不同原料、热解温度对生物质炭化学性质及结构组成的影响

[目的]本文旨在研究热解温度和原料对生物质炭化学性质及官能团的影响,为优化生物质炭的化学性能提供科学依据。[方法]以小麦、水稻和玉米秸秆为原料,在3种温度(350、450和550℃)下进行热解,分别得到小麦秸秆生物质炭(WB350、WB450和WB550)、水稻秸秆生物质炭(RB350、RB450和RB550)和玉米秸秆生物质炭(CB350、CB450和CB550)。分析这些生物质炭的pH值、灰分含量、阳离子交换量(CEC)、全碳和全氮含量,采用红外光谱法和¹³C核磁共振波谱法分析生物质炭化学结构。[结果]当温度从350℃升至550℃时,小麦、水稻和玉米秸秆炭的pH值和C/N值均显著提高,全氮含量均显著降低;水稻和玉米秸秆炭的灰分含量显著提高,而CEC显著降低。从不同原料来看,当温度为350和550℃时,水稻、玉米和小麦秸秆生物质炭的灰分含量依次递减。同一温度下,玉米秸秆炭的CEC显著高于小麦和水稻秸秆炭的CEC。同一温度下小麦、玉米和水稻秸秆炭的全碳含量依次递减;玉米、水稻和小麦秸秆炭的全氮含量依次递减;小麦、水稻和玉米秸秆生物质炭的C/N值依次递减。随着温度的...     

不同制备条件下油菜秸秆生物炭用作缓释载体的综合评价

为量化评价油菜秸秆生物炭用作缓释载体的潜力,采用高温裂解法,在不同磷酸体积分数(5%、10%、15%)、热解温度(450、550、650℃)和保温时长(40、80、120 min)下制备生物炭,探究其表面形态、官能团组成和理化特性的变化规律,在此基础上引入灰色关联法,综合评价其用作缓释载体的潜力。结果表明,随着磷酸体积分数、热解温度和保温时长的增加,生物炭的炭得率、含水率、挥发分逐渐减小,而灰分、固定碳逐渐增大。基于灰色关联度分析结果,综合考虑各因素对产率的影响,当磷酸的体积分数为10%、热解温度为450℃、保温时长为80 min时,制备的生物炭用作缓释载体的潜力最大。     

我国南方3种主要作物秸秆炭的理化特性研究

以我国南方水稻(D)、棉花(M)和玉米(Y)3种主要作物秸秆为研究对象,研究了400、450、500℃温度下制备的作物秸秆炭的主要理化特性。研究结果表明:生物炭的出产率因热解温度和秸秆种类而异,一般低温出产率高,高温趋于稳定,3种物料灰分含量是DYM;生物炭p H值随热解温度升高而增大,且均呈碱性;比表面积总体上随温度增加而增加;有机碳和总氮含量随热解温度升高而降低,总磷和钾含量随热解温度升高而增加;不同秸秆炭所含官能团基本相同,-OH随温度升高呈减弱趋势,而芳香性结构增加。经综合对比,推选500℃下制备的生物炭较好。     

玉米秸秆炭与炭化温度和时间的关系

[目的]筛选出最适宜炭化温度和时间条件下的生物炭。[方法]以玉米秸秆为生物质炭制作原料,对比研究不同炭化温度(350、450、550℃)和时间(1.5、2.0、2.5 h)制备的玉米秸秆炭的p H、电导率等特性及有机质、氮、磷、钾等元素含量及其间的相互关系。[结果]玉米秸秆炭有机质含量随炭化温度的升高和时间的延长而降低[62.23%(350℃)48.52%(450℃)35.78%(550℃)];在350℃炭化温度下p H随着时间的延长而增大,450和550℃炭化温度下p H基本保持在10左右;电导率随炭化温度和炭化温度的变化不明显,炭化温度350℃对玉米秸秆炭电导率的影响相对较大。玉米秸秆炭中速效钾含量随着温度的升高和时间的延长逐渐增加,全氮和碱解氮则相反,速效磷含量较高,表现出574.53 mg/kg(450℃)493.75 mg/kg(350℃)283.98 mg/kg(550℃)的变化趋势。[结论]350℃(2.5 h)和450℃(2.0 h)制备的玉米秸秆炭的农业利用预期效应较好,农业价值较高。     

玉米秸秆炭化产物的性能及应用

以玉米秸秆为原料,在最终炭化温度为450 ℃、平均升温速度为150 ℃/h的条件下对其进行炭化,研究了炭化产物的成分和性质.结果表明,玉米秸秆炭的灰分和固定碳质量分数分别为13.23%和77.05%,比表面积为158 m2/g,并富含作物生长必需的多种营养元素,其中氮、磷、钾质量分数较高,分别为9.24×10-3、4.38×10-3、2.90×10-2 ;玉米秸秆醋液是一种组分复杂的混合物,主要有机成分是酸类、酚类、酮类和醛类物质,质量分数分别为21.76%、19.62%、15.87%和14.24%.以玉米秸秆炭为材料,以蛭石、煤渣和鸭粪基质为对照(V(蛭石)∶ V(煤渣)∶ V(鸭粪)=1∶ 1∶ 1),研究了玉米秸秆炭、蛭石、煤渣、鸭粪不同配比的复合基质对番茄生长的影响.结果表明,番茄长势(尤其是前期)较好的基质配比为V(玉米秸秆炭)∶ V(蛭石)∶ V(煤渣)∶ V(鸭粪)=6∶ 1∶ 1∶ 1,且在定植20 d时,番茄株高、最大叶面积和茎粗指标分别提高了11.11%、57.21%、32.81%.     

烘焙预处理对方竹热解产物特性的影响

以小径级竹材方竹Chimonobambusa quadrangularis为研究对象,采用程序控温管式炉、热重红外联用仪（TG-FTIR）和快速热解-气质联用仪（Py-GC/MS）等开展方竹烘焙与热解试验,探究烘焙温度（210,240,270和300℃）对热解（550℃）过程中气、固、液三态产物特性的影响,分析方竹烘焙后固体产物热解机制。结果表明:随烘焙温度升高,固体产物中碳元素及固定碳相对含量显著提高,氧元素及挥发分相对含量明显降低,氧碳比由0.72减小到0.53,热值由18.32 MJ·kg-1增加到21.65 MJ·kg-1,竹材能量密度显著提高。热解气体产物主要有二氧化碳（CO₂）、水蒸气（H₂O）、一氧化碳（CO）、甲烷（CH₄）和氢气（H₂）,其中CO₂产量最大;随烘焙程度加深,CO₂,CO,H₂O,CH₄产量均减小,H₂增加。热解液体产物主要有酸类、酚类、呋喃类、酮类和醛类等,其中酸类、酚类以及呋喃类相对含量较高,分别为12.69%,34.72%和29.80%,酮类及醛类相对含量较少,分别为9.32%和11.87%;随烘焙温度升高,酸类、醛类及呋喃类相对含量逐渐降低,酚类及酮类逐渐增加。     

水热液化玉米秸秆制备生物油实验及动力学研究

本文以玉米秸秆为原料,开展快升温速率(260℃/min)下秸秆的水热液化实验,研究温度和时间对产物分布和生物油理化性质的影响,并对不同温度下的液化反应进行动力学研究。结果表明:在亚临界水中液化时,相同液化温度下,生物油产率随着停留时间的延长先增加后降低,而在超临界条件下,生物油产率则呈直线下降趋势。随着温度和时间的增加,生物油中C含量从67.21%升高到73.23%,O含量从24.84%降低到18.77%;GC/MS分析表明生物油中主要包含酸类和酚类物质,且液化时间显著影响其化学物质组成。当液化时间延长至45 min时,酚类物质高达18.21%,酸类物质降低至13.5%。热重分析结果表明:适当延长反应时间(25 min)可以增加生物油中汽油和煤油的馏分,但是当时间过长(45 min)结果相反。动力学计算结果表明玉米秸秆水热液化反应活化能Ea=34.5 kJ/mol,指前因子A=254.17 s~(-1)。     

不同浓度的新高脂膜对月季切花保鲜效果的影响

以清水处理的月季切花为对照,用稀释300、500、700倍的新高脂膜处理修剪好的月季切花,置于阳光充足但无阳光直射的室内,研究不同浓度新高脂膜对月季切花的保鲜效果.结果表明,稀释300、500倍的新高脂膜均能显著延长切花寿命,增加花枝鲜重,促进水分平衡,延缓丙二醛的产生.稀释300倍的新高脂膜还能显著增大切花直径.     

城市污泥热解液体产物研究

利用外热式固定床反应器,在400～700℃温度范围内对城市污泥进行热解试验。结果表明,随热解温度的增加,热解液的产率逐渐升高,在550℃时达到最大值,但热解温度继续升高,热解液产率却不断减小;利用GC/MS联用仪对550℃时的热解油进行成分分析,其主要组分为杂环化合物(呋喃、吡啶等)的衍生物、酮类衍生物、苯酚衍生物、苯衍生物、长链脂肪烃衍生物和甾族化合物,其中胆甾烷和甲苯含量较高,分别达15.9%和11%。总之,利用热解法处理城市污泥是可行的,其热解油通过综合分析和分离提纯,可以作为潜在化工原料,具有较高的利用价值。     

温度梯度对秸秆炭化物质产率及特性的影响

在300～700℃温度区间,玉米秸秆、水稻秸秆以每100℃为间隔,大豆秸秆以200℃为间隔,研究炭化热解,量化对比产物。结果表明,秸秆热解炭比表面积、总孔容积、pH和碱式官能团随温度升高而增加,孔径和酸式官能团随温度升高而降低;热解液随热解温度升高,酸度降低;热解气中氢气和甲烷含量随温度升高而增加。热解温度平均每升高100℃,热解炭产率平均减少9.31%,热解液产率平均增加4.55%,热解气产率平均增加4.35%。玉米秸秆热解炭、热解液和热解气产率拐点分别为600、611和666℃,水稻秸秆热解炭、热解液和热解气产率拐点分别为666、600和666℃。量化参数可为优化秸秆炭化工艺提供技术支持。     

秸秆热裂解木醋液成分及其对辣椒生长及品质的影响

采用气相色谱-质谱联用仪分析了木醋液的主要化学成分,并将不同稀释倍数(100、300和500倍)的木醋液对辣椒进行叶面喷施温室试验,以清水为对照,考察木醋液对辣椒生长及品质的影响。结果表明:木醋液是一种成分复杂的液态混合物,主要含有酚类和烯-酮类等物质。叶面喷施木醋液能提高辣椒的株高、产量以及果实中维生素C含量。其中稀释300倍的木醋液叶面喷施对增加辣椒株高及维生素C含量效果最好,而喷施稀释500倍的木醋液对辣椒增产效果最好,表明木醋液含有植物生长促进物质,具有开发为农用叶面喷施制剂的应用潜力。     

木醋液作为叶肥施用对芹菜产量及品质的影响

研究木醋液高值利用的有效途径.通过田间种植试验,选择利用生物质热解工艺制取的不同浓度的木醋液对芹菜进行分类型、分批次的叶面喷洒,并以清水为对比,研究叶面喷洒木醋液对芹菜产量和品质的影响.结果表明:叶面喷洒木醋液能提高芹菜的株高和产量,其中喷洒稀释300倍((V(水):V(木醋液)=300:1))的木醋液可提高芹菜产量17.12%;叶面喷洒木醋液能提高芹菜的VC含量且不会增加芹菜中硝酸盐的含量,其中喷洒稀释300倍的木醋液对提高芹菜的VC含量达到25.6%;叶面喷洒木醋液对芹菜植株氮磷钾吸收没有显著影响.     

生物质原料及炭化温度对生物炭产率与性质的影响

本研究以竹片、山核桃壳、水稻及油菜秸秆等4种生物质为原料,通过热重分析研究各生物质材料性质与热解特性及生物炭产率之间的关系;并在300～700 ℃下热解6 h制备生物炭,分析生物炭的元素组成及官能团结构。结果表明,在低温段（300～400 ℃）,生物质材料中的纤维素、木质素等组分对生物炭产率影响较明显,木质素含量高的材料产率较高;而400 ℃以上则是灰分含量对生物炭产率影响较大,水稻及油菜秸秆由于灰分含量高,其400 ℃以上的生物炭产率高于竹片及山核桃壳。随着炭化温度的升高,生物炭灰分含量增加,无灰基的碳含量增大,稳定性增强;仅水稻秸秆炭由于灰分含量较高,在高温（500～700 ℃）条件下仍有部分含氧官能团存在。综上,生物炭在一定温度下的产率取决于生物质材料来源,而生物炭的稳定性则主要由炭化温度决定,且温度越高,性质越稳定。     

大蒜秸秆的热解及其催化剂研究

针对大蒜秸秆难利用的问题,对其进行了热解研究,发现生物质内的无机盐确实可以起到热解催化的作用.同时研究了没有催化剂和有催化剂两种情况下的热解行为,发现无催化剂时大蒜秸秆在500 ～600℃间失重百分比最大,且裂解产油率随着温度升高而增加,在550℃时产油率最高,随后随着温度增加,二次裂解加剧,产油率降低;而在KOH的催化作用下产油率明显增加,产油率几乎增加了15％,但产油率峰值仍在500 ～600℃.并发现KOH促进大蒜秸秆表面皮下细胞及皮下纤维层进行分解是主要的作用.     

热解温度对制备不同类型秸秆生物炭及其吸附去除Cu2+的影响

[目的]探讨热解温度对制备不同类型秸秆生物炭及其吸附去除Cu~(2+)的影响。[方法]以玉米、水稻、芝麻3类秸秆为原料于400~700℃热解炭化制备生物炭,探讨热解温度对秸秆生物炭的结构官能团、比表面积、孔径分布等结构及理化性质的影响,并评价生物炭对Cu~(2+)的吸附性能。[结果]生物炭的pH和比表面积随热解温度的升高而逐渐增大,而产率却逐渐稳定,其中热解温度的变化对水稻和芝麻秸秆生物炭的影响更为明显;此外,生物炭对Cu~(2+)的吸附效率与生物炭的种类和热解温度有关,升高热解温度有利于提高生物炭对Cu~(2+)的吸附去除率,且水稻和芝麻秸秆生物炭的吸附效率明显高于玉米秸秆生物炭,其中700℃下热解所制备的水稻和芝麻秸秆生物炭对Cu~(2+)的去除率可达100%。[结论]该研究可为控制农业环境污染提供科学依据。     

稻秆醋液成分分析及抑菌·杀菌性能研究

[目的]寻求稻秆的利用途径。[方法]采用气相色谱-质谱联用仪分析了稻秆粗醋液和精制醋液的主要化学成分,并对2种醋液的抑菌、杀菌性能进行了研究。[结果]2种醋液均含有45种有机组分的混合物,主要含有有机酸类、酮类、醇类、酚类、酯类、醛类及其他组分。以热带假丝酵母菌、黑曲霉菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为指示菌,1∶9（V醋液∶V水,下同）、1∶6、1∶9、1∶6的粗醋液与1∶7、1∶3、1∶4、1∶3的精制醋液分别对4种指示菌达90%以上的抑菌作用;1∶9、1∶6、1∶9、1∶6的粗醋液与1∶7、1∶3、1∶5、1∶3的精制醋液分别对4种指示菌达90%以上的杀菌作用。[结论]稻秆醋液具有较强的抑菌和杀菌作用。     

几种生物质热解炭基本理化性质比较

生物炭由生物质材料在无氧或缺氧条件下经高温裂解形成,是土壤改良和废弃物处理的良好改良剂。选取五种生物质原料(大豆秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆、稻壳和松针,均为农林废弃物),经300、400、500、600和700℃热解2 h,测定其结构及理化性质。研究结果表明,生物炭炭化结构良好清晰;生物质形成生物炭在BET比表面积、T-PLOT微孔容积、p H和阳离子交换量值方面均随热解温度升高而升高,大豆秸秆和玉米秸秆比表面积在700℃时达到最高;平均孔径随热解温度升高有一定程度下降;700℃下水稻秸秆和稻壳形成生物炭具有最高硅含量。除松针炭外,其余各生物炭呈碱性。