玉米秸秆生物炭对五氯苯酚吸附行为及吸附动力学研究

[目的]研究玉米秸秆生物炭对五氯苯酚的静态吸附特性。[方法]探讨吸附剂量、溶液p H、吸附时间等参数对吸附的影响,用Langmuir和Freundlich等温式研究吸附平衡过程。[结果]酸性条件有利于玉米秸秆生物炭吸附剂对五氯苯酚的吸附,吸附过程在30 min即可达到平衡,玉米秸秆生物炭对五氯苯酚的吸附更符合Freundlich等温式。吸附动力学研究表明,吸附过程更符合准二级动力学模型,吸附速率常数为0.015 9 g/(mg·min)。吸附过程是吸热的,升高温度有利于吸附。[结论]玉米秸秆生物炭可用于吸附五氯苯酚。     

玉米秸秆液化工艺研究

[目的]优化玉米秸秆液化工艺。[方法]以液化率为指标,通过单因素试验筛选出适宜的液化剂和催化剂,并通过正交试验优化液化工艺。[结果]EC和EC＋EG的液化效果较好,液化60min时液化率就接近于踟％;EG的液化效果较差,液化100min时液化率才达到70％。以浓硫酸为催化剂,EC和EC＋EG为液化剂的玉米秸秆的液化率接近80％;以磷酸为催化剂二者的液化率接近50％;以浓盐酸为催化剂,EC为液化剂的玉米秸秆的液化率不到24％,EC＋EG为液化剂的玉米秸秆的液化率只有11％;以碳酸钠和氢氧化钠为催化剂的玉米秸秆的液化率不到5％。较优液化工艺为添加3％催化剂在160℃下液化1．0h,此条件下玉米秸秆的液化率为90．56％。[结论]液化温度是影响液化率的最主要因素,其次是催化剂用量,影响最小的是液化时间。     

高油玉米青贮秸秆饲喂试验研究

动物蛋白的摄入量是一个国家国民身体素质的重要标志之一。动物蛋白的含量以牛肉为最高,为猪肉的５．６倍。由于草原生态环境的不断恶化,生产的富产品已不能满足人民日益增长的需求。与此同时,我国农区每年生产的大量农作物秸秆因多种原因造成了巨大的浪费,探讨农作物秸秆转化的有效途径一直是科研人员致力研究的课题。本研究针对高油玉米秸秆品质优良、成熟量青绿鲜嫩的特点,进行了肉牛和奶牛的饲喂研究,为高油玉米的整体开发、提高高油玉米的综合效益、促进农区秸秆畜牧业的发展提供依据。     

利用玉米秸秆制备人参生物有机肥

为提高人参产量,实现人参的绿色生态栽培.采用正交试验法,将兼具防病促生效果的人参生防细菌SZ-4与玉米秸秆堆肥结合,进行二次固体发酵条件优化,研制生物有机肥,通过盆栽试验评估其促生效果.结果 表明:菌株SZ-4生物有机肥的二次固体最佳发酵条件组合为培养时间4d,接种量10％,含水量45％,翻抛1次/48 h,培养温度32℃,尿素添加至碳氮比为15.此发酵条件下,生物有机肥含菌量可达2.011×109 CFU/g.人参盆栽促生试验结果表明:生物有机肥处理组对人参的促生效果优于有机肥处理组及对照组,6～8月BIO处理根鲜重比ck处理高26.68％～51.09％,比OF处理高29.29％～ 66.91％,BIO处理根干重比ck处理高22.92％～ 42.29％,比OF处理高4.18％～33.11％.综上,优化人参专用生物有机肥的生产工艺能够提高生物有机肥的质量,经二次固体发酵得到的SZ-4生物有机肥对人参的生长具有促进作用.     

生物菌剂对玉米秸秆堆沤过程水热状况及酶活性的影响

为解决内蒙古西辽河平原地区还田玉米秸秆腐解困难及腐解周期长等问题,于2020年采用田间秸秆动态堆沤快速腐解试验,分别设置秸秆腐熟剂+秸秆（SRT）、新鲜牛粪+秸秆（SRN）、秸秆腐熟剂+新鲜牛粪+秸秆（SRW）、单一秸秆（CK）4种处理,研究不同外源生物菌剂对堆沤玉米秸秆温度、水分、纤维素酶、脲酶和木质素过氧化氢酶的影响。结果表明,添加秸秆腐熟剂和新鲜牛粪均可提高秸秆腐解速率,并缩短腐解时间。与单一秸秆堆沤相比,添加新鲜牛粪和秸秆腐熟剂均能显著提高堆体秸秆温度和含水率;SRW、SRT和SRN处理纤维素酶活性较CK分别提高15.64%、4.87%和7.96%,脲酶活性分别提高10.29%、3.43%和6.86%,木质素过氧化氢酶活性分别提高71.43%、48.05%和53.25%。因此,添加秸秆腐熟剂和新鲜牛粪可改善堆沤秸秆水热条件和提高秸秆水解酶活性,进而加快秸秆堆沤腐解进程,两者耦合使用效果更佳,可作为一种高效秸秆堆沤方式在内蒙古西辽河平原地区推广应用。     

秸秆炼成生物油

6月22日,在中国科技大学可再生洁净能源实验室出现了动人一幕:秸秆通过热解液化制成的棕褐色、粘稠的生物油点燃后,红色的火焰火光四射,热浪灼人。这标志着生物质热解液化技术在中科大获得重大突破。中国科技大学的科研人员采用木屑、稻壳、玉米秸秆和棉花秸秆等多种原料进行的热解液化试验表明,木屑产油率达60%以上,秸秆产油率达50%以上,生物油热值达到16～18兆焦/千克。这项技术很快将投入工厂化生产。据专家介绍,生物质在完全缺氧情况下通过快速加热和快速冷凝可以转化为一种称为生物油的初级液体燃料,产油率可达50%～60%以上,副产物焦炭…     

生物改性玉米秸秆处理溢油污染水体的研究

为了减少石油泄漏对环境产生的严重污染和能源损失,采用固态发酵技术和生物酶技术开发出新的生物改性过程制备溢油吸附剂。采用XRD、BET、SEM手段表征改性玉米秸秆,同时,对吸附剂的投加量(0.1~0.5 g)、初始原油量(5~30 g)以及吸附动力学进行了研究。结果表明,两种改性技术均能降低秸秆的结晶度和比表面积,黑曲霉改性玉米秸秆的吸油量为14.28 g·g~(-1),纤维素酶改性玉米秸秆吸油量在25 g·g~(-1)左右,与原材料(吸油量为4.89 g·g~(-1))相比,吸油效果均有明显提高。改性秸秆对原油的吸附在60min可达到吸附平衡,吸附动力学与准二级动力学模型较好地拟合。利用生物酶和固态发酵技术改性的玉米秸秆是一种高效、环境友好型油污吸附剂。     

玉米秸秆磷钨酸催化液化研究

为改进以浓硫酸为催化剂将生物质催化液化转化为生物质资源不利于工业化生产的现状,研究了以磷钨酸为催化剂、聚乙二醇400(PEG400)作为反应介质对玉米秸秆进行液化反应,利用单因素试验以及正交试验考察了料液质量浓度、反应时间、反应温度和催化剂用量对液化反应的影响.结果表明:以磷钨酸为催化剂,聚乙二醇400为液化剂的条件下,在温度为180℃,时间为60 min,料液质量浓度为0.15 g/mL,磷钨酸用量为2％时,液化率可达90.29％.通过使用红外光谱对玉米秸秆以及液化产物的结构进行分析对比,发现液化反应中生成了大量的羟基,并且产生酯类物质.     

玉米秸秆与油污泥混合成型燃料燃烧特性研究

[目的]提高生物质能源的可再生效率,探究混合成型燃料燃烧的影响因素。[方法]选取黑龙江省常见的废弃玉米秸秆和大庆油田落地废弃油泥为试验原材料,以油泥添加比例、燃烧温度、成型燃料质量的大小为影响因素,采用等温法在马弗炉中燃烧,测其燃烧性能。[结果]当混合成型燃料中玉米秸秆所占比重增大时,其失重率、燃烧速率明显降低;当马弗炉炉内温度升高时,其失重率、燃烧速率明显提高;当混合成型燃料质量增加时,其失重率、燃烧速率也显著提高。[结论]该研究可为进一步研究秸秆与含油污泥混合成型燃料燃烧性能良好的工艺参数范围提供基本的理论依据。     

生物改性玉米秸秆处理含铜废水的研究

为解决水体中铜离子污染治理及玉米秸秆资源化利用等问题,以黑曲霉为改性菌剂,采用固态发酵法改性玉米秸秆,制备出复合生物吸附剂。采用傅里叶红外光谱仪（FT-IR）和扫描电子显微镜（SEM）表征改性玉米秸秆,同时对吸附剂的投加量（0.05~0.30 g）、溶液初始浓度（10~200 mg·L^-1）、溶液初始pH（1.0~6.0）以及动力学和等温吸附线进行了研究。结果表明,通过黑曲霉固态发酵法改性后的玉米秸秆对Cu（Ⅱ）的饱和吸附量为33.6 mg·g^-1,是天然玉米秸秆的2.65倍。FT-IR和SEM表征结果显示,改性材料表面空隙增多,更为粗糙,更多的活性基团得以暴露,这为吸附性能的提高提供了依据。改性玉米秸秆对Cu（Ⅱ）吸附30 min后达平衡,可用准二级动力学模型较好地拟合,吸附等温线符合Langmuir方程,该吸附过程以单分子层吸附为主。利用黑曲霉固态发酵技术改性玉米秸秆,是一种快速资源化处理玉米秸秆的方法。     

玉米秸秆碱化处理制备的生物炭吸附锌的特性研究

为研究玉米秸秆碱化处理制备的生物炭对模拟废水中Zn的吸附特性,以玉米秸秆为原料制备玉米秸秆生物炭(BC),同时对玉米秸秆进行碱化浸渍处理来获得碱化改性生物炭(K-BC),并在此基础上研究了BC和K-BC对Zn的吸附动力学、吸附热力学以及pH对其吸附的影响,结合元素分析、比表面积孔径测定、扫描电镜及红外光谱等表征来分析其对Zn的吸附差异。结果表明:当Zn浓度为60 mg·L~(-1),BC和K-BC对Zn的吸附过程由快速吸附和慢速吸附2个阶段组成,且符合准二级动力学吸附模型;BC和K-BC对Zn的吸附量随温度(288~318 K)和Zn浓度(10~120 mg·L~(-1))的增加而增加,其中K-BC对Zn的理论饱和吸附量大于BC,且由Freundlich模型对吸附过程进行描述较为合适;热力参数表明BC和K-BC对Zn的吸附为自发、吸热和无序度增加的过程;在pH_2.0~5.0范围内,当pH为5.0时K-BC对Zn的吸附量最大,吸附率接近50%。由BC和K-BC结构表征及理化特性差异可以推知,这2种生物炭对Zn吸附差异来源于其比表面积、孔隙结构和芳香结构之间的差异。     

玉米秸秆固体酸催化剂及催化合成生物柴油的工艺研究

【目的】用玉米秸秆制备固体酸催化剂,为生物柴油的制备研发新型高效环保的催化剂。【方法】以玉米秸秆为原料制备固体酸催化剂,通过催化棉籽油和甲醇的酯交换反应,考察不同碳化、磺化条件对催化剂活性的影响,并且评价该催化剂的稳定性;此外,以棉籽油和甲醇的酯交换反应作为制备生物柴油的模型反应,并以制备的固体酸催化剂作为该反应的催化剂,考察不同反应条件对棉籽油转化率的影响,探索该固体酸催化合成生物柴油的最佳条件。【结果】在碳化温度350～400℃、碳化时间10h、磺化温度140～180℃、磺化时间10h的条件下,可制备出高活性的固体酸催化剂。该催化剂重复使用5次以后,催化棉籽油和甲醇的酯交换反应时,棉籽油的转化率仍可达89.5%。在催化剂用量100g/kg、醇油物质的量比5:1、反应温度60℃、反应时间8h的条件下,该固体酸催化剂催化棉籽油和甲醇的酯交换反应时,棉籽油的转化率可达93.2%。【结论】以玉米秸秆为原料,经过碳化-磺化后,可制得活性高、稳定性优、可重复利用的碳基固体酸催化剂。     

玉米秸秆液化树脂化研究

[目的]研究玉米秸秆液化及树脂化的工艺条件,进而提高玉米秸秆资源的利用价值及开辟玉米秸秆利用的新途径.[方法]以苯酚为液化剂、磷酸为催化剂对玉米秸秆进行液化,通过单因素试验和正交试验确定玉米秸秆液化的最优工艺;然后对液化产物进行树脂化,利用单因素试验确定树脂化工艺.[结果]玉米秸秆液化的最优工艺条件：液化温度150℃、液化时间165 min、固液比3∶13、磷酸用量10％,该液化工艺条件下,玉米秸秆液化残渣率为l2.1％;树脂化工艺条件：甲醛与液化产物摩尔比1.8、NaOH与液化产物摩尔比0.35、树脂化合成温度85℃、保温时间40 min、水与液化产物摩尔比8.0,该工艺条件下可生产获得综合性能较好的玉米秸秆液化物树脂,用其压制的胶合板干状强度1.788 MPa、湿状强度0.812 MPa,胶合强度符合国家标准（GB/T 17657-1999）对Ⅰ类胶合板的要求（≥0.700MPa）.[结论]以玉米秸秆液化产物制备的酚醛树脂胶黏剂可用于木材加工.     

氧化老化玉米秸秆生物炭吸附镉机理研究

为研究玉米秸秆生物炭在经过模拟自然界老化后对Cd²⁺的吸附响应,本文利用H₂O₂对玉米秸秆生物炭进行氧化老化1、2、3次,利用元素分析仪、扫描电镜、红外光谱及碳谱等分析方法,分析老化前后生物炭对Cd²⁺的吸附及响应机理。结果表明：玉米秸秆生物炭氧化老化过程中形成硅酸盐沉淀;经过H₂O₂老化后H/C、O/C和（O+N）/C的原子比逐渐升高,使得生物炭含氧官能团上升、芳香性减弱、极性增强;老化1次（OYM1）、2次（OYM2）、3次（OYM3）后玉米秸秆生物炭碱性元素逐步被释放,碱性元素较未氧化玉米秸秆生物炭（YM）分别降低了48.23%、95.04%、95.74%;不同处理生物炭对Cd²⁺的最大吸附量表现为： YM（12.42 mg·g^-1） >OYM1（5.98 mg·g^-1） >OYM3（3.88 mg·g^-1） >OYM2（3.61 mg·g^-1）,说明老化作用抑制了其对Cd²⁺的吸附。在玉米秸秆生物炭长期利用过程中,生物炭的老化促进无机组分发挥作用,吸附性能减弱,在进行土壤及水污染修复时应合理使用。     

轻度炭化的玉米秸秆生物炭的燃烧行为研究

秸秆的综合利用日益受到关注,为利用轻度炭化技术制备的生物炭以提高玉米秸秆的燃烧值,降低其运输、储存成本,采用微分热重分析仪(DTG)研究了轻度炭化的玉米秸秆生物炭的燃烧行为。结果表明:通过TG-DTG三点法得到生物炭的燃烧点为303.89℃。利用Arrhenius方程,可知玉米秸秆生物炭的燃烧为一级反应,活化能为35.45kJ·mol-1。     

玉米秸秆生物炭处理含铜废水效果研究

在环境监测过程中,水污染问题一直备受关注。该文以农业生产中产生的废弃物玉米秸秆为原料,采用限氧控温炭化法制得生物炭,研究其吸附废水中铜离子的性能,考察了生物炭投加量、振荡时间、铜离子初始浓度、以及初始pH值对吸附效果的影响,并作正交实验。实验结果表明:出玉米秸秆生物质炭吸附去除废水中铜离子是可行的;正交试验得出玉米秸秆生物炭吸附铜离子的影响因素大小为振荡时间pH初始浓度投加量,最佳水平组合为振荡时间为3h、投加量为0.6g、铜离子初始浓度为10mg/L、pH为6.3,去除率可达95.5%。     

玉米秸秆生物炭对稻油轮作农田磷流失风险的影响

以云南大理洱海流域典型稻油轮作模式为研究对象,通过2年田间定位试验,研究生物炭(玉米秸秆制备)、玉米秸秆与化肥配施对我国稻油轮作模式农田磷流失风险的影响。田间小区试验包括常规施用化肥(NPK)、生物炭与化肥配施(NPK+C)、生物炭与化肥减半配施(1/2NPK+C)、玉米秸秆与化肥配施(NPK+S)四个处理,通过比较不同处理间土壤有效磷含量、作物产量、吸磷量和水稻生长期间土壤有效磷、田面水总磷、可溶性总磷的动态变化特征,分析施用玉米秸秆生物炭和直接施用玉米秸秆对土壤、作物和磷流失风险的影响。结果表明,与NPK处理相比,增施生物炭和玉米秸秆,可显著提高水稻和油菜产量,但对水稻季田面水磷浓度无显著影响;施用生物炭条件下减施化肥,短期内未造成水稻和油菜减产,却降低了水稻整个生育期内田面水总磷(TP)和可溶性总磷(TDP)浓度;各处理水稻季田面水TP和TDP浓度在栽秧后第1 d内达到峰值,4~5 d内浓度迅速降低,7 d之后浓度趋于稳定。在此过程中,田面水TP下降64.2%~79.1%,TDP下降63.1%~82.4%。上述研究结果表明,为降低稻油轮作农田磷流失风险,可以考虑在水稻季施用生物炭的条件下减施化肥磷,并且在水稻栽秧后7 d内控制田面水外流。     

我国研究出秸秆转化成油的高效方法

每年夏收季节，中国各地都有农民大量焚烧秸秆，造成环境污染。据报道，随着一项新技术的突破，农民们以后不仅不用再焚烧秸秆，还可以用它来赚钱。通过这项技术，木屑、稻壳、玉米秆和棉花秆等多种原料经高温加热、冷却后，可以提炼出一种生物原油。现在试验规模每小时可以处理120kg秸秆，可以产生60kg的生物原油，出油率高达50％以上。这种生物油在进一步加工后完全可以替代柴油和汽油。据科学家介绍，中国每年仅农作物秸秆和农产品谷壳等就有7亿多t。如果我国30％的秸秆用来转化，就能得到1亿t的生物油，从而可替代5000万t的重油或是柴油。     

利用玉米秸秆制备土壤保水剂

以秸秆的资源化利用为目的,制备秸秆农用保水剂。采用水溶液聚合法制备保水剂,并通过单因素实验和正交实验来确定最优的秸秆保水效果,对保水剂的吸盐倍率、吸水倍率、凝胶保水率的参数测定。结果表明:温度为70℃,去离子水的量为160mL,2%亚甲基双丙烯酰胺的用量8mL,过硫酸钾:硫代硫酸钠五水=3∶0(引发剂)与丙烯酸单体比为1%,丙烯酸的中和度为65%,反应时间1h,,干燥时间3d,过筛,1g保水剂测得吸水倍率为279g/g,吸盐倍率为41.2g/g,凝胶保水率为71.34%。