有机胺改性生物质焦改善SO2的吸附性能

为改善生物质焦的吸附性能,以玉米芯为原料,在N2和CO2气氛下以"一步法"制备活性焦,再经有机胺甲醇溶液浸渍,获得改性生物质焦。在120℃下研究改性焦的SO2吸附特性,获得吸附穿透曲线和吸附量,并对脱硫前后固体焦颗粒的理化结构及元素组成进行分析,探讨浸渍剂浓度对改性生物质焦理化特性及其SO2吸附性能的影响。结果表明,随着有机胺浓度的增加,焦炭表面氮含量和表面官能团数量明显增加,但孔隙结构恶化,而SO2吸附出现先降后增的趋势,CC850-10%的饱和吸附量达156.22 mg/g,相较于前驱体的57.78 mg/g,吸附性能显著提升。有机胺浸渍改性通过增强化学吸附作用,可有效改善生物质焦的吸附性能。研究结果对于生物质焦应用于烟气净化技术具有参考价值。     

生物质富氮热解联产高值含氮油炭的理化特性

通过引进外源氮素使生物质在富氮条件下热解,可以获得高值化的含氮产品-焦炭和油。基于生物质富氮热解联产高值含氮产品这一目标,该文以木屑为原料,对不同温度和不同质量分数尿素溶液浸渍下热解制得的生物油进行了气相色谱质谱联用分析。同时对热解产生的生物油和热解焦炭进行了元素分析,使用漫反射红外光谱和X射线光电子能谱仪对富氮条件下制得的热解焦炭进行了表面表征。研究发现,经过尿素溶液浸渍过后的生物质,热解油中含有大量的含氮化学品,可以被用来提炼加工高附加值的化工产品。随着温度的升高,热解油中的含氮物质减少、浸渍质量分数越大油中的含氮物质越多。热解焦炭表面含有大量的芳香化结构和含氮官能团,漫反射红外分析结果显示低温下焦炭表面含有丰富的化学结构,随着温度的升高各种官能团逐渐分解,750、850℃时表面只剩下羟基、羰基等官能团;尿素溶液质量分数对热解后焦炭的表面官能团种类没有显著的影响,只有强弱的区别。XPS分析尿素浸渍生物质热解焦炭表面主要是一些C=N、C-N以及N-COO官能团并且随着温度的升高850℃时焦炭表面只有吡啶型N和吡咯型N存在。550℃下热解焦炭中的碳主要是无定形碳,随着温的升高焦炭中的一些脂肪链C-H键,羰基和一些低聚C-C键基本消失,850℃下的碳则主要表现为石墨形碳。     

生物质焦制备条件对甲苯裂解特性的影响

为了探索生物质焦比表面积和金属氧化物含量等物理化学特性对其催化活性的影响,该文通过生物质制焦条件（制焦温度、活化方式、原料种类等）的改变制备了不同的生物质焦样品,并在微波反应器上,对以生物质焦为催化剂的甲苯催化裂解特性进行了研究,结果表明制焦条件对甲苯转化率有重要影响。制焦温度的提高有助于生物质焦比表面积及孔容积的增加,可以提高生物质焦对甲苯的裂解转化率,制备温度为850℃的生物质焦对甲苯的裂解转化率可达99.9%。生物质焦在CO2或水蒸气气氛中的活化可以使生物质焦比表面积大幅度增加,对甲苯的裂解转化率得到提高。灰分对生物质焦的催化特性有重要影响,稻壳焦脱灰前后的对比研究表明,K2O、CaO含量越高,生物质焦的催化活性越强。     

不同温度下热裂解芒草生物质炭的理化特征分析

芒草是一个极具潜力的生物质能源作物,为了研究了解芒草生物质炭的特征,评价其农业和与环境领域应用价值与潜力,该研究分别在和下制备生物质炭,测定其基础理化性质,以期了解芒草生物质炭特征及其随裂解温度变化的规律。结果表明,裂解温度显著地影响芒草生物质炭物理与化学性质,低温生物质炭含有比较高的水溶性成分,而高温生物质炭具有比较高的pH值、C/N比、芳香化结构、持水量和比表面积;但裂解温度对生物质炭δ值没有显著的影响。该文还讨论了芒草生物质炭在化肥利用率提高,以及污染土壤和水体修复等领域的潜在价值与工业应用前景,研究结果可为芒草生物质炭在土壤改良、固碳减排等方面的应用提供基础数据。     

生物质颗粒燃料储藏理化特性变化规律

为分析生物质颗粒燃料在北方气候下是否可以长期储藏,以及不同储藏方式对颗粒燃料理化特性的影响规律,2011年3月至8月期间,针对北京地区气候,对玉米秸秆和木质2种颗粒燃料,以袋装、半封闭、露天3种储藏方式开展储藏试验。试验结果表明,2种颗粒在3种储存方式下机械耐久性都保持在94.46%以上,生物质颗粒燃料未出现发霉现象,全水分和堆积密度变化规律受气候变化规律相吻合。其中玉米颗粒和木质颗粒的露天状态储存时全水分极差（2.42%和2.55%）和颗粒密度极差最大（0.12 t/m3和1.297 t/m3）。灰分和挥发份保持则稳定状态初始状态。这为生物质颗粒燃料的安全储存提供理论依据。     

典型农业生物炭理化特性及产品质量评价

生物炭能修复土壤、替代化石燃料、吸附水土气中的环境污染物等,应用潜力较大,但目前生物炭存在质量差异大、测试指标及方法不明确等问题,该文以农作物秸秆及农产品加工副产物为原料生产的生物炭为研究对象,系统梳理了生物炭物理、化学、热化学、表面化学等特性及有毒污染物。归纳提出了肥料炭、能源炭、活性炭等不同应用方向的生物炭主要指标、质量要求及测定方法。建议尽快制定生物炭质量评价标准体系,针对肥料炭、能源炭、活性炭等不同应用方向的提出生物炭的质量分级标准,制定和完善各个指标试验方法,为加快推进生物炭产业化应用提供技术支撑。     

生物质焦的水蒸气汽化动力学研究

生物质气化包括生物质的热解及随后的生物质焦的水蒸汽气化过程。为了给生物质气化反应器的设计提供基础数据,利用热天平试验装置对1?273?K制备的生物质焦行了水蒸汽气化反应性试验,研究了气化温度对气化反应性、平均比气化速率、反应速率等的影响。并且利用均相模型和缩芯模型拟合试验数据求得了相应的动力学参数。得出结论：随着温度的增加,焦炭气化反应性增加,平均比气化速率增加。由均相模型所算得活化能为181.24 kJ/mol,指前因子为5.19×105 min-1,缩芯模型所算得活化能为192.87 kJ/ mol,指前因子为1.60×106 min-1。在转化率为10%～75%范围内,均相模型和缩芯模型均可以很好的描述生物质焦的水蒸汽气化行为,但是缩芯模型比均相模型的拟合效果要好。     

生物质炭长期施用对旱地红壤微生物特性及理化性质的影响

为了解生物质炭施于旱地红壤较长时间后对土壤物理、化学及微生物特性的影响,以江西典型旱地红壤为对象,采用田间长期定位试验的方法观察了不同用量生物质炭(0、2.5、5、10、20、30 t hm~(-2)和40 t hm~(-2))在施用4年后旱地红壤基础理化性质、土壤微生物生物量碳、氮、土壤基础呼吸强度及微生物商、微生物代谢熵等的变化。结果表明,施用生物质炭4年后,旱地红壤pH、有机碳、全氮、微生物生物量碳和生物量氮均随生物质炭施用量的增加呈上升趋势,土壤容重、微生物碳氮比呈下降趋势。以生物质炭用量40 t hm~(-2)时的改良效果最好,与对照相比,土壤容重显著(P0.05)降低了0.17 g cm-3,微生物碳氮比显著降低了7.97,土壤pH、有机碳、全氮、微生物生物量碳和生物量氮分别显著提高了6.1%、47%、21.5%、43.3%和162.6%。试验证明施用生物质炭较长时间后对旱地红壤的改良效果依旧良好,并且生物质炭施用量越高,对土壤理化性质和微生物特性的影响越显著。     

添加生物质炭对红壤性水稻土Cd2+吸附解吸特性的影响

为探讨生物质炭对红壤性水稻土中镉(Cd)元素吸附解吸特性的影响,采用一次平衡法研究添加生物质炭后Cd2+在红壤性水稻土中的吸附动力学、等温吸附和解吸过程。结果表明:施用CK(0t/hm^2)、A10(10t/hm^2)、A20(20t/hm^2)、A30(30t/hm^2)和A40(40t/hm^2)生物质炭后,红壤性水稻土对Cd2+的吸附过程是以化学吸附为主、非均匀的多表面吸附。施用CK(0t/hm^2)、A10(10t/h2)、A20(20t/hm^2)、A30(30t/hm^2)和A40(40t/hm^2)生物质炭处理的最大吸附量和最大解吸量分别为2933~3346mg/kg和171~192mg/kg。添加生物质炭可以提高红壤性水稻土对Cd2+的吸附固持能力,同时增强土壤对外源Cd2+的缓冲能力。生物质炭添加量对红壤性水稻土的吸附解吸能力的改良效果具体表现为:A30>A40>A20>A10。高剂量的生物质炭处理使土壤吸附点位饱和,生物质炭吸附能力相对降低。因此,添加30t/hm^2生物质炭是一种有效预防和治理红壤性水稻土镉污染的措施。     

生物质炭对有机污染物的吸附及机理研究进展

生物质炭是一种利用废弃生物质材料在缺氧或厌氧环境中热化学转换制备的多孔级富碳固体材料。因其吸附能力强,制备原料来源广泛,生产成本低且环境友好等优点受到学术界越来越多的关注。探究生物质炭对有机污染物的吸附机理和规律,对于评估其环境行为和应用价值至关重要。着重综述了目前研究报道的生物质炭吸附有机污染物的吸附机理,包括分配作用、表面吸附作用和孔隙截留等。一般低温生物质炭对非极性有机物的吸附机制以分配作用为主,这种非竞争性吸附机理可以解释高浓度有机污染物在生物质炭上的吸附过程。表面吸附是一种非线性竞争性吸附作用,是有机污染物在生物质炭表面有效吸附位点上形成静电作用或通过氢键、离子建、π-π相互作用等结合的过程。孔隙截留是另一种生物质炭固定有机污染物的微观机制,有机污染物在孔隙内部的分配和吸附也是生物质炭吸附能力的重要体现。而在实际复杂的污染环境中,各类生物质炭对有机污染物的吸附过程需要多种机制共同解释。此外,本文对吸附机制的影响因素进行了分析和总结,生物质炭自身理化特性决定了其应用价值,生物质炭的性质与有机污染物的极性、芳香性和分子大小等相匹配才能更好地实现吸附固定,不同的吸附环境如吸附介质、p H和共存离子等也会对吸附机制和吸附效果产生影响。最后,文章进一步探讨了生物质炭吸附有机污染相关研究未来应着重解决的问题,以及生物质炭在有机污染土壤修复中的应用前景。     

水热炭化温度和时间对鸡粪生物质炭性质的影响

水热炭化被认为是极具潜力的安全处置与资源化利用鸡粪的技术措施之一。该研究将鸡粪在190和260℃水热炭化处理不同时间(1、6和12 h),收集并测定固体产物生物质炭特性,目的在于了解水热炭化反应温度和时间对鸡粪生物质炭特性的影响。结果表明,鸡粪经过水热炭化处理后,46%~56%的干物质转化为生物质炭,C、P质量分数分别增加了5%和59%以上,而H、O、N、K质量分数则分别降低了9%~18%、26%~65%、19%~37%和92%~97%。表面电荷量降低,p H值依变性也减弱,其中有效阳离子交换量降低了50%~90%。生物质炭中1~5μm孔隙显著减少,主要形成1和100μm左右的孔隙。总体来看,水热炭化反应温度越高,反应时间越长,这些指标提高或降低的幅度越大,生物质炭的炭化程度越高;比起反应时间,反应温度对生物质炭性质的影响更大。该文还讨论了鸡粪生物质炭作为土壤调理剂的应用价值与潜力,研究结果可为鸡粪生物质炭在土壤改良等方面的应用提供基础数据。     

气流粉碎对玉米淀粉结构及理化性质的影响

为研究气流粉碎对玉米淀粉结构及理化性质的影响,该文以普通玉米淀粉为原料,通过流化床气流粉碎处理,采用扫描电子显微镜、偏光显微镜、粒度分析仪、X-射线衍射仪、红外光谱仪、差示扫描量热仪、快速黏度分析仪等分析手段研究经微细化处理前后玉米淀粉颗粒形貌、晶体结构、热力学特性、糊化特性、溶解度和膨胀度、冻融稳定性、持水能力等结构及性质的变化。结果表明,微细化处理后,淀粉颗粒形变的不规则,粒径明显减小,中位径(D50)由14.37μm减小到5.25μm,偏光十字减少,相对结晶度由33.43%降低至15.46%,淀粉颗粒结晶结构被破坏,由多晶态向无定形态转变,粉碎过程淀粉无新的基团产生;热焓值、糊化温度均降低,热糊稳定性好;溶解度、膨胀度均升高,持水能力增加,冻融稳定性好,产生较好的热糊稳定性和冷糊力学稳定性,该研究为玉米淀粉的深度加工与应用提供了理论依据及技术支撑。     

超微粉碎对桑叶粉理化性质的影响

为拓展超微粉碎技术在食品添加剂和药品开发中应用,以桑叶为原料,分别对桑叶粗粉进行干法超微粉碎2 、4、6、8 h,得到4种不同粒径大小的桑叶超微粉,并对桑叶粗粉与4种超微粉的理化性质进行比较。研究结果表明,超微粉碎能明显减小桑叶粗粉的颗粒粒径（P＜0.05）,随着超微粉碎时间的增加,超微粉的粒径减小,粉体的粒径分布范围变窄,比表面积和体积密度显著增加（P＜0.05）,休止角、滑角和膨胀性显著降低（P＜0.05）,水溶性/持水力、持油力、蛋白质的水溶性和多糖的水溶解性均有不同程度的增加,但多酚含量变化不显著（P＞0.05）。扫描电镜结果显示,粗粉经超微粉碎后,其颗粒呈零散的分布形态。说明超微粉碎可改善桑叶粉的部分理化性质,可将这些性质应用于食品添加剂和常规食品开发与加工中。所得研究结果将为超微粉碎技术在桑叶食品中工业化应用提供数据支持和理论依据。     

Impacts of termites on selected soil physicochemical characteristics in the highlands of Southwest Ethiopia

Termites are reported to improve soil physicochemical properties thereby enhance soil fertility of their mound and foraging areas. Empirical study pertaining to these effects is missing in Southwest Ethiopia. For this study, soil samples affected by termite activities were collected at 1 m interval within 0–3 m distance from the base of six termite mounds on gently sloping and sloping land and analyzed for physicochemical parameters. The result of the analysis depicted that soil bulk density (1.38–1.15 g cm^?3) and moisture content (21.1–9.9%) decreased with increased distance from the mound base. While clay content decreased with increased distance from the mound base from72.0% to 45.5%, sand and silt contents increased from 8.0% to 21.3% and 19.3% to 28.5%, respectively. PH (6.23), organic carbon (3.85%), total nitrogen (0.4%), cation exchange capacity CEC (30.43 cmol kg^?1), exchangeable Ca (13.73 cmol kg^?1), Mg (3.15 cmol kg^?1), and PBS (56.8%) were higher on termite mounds. While, electrical conductivity (0.03 dS m^?1–0.06 dS m^?1), exchangeable K (0.52–0.93 cmol kg^?1) and Na (0.02–0.03 cmol kg^?1) showed increasing trend with the distance from the mound base. Our results indicated that termite mounds are important sinks of organic matter and mineral nutrients, and hence contribute to the enhancement of soil fertility. Thus, for subsistent farmers the uses of termite mounds as a fertilizer present an opportunity to improve agricultural production.     

六种果皮原料果胶的理化及凝胶特性比较

为了解不同品种水果的果皮(柚子皮、西番莲皮、脐橙皮、石榴皮、榴莲皮)以及向日葵盘所提取果胶的理化和质构特性,研究了不同原料果胶的得率、色泽、果胶酸含量、甲氧基含量、酯化度、黏度及质构特性,特别是采用高效液相色谱准确测定了各类果胶的分子量。结果表明:柚子皮、向日葵盘和脐橙皮果胶质量分数较高,分别为18.06%、14.61%和14.43%;西番莲皮果胶质量分数为8.76%;而石榴皮及榴莲皮果胶质量分数较低(均<3%)。从分子量看,石榴皮、脐橙皮果胶分子量较大(>1000kDa),向日葵盘果胶分子量最小(483kDa)。此外,几种果胶的溶胶均属低黏度值果胶(<25厘泊),且在pH值为7.0时黏度最大、在pH值为5.0时黏度最小。结合凝胶质构分析表明:石榴皮果胶分子量最大,凝胶强度最大,但为高甲氧基果胶,且得率较低;而向日葵盘果胶分子量最小,但得率较高,且为低甲基果胶,在非糖及含糖体系中均可形成性能优良的凝胶,因此是生产果胶的良好原料。该文为果胶的生产及应用提供参考。     

水产沉性颗粒饲料挤压蒸煮工艺对其理化特性的影响

为了规模化生产出低污染、高转化率的环保型水产沉性颗粒饲料,选用双螺杆挤压机对水产全价配合原料进行挤压熟化研究。以沉性水产硬颗粒饲料理化特性(膨化度、近似密度、糊化度、耐久性和水中稳定性)为重要指标,采用表面响应分析法研究了物料含水率（22%～38%）、套筒温度（70～170℃）和螺杆转速（73～107?r/min）对其挤压工艺和饲料理化特性的影响规律,SEM分析其微观结构。结果表明：物料含水率、套筒温度和螺杆转速均显著影响饲料的理化特性。中高物料含水率和套筒温度及低螺杆转速时,才能获得理想的沉性高熟化水产颗粒饲料,其理化特性具有低膨化度（1.14）,高近似密度（757.6?g/L）、糊化度（879.5?g/kg）、耐久性（96.6%）和水中稳定性（88.7%）。SEM分析显示优化条件（物料含水率31%,套筒温度126℃,螺杆转速78?r/min）下生产的颗粒饲料结构光滑质密。该研究可为发展高效、低耗、低碳高品质沉性水产饲料研究和生产提供参考。     

新银合欢林土壤理化性质—微生物量耦合协调关系研究

新银合欢因具有抗旱、速生等特点和良好的水土保持功能,在工程扰动区生态修复中被广泛采用。研究新银合欢林土壤理化性质与微生物量的耦合协调关系,可为现有新银合欢林植被恢复效果的可持续性调控提供科学参考。研究采用空间代替时间序列的方法,通过方差分析、相关性分析和偏最小二乘路径模型探究向家坝工程扰动区6种不同龄级新银合欢林土壤理化性质与微生物量的耦合协调关系。结果表明：①原生草地群落A1土壤含水量、养分水平和微生物量均最高,新银合欢入侵后在草灌阶段土壤含水量、养分水平和微生物量显著下降。新银合欢成为灌丛时A3群落土壤含水率、有机碳、全氮、全磷、微生物碳、氮含量分别下降为A1群落的51.2%、33.9%、31.6%、27.1%、72.8%和61.5%,pH值上升至8.16使得土壤更为碱化。②土壤微生物碳氮含量与土壤含水率的相关性达显著或极显著水平（P<0.05或P<0.01）,土壤微生物碳熵也与土壤全氮等含量呈显著相关;土壤含水率、养分水平和微生物量三者之间相互影响且作用显著,高土壤含水率有利于土壤养分与微生物量的存在和转化。③原生样地结构稳定,协调度D较高（0.7162）;新银合欢入侵后,协调度随着新银合欢林龄增大呈现波动下降,至A4群落时协调度降至最小值（0.5012）;在乔木阶段土壤养分与微生物量缓慢增加且趋于稳定,协调度缓慢上升,最终在新银合欢纯林时稳定趋于勉强协调发展类型。因此,针对不同龄级新银合欢林,要根据不同恢复阶段的土壤生境条件采取不同调控措施,在植被恢复的物种搭配选择上应注重草灌结合,促进土壤以及整个生态系统的健康发展。     

番茄连作对日光温室土壤微生物及土壤理化性状的影响

对大庆地区具有代表性的温室进行调查研究,了解不同种植年限对番茄温室土壤微生物及土壤理化性状的影响,为解决温室土壤连作障碍问题奠定理论依据。结果表明,随着种植年限增加,细菌、真菌的数量及土壤速效钾、有效磷、碱解氮、有机质、盐分的含量呈增加趋势,种植年限为10年分别是对照(露地菜田)的2.14、1.33、2.18、2.09、1.96、2.86、9.5倍,土壤p H值相反,种植年限为10年比对照下降了0.64,但放线菌数量与B/F值[(细菌+放线菌)/真菌]在第5年与第7年达到最高,呈现先增高再降低的趋势,分别比对照增加了34.12%、44.26%;随着土壤深度的增加,土壤微生物数量及土壤速效钾、有效磷、碱解氮、有机质、盐分含量降低,土壤含水量、p H值增加。综合分析番茄连作对土壤微生物和土壤理化性状的影响,番茄连作6年后出现一定程度的连作障碍问题。     

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。     

黑土坡耕地土壤侵蚀对土壤性状的影响

黑土作为东北地区主要的耕作土壤,其结构性状对土地生产力影响极大。土壤侵蚀使肥沃的黑土层减薄,土壤理化性状不同程度地受到破坏和影响。根据黑土侵蚀现状,对不同侵蚀程度黑土坡耕地的养分状况、土壤田间持水量和渗透速度、抗蚀抗冲性能指标的测定分析发现,黑土侵蚀程度由轻度到重度,土壤有机质等养分含量越来越低;土壤蓄渗水能力逐渐减小;土壤抗蚀抗冲性能亦逐渐降低。黑土坡耕地土壤侵蚀程度的加剧,使得土壤有机质含量减少,保肥供肥能力降低,土壤黏度加重,结构变劣,保水能力减弱,影响农作物的生长发育,势必对我国东北黑土区商品粮基地的重要地位构成严重威胁。