棉秆结构及热解规律的研究（摘要）

[目的]研究棉秆的结构及热解规律。[方法]采用热重分析法研究了棉秆纵向（棉杆和棉根）及横向（皮层、质层和髓层）的热解特性。[结果]棉秆是一种质地不均匀的材料,其横、纵向各结构存在较大差异,各层成分含量差异明显。棉杆和棉根随升温速率增大反应程度越剧烈,炭得率依次减小,且相同升温速率下,棉杆炭得率高于棉根;皮、芯、髓层炭得率依次减小,皮层反应剧烈程度小于芯和髓层。[结论]为获得棉秆活性碳技术提供了理论依据。     

新疆棉秆热解液化工艺条件的优化

[目的]N2作保护气,用管式热解炉对新疆棉秆进行热解实验研究,确定液相产率最高时的最佳工艺条件.[方法]通过设计L9(34)正交试验及单因素实验,以液相产率为目标函数,分析讨论升温速率、热解温度、恒温时间、粒径对产率的影响.[结果]四个因素的显著性从主到次的顺序为:升温速率＞热解温度＞恒温时间＞粒径,最佳工艺条件为:升温速率27℃/min、热解温度550℃C、恒温时间20 min、粒径10 mm ＞dp ＞1mm.[结论]在最佳工艺条件下棉秆热解所得生物质油的得率为49.7;.     

棉秆催化热解的TG-MS分析

[目的]利用热重-质谱联用（TG-MS）技术,分析了棉秆在催化条件下的热解过程.[方法]采用活化热解区与消极热解区法、热解特性指数法,比较了CaO、MgO对棉秆热解的影响,通过质谱分析研究了CaO、MgO对棉秆热解过程中焦油组分析出的影响.[结果]CaO、MgO对棉秆的活化区和消极区均有催化作用,且CaO、MgO对棉秆的挥发分析出特性具有改善作用;棉秆热解产生的焦油组分主要为苯、甲苯、苯酚,CaO、MgO的加入使焦油组分的析出温度范围变窄、离子强度下降.[结论]该研究为棉杆的催化热解研究提供了科学参考.     

南疆棉秆生物炭的制备及理化特性分析

以新疆棉花秸秆为原料,研究炭化温度和炭化时间、升温速率对棉秆基生物炭产量和理化性质的影响。选择300℃、400℃、500℃、600℃为最高炭化温度,5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min为升温速率,30 min、60 min、90 min、120min为炭化时间。棉秆生物炭的最高固定碳为63%。原料的热解特性在惰性气体N2保护下进行TG-DTG分析。对棉秆生物炭的元素成分、PH值、固定碳、灰分和碳含量进行研究,同时进行了SEM,FT-IR表征。随着炭化温度的增加,生物炭pH值、灰分含量、碳稳定性及总碳的含量也逐渐增加,而生物炭产量、挥发分、H、O、N、S元素的含量减少。比表面积结果显示高温制备生物炭的孔隙率有所增加,但增加幅度并不大。研究发现加热时间和升温速率对棉秆生物炭性质的影响不显著,炭化温度对棉秆生物炭性质的影响显著。     

白桦粒度对其热解特性的影响

以白为生物质原料，将原料分为:0.2-0.5mm;0.5-0.8mm;0.8-1.2mm三个粒度等级，采用热重法（TG）和微商热重法（DTG），分别在升温速率为10、20、40、60℃/min四种条件下进行热解实验和热解特性研究。得出结论：在相同的升温速率条件下，白桦颗粒尺寸增大，平均热解速率趋于减小，其减小的程度与升温速率有关；高升温速率时，白桦颗粒尺寸增大，平均热解速率下的程度，大小低升温速率时的平均热解速率，颗粒尺寸增长，最大失重速度点温度Tp趋于增大，高升温速率热解时，应尽量减小白桦颗粒尺寸。     

生物质成型燃料的热解燃烧特性试验研究

研究了棉杆成型块等生物质固体燃料在小型移动层上吸式热解燃烧炉中的热特性.结果表明,密度较大的棉杆成型块升温速率和降温速率均较低,挥发份的逸出时间增加,高温燃烧时间延长,炉子的热效率提高.棉杆成型块在炉胆中的充填量对可燃气体的稳定燃烧和高温火焰的持续时间影响显著.填满炉胆的棉杆成型块的燃烧性能优于棉杆,其燃烧热效率达39.3%,为棉杆的1.72倍.     

棉秆热解特性的分析

对棉秆进行热重分析和不经粉碎直接热解炭化试验研究。结果表明,棉秆样品在200~450℃内失重迅速。棉秆不经粉碎直接热解炭化后,所得三相产物在500℃时,生成秸秆液和秸秆炭的比例最高,而生成秸秆气的比例最低;在400℃时,秸秆炭中的含碳量最高。在棉秆热解过程中,随着反应温度增加,热解固体产物质量不断减少,但是固体产物中固定碳不断增加;热解温度高于400℃后,随着反应温度的增加,固定碳开始下降。     

基于TG-FNIR联用分析的农业固体废弃物热解特性研究

[目的]研究稻秆的热解及产物生成特性。[方法]采用热重（TG）与傅立叶近红外（FNIR）联用的方法（TG-FNIR）研究稻秆热解过程的影响因素及其产物生成特性。[结果]升温速率和粒径对稻秆的热解特性均具有一定的影响,升温速率越高,热解起始温度和失重温度越大,粒径越小越有利于热解;FNIR分析结果表明,热解初始阶段的气态产物主要是水蒸气和少量的CO及CO2,随着温度的升高,热解的主要气态产物变为CO、CO2、CH4以及小分子烃类。[结论]该研究清楚地了解了稻秆整个热解过程的状态及其产物的生成情况。     

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。     

碳化温度对2种畜禽粪便水热炭热重特性的影响

[目的]考察碳化温度对水热炭热解特性的影响。[方法]采用热重法对不同碳化温度下的猪粪和牛粪水热炭的热解特性及反应动力学进行研究。[结果]水热碳化温度达到180℃时,猪粪水热炭热解DTG曲线出现2个峰,特性参数也发生显著变化,且180℃的猪粪水热炭的热解残留率最低。猪粪水热炭热解反应活化能(E)和指前因子(A)均随水热碳化温度的升高而降低,牛粪水热炭热解特性参数和动力学方程中的E和A随碳化温度的增大而增大。[结论]该研究可为猪粪水热炭的制备条件化及应用提供科学依据。     

农业废弃物棉杆活性炭的制备及其孔隙结构分析

[目的]研究棉杆活性炭制备的最佳试验条件及其孔隙结构特征。[方法]以农业废弃物棉杆为原料、ZnCl2为活化剂,马弗炉加热制备活性炭,用正交试验方法得出活性炭制备的最佳试验条件。同时,用扫描电镜对其结构进行观察。[结果]在活化剂浓度为50%、浸泡时间16 h、反应温度600℃、反应时间70 min的工艺条件下,可得产率13%、碘吸附值1 008.1 mg/g、亚甲基蓝吸附值489.6mg/g的活性炭,亚甲基蓝吸附值达到国家木质净水一级活性炭标准的3.62倍,并且棉杆活性炭具有丰富和发达的蜂窝状孔隙结构。[结论]该研究为拓宽活性炭生产的原料来源提供了一定的理论依据。     

有机基质棉秆进行黄瓜栽培试验研究

[目的]拓展有机基质棉秆的应用范围。[方法]设计5个处理:①纯棉秆、②棉秆:蛭石=31:、③棉秆:珍珠岩=31:、④棉秆:蛭石:珍珠岩=31:1:、⑤草炭:珍珠岩:蛭石=11:1:(对照),研究不同棉秆配比基质栽培黄瓜的效果。[结果]处理①、②、③的气水比小于对照。处理①、②、③、④的pH值高于对照,EC值低于对照,电导率在5.93～6.37之间。处理②、③的株高、叶绿素含量较高,与对照差异不显著(P>0.05)。处理②、③、④的单株产量与对照差异不显著(P>0.05);处理①、②、③的可溶性固形物含量较高,与对照差异不显著(P>0.05)。[结论]复合基质棉秆:珍珠岩=31:栽培黄瓜的效果最好,其次是棉秆:蛭石=31:。     

不同棉花副产物对灵芝菌丝体生长的影响

[目的]探明不同棉花副产物培养基对灵芝菌丝体生长的影响。[方法]以棉籽壳、棉杆为主要培养基,采用试管斜面培养方法研究了不同培养基对灵芝菌种A和R生长的影响。[结果]以棉籽壳为主要培养基配方中,菌株A的最适配方为棉籽壳90%、麸皮8%、石膏1%、白糖1%;菌株R的最适配方为棉籽壳85%、麸皮13%、石膏1%、白糖1%。以棉秆为主要培养基配方中,菌株A、R的最适配方为棉秆90%、麸皮8%、石膏1%、白糖1%。[结论]以棉杆为培养基的灵芝日均生长速度均高于以棉籽壳为培养基配方的灵芝;在同一培养基配方中,菌种A除在棉籽壳配方2外,在其余培养基中日均生长速度均高于菌种R。相对于菌种R,菌种A更适合应用于生产。     

棉杆基羧甲基纤维素的制备研究

[目的]研究在新疆棉杆中提取纤维素为原料制备羧甲基纤维素的工艺条件.[方法]以棉杆为原料制备羧甲基纤维素,对影响羧甲基纤维素制取的主要变量进行了考察,包括碱化过程和醚化过程的酸度、时间、温度等对产品产率的影响,得出最佳制备条件,并对所得的产品进行了表征.[结果]试验确定了制备羧甲基纤维素的最优条件为：纤维素（g）∶NaOH（g）∶氯乙酸（g）=1∶1.2∶0.4,碱化温度为40℃,时间为80 min.醚化温度为65 ～70℃,时间为180 min,产品黏度大于450 mPa·s,取代度大于0.6,有效成分大于0.8.[结论]研究可为有效开发利用棉杆资源提供参考依据.     

棉柴部分代替棉籽壳栽培杏鲍菇技术研究

[目的]寻求价格低廉的物料代替棉籽壳栽培杏鲍菇,降低杏鲍菇培养料的成本。[方法]以杏鲍菇1218为试验材料,以棉籽壳为主的培养料为对照,采用一定比例的棉柴替代棉籽壳设置不同的培养料配方处理,研究不同棉柴比例对菌丝生长速度和鲜菇产量的影响。[结果]以棉柴40%、棉籽壳40%、麦麸15%、豆饼粉3%、石膏粉1%、石灰粉1%为配方的培养料处理经济效益最高,产投比为2.28。[结论]该研究可为杏鲍菇生产提供新的思路。     

棉杆水解制备木糖的研究

[目的]为了从廉价、丰富的棉杆中制备高纯度木糖。[方法]通过单因素多水平试验和正交试验,考察了影响半纤维素水解的因素。[结果]各因素的影响大小依次为：水解温度〉硫酸浓度〉水解时间≈固液比例;水解的最佳条件为：140℃下水解2.5h,硫酸浓度为5%,固液比为1∶6。还原糖的产率达到了最大值19.79%。通过中和、脱色、离子交换和结晶等过程,得到纯度为98.5%的木糖晶体。分离过程中,木糖的产率为58.72%。木糖的最终产率为11.62%,即1000g棉杆可制到116.2g木糖。[结论]通过稀硫酸水解棉杆中的半纤维素,制备出纯度达到食品级的结晶D-木糖,为棉杆的转化利用找到一条途径。     

种子粒度对棉花苗期生长的影响

[目的]进一步探明种子粒度对棉花苗期生长发育的影响。[方法]以转Bt基因棉33B种子为试验材料,设置大粒饱满、大粒不饱满和小粒种子3个不同种子粒度处理,研究各处理对棉花苗期生长发育的影响。[结果]结果表明,3个处理的发芽势以小粒种子较高;大而饱满种子的叶面积和干物重最大,幼苗初期生长和整齐度都优于大而不饱满的种子和小粒种子。各粒度棉苗的株高无明显差异。大而饱满的种子净光合速率与大而不饱满的种子无明显差异,小种子的稍低。主茎叶可溶性蛋白、淀粉和糖含量无明显差异。[结论]作物种子饱满程度对植株的生长有巨大影响。     

粪肥处理对棉秆腐熟特征的影响

[目的]为了研究粪肥处理对棉秆腐熟后电导率、有机碳、全氮含量、腐殖化度等腐熟特征指标的影响.[方法]采用牛粪和棉秆的不同质量比进行发酵处理.[结果]粪肥添加量最低时发酵产物电导率高;10g/25 g粪肥处理下有机碳含量最大,而15 g/25 g粪肥处理下有机碳含量最小;10 g/25 g粪肥处理下碳氮比值最大,5 g/25 g粪肥处理下最小;在允许的范围内,随着粪肥添加量的增加,发酵产物的腐殖化度增加.[结论]采用合理的粪肥添加量来促进棉秆的腐熟,可以为其他有机物料的促腐提供参考方法.