭(分别为43.73%和43.93%)高,但O含量(41.56%)明显低于水热小麦和玉米秸秆生物炭(分别为49.94%和50.95%)。扫描电镜显示水热木屑生物炭表面光滑,孔状结构较多且排列整齐,水热小麦生物炭表面粗糙孔隙较少,而水热玉米生物炭孔隙结构不明显。傅里叶红外光谱分析显示原料经水热炭化后官能团种类差异不大,但相对含量发生了变化:水热小麦和玉米秸秆生物炭有机官能团含量相对增加,而无机矿物(如SiO2)含量略有减少;水热木屑生物炭有机官能团和无机矿物的含量均明显增加。采用气质联用仪(GC-MS)分析水热生物炭多环芳烃含量,结果表明三种水热生物炭总多环芳烃含量依次为水热小麦秸秆生物炭水热木屑生物炭水热玉米秸秆生物炭,并以菲和萘为主。     

旱伞草水热炭的稳定性特征及固碳潜能

为探究湿地植物旱伞草水热炭的稳定性特征与固碳潜能,分别在200、220、240℃和260℃下制备旱伞草水热炭,通过元素分析、红外光谱分析、X射线衍射分析、热重分析及化学氧化分析等方法分别探究了水热炭的理化性质及热稳定性和化学稳定性,并对不同温度水热炭的固碳潜能进行评估。结果表明：随着水热碳化温度升高,水热炭产率下降,pH值和灰分含量上升,H/C和O/C降低,—OH、—C—O等不稳定含氧官能团减少,芳香化程度增加。热重分析和稳定性系数（R₅₀）分析结果表明,不同温度制备的水热炭的R₅₀值为0.47~0.59。H₂O₂氧化试验表明,中低温（220℃）制备的水热炭的抗氧化性能最好,其氧化后稳定碳含量为54.14%。此外,固碳潜能分析结果表明,随着碳化温度的升高,旱伞草水热炭的固碳系数在30.21%~31.54%范围内波动,长期固碳潜能的CO₂当量为2.76~2.88 Mt·a^-1。研究表明：200℃和220℃制备的中低温水热炭具有较好的化学稳定性,且在短期固碳效果上具有优势;而260℃制备的高温水热炭具有最佳的热稳定性和长期固碳潜能,在固碳减排方面具有良好的应用前景。     

基于猪粪水热炭化的生物炭性能及残液成分分析

为系统研究不同炭化温度条件下猪粪水热炭化规律,本研究以猪粪和发酵猪粪为供试材料,采用水热炭化工艺在系列温度条件下（180、240℃和300℃）制备生物炭,对其元素含量、热稳定性、孔隙结构、表面官能团等理化性质进行表征,并对水热炭化残液进行成分分析。结果表明,猪粪生物炭和发酵猪粪生物炭均具有发达的孔隙结构、丰富的表面官能团等优良特性,其H/C原子比和热失重率均随炭化温度升高而减小,表明热化学稳定性随炭化温度升高而增强。水热炭化残液的成分主要包括有机酸、醇、酯、醛、吡嗪、苯酚等物质,较高炭化温度条件下残液中化合物种类更丰富。与猪粪相比,发酵猪粪水热炭化残液的成分仍然以酚、烯、酮类物质为主,但呋喃、吡啶、吡嗪类毒性化合物消失。研究表明,发酵猪粪在300℃条件下水热炭化的残液用作液态肥料的安全性更高,在资源化利用方面更具优势。     

磷改性生物炭对土壤中磷溶出的影响

为探究生物炭及其改性生物炭对土壤中磷溶出的影响，分别制备了3种温度(300、500、700℃)棉花秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭和牛粪生物炭，并采用磷酸浸渍-热解法制备了改性生物炭，测定生物炭改性前后磷组分含量(0.25 mol·L^-1硫酸提取的H₂SO₄-P，去离子水提取的H₂O-P,0.5 mol·L^-1碳酸氢钠提取的NaHCO₃-P和0.1 mol·L^-1氢氧化钠提取的NaOH-P)，开展了生物炭改性前后磷的动力学溶出和对土壤中磷连续溶出影响的试验。结果表明：磷酸改性后生物炭中各组分磷含量都有大幅度增加，不仅与炭化温度有关，而且与原料的种类相关，300℃棉花秸秆生物炭改性前后含量变化最大，H₂SO₄-P含量由3.052mg·g^-1增加到350.322 mg·g^-1。生物炭中磷的动力学溶出结果显示，磷酸改性能使生物炭的磷溶出量大幅度增加，700℃棉...     

基于工业分析指标的秸秆生物炭热值预测

为了有效的预测秸秆生物炭热值,选取棉花、小麦、玉米、油菜和水稻5种农作物秸秆,经过粉碎、干燥后进行炭化处理后,获得175个秸秆生物炭试验样品,并按相关标准测定其热值及灰分、挥发分和固定碳含量。在分析炭化工艺、工业组成与高位热值相关性的基础上,采用回归方法建立基于工业组成的秸秆生物炭热值的预测模型。分析结果表明,对比不同炭化条件下制备的秸秆炭样品的热化工特性,炭化温度对热值影响最明显,保温时间与升温速率对热值影响小。通过方差分析检验,基于工业分析组成建立的秸秆热值曲线拟合方程都是显著的,其中基于灰分、灰分和挥发分、挥发分和固定碳、灰分和固定碳的秸秆热值曲线拟合方程达到了较好的预测精度。     

炭化条件对猪粪水热炭主要营养成分的影响

以猪粪为原料,采用水热炭化法将猪粪转化为水热炭。考察了炭化温度（160,180,200,220和240 ℃）,炭化时间（1,5,8 h）和原料含水率（70%,75%,80%）等条件对水热炭中主要营养成分及其回收率的影响。结果表明:猪粪水热炭中营养成分质量分数较高,其中有机碳质量分数为232.0~328.0 g·kg-1,总氮为25.2~31.8 g·kg-1,磷全量为21.5~30.6 g·kg-1,钾全量为3.4~12.5 g·kg-1。当炭化温度从160 ℃升到240 ℃,水热炭中氮和有机碳回收率均降低,其中氮从66.29%降到41.95%,有机碳从49.61%降到29.07%。钾质量分数降低最大,为7.5 g·kg-1;磷质量分数升高了7.7 g·kg-1,但磷回收率几乎不变。炭化时间和原料含水率对水热炭的主要营养成分质量分数的影响较小,影响趋势与炭化温度相似。因此,炭化温度是影响水热炭成分质量分数的主要因素。