杉木分级催化热解-气质联用实验分析

利用热解-气质联用仪对杉木进行了分级催化热解实验,考察温度和催化剂对热解产物组成和含量的影响。结果表明第1级300℃热解产物种类较少,以有机抽提物为主,而第2级500℃热解产物种类较多。ZSM-5和MCM-41两种催化剂都降低了热解产物中羰基化合物和大分子木质素热解产物的质量分数。ZSM-5降低了热解产物乙酸的质量分数,并形成大量芳香烃;而MCM-41提高了热解产物中乙酸和糠醛的质量分数。     

温度对生物质三组分热解制备生物炭理化特性的影响

以纤维素、木聚糖和木质素为研究对象,利用真空气氛炉热解制备生物炭,探究温度对生物质三组分热解制备生物炭理化特性的影响规律,为生物炭的性能调控和机理研究提供理论依据。结果表明:纤维素和木聚糖的热解温度范围主要集中在300~500℃,纤维素生物炭产率由35.38%下降至20.93%,木聚糖生物炭产率由46.28%下降至29.40%,木质素热解温度范围主要集中在300~600℃,木质素生物炭产率由81.22%下降至51.53%;热解温度对生物质三组分制备生物炭的C、H、O、N元素含量的影响规律基本相同,即C元素含量逐渐升高,H、O、N元素含量逐渐降低,C元素质量分数分别由69.42%、72.92%、54.75%升至96.39%、77.26%、67.97%;热解温度对生物质三组分制备生物炭的灰分、挥发分、固定碳和热值的影响规律基本相同,即挥发分逐渐降低,而灰分、固定碳和热值均逐渐升高,挥发分分别由50.67%、44.89%、39.99%降至7.63%、5.52%、14.41%,固定碳分别由47.95%、55.03%、35.41%升至90.18%、94.11%、53.70%,热值分别由25 652.58、26 681.81、21 173.29 k J/kg升至34 602.52、33 965.15、24 142.62 k J/kg;热解温度对木质素生物炭的比表面积和孔径分布影响明显,对纤维素和木聚糖生物炭的影响较小,500℃时纤维素和木聚糖达到最优的比表面积和微孔体积,600℃时木质素达到最优的比表面积和微孔体积;热解温度在500℃时,纤维素和木聚糖制备的生物炭达到最大的碘吸附值,纤维素生物炭碘吸附值为422.46 mg/g,木聚糖生物炭碘吸附值为115.06 mg/g,热解温度在600℃时,木质素制备的生物炭达到最大的碘吸附值,为460.35 mg/g。     

玉米芯稀酸水解残渣热解特性

在热天平分析仪上对比分析了玉米芯水解残渣、玉米芯及残渣木质素的热失重特性,借助TGA-FTIR解析了残渣木质素热解过程中主要产物的析出特性,在自制小型快速热解装置上对比考察了水解残渣和玉米芯的热解产物分布,并进一步对比分析了热解气的组分组成及热解焦的气化反应性。TGA结果表明,玉米芯热解主要集中在250～450℃,而水解残渣和残渣木质素的热解温度范围为180～800℃。TGA-FTIR分析显示,甲醇和酚类的主要析出温度区间为200～420℃,而CO和CH4主要在400℃以后析出。在热解温度550～850℃内,水解残渣的固体热解焦产率为30.35%～42.64%,远高于玉米芯热解的固体产率19.18%～26.40%,且残渣热解焦的气化反应性低于玉米芯热解焦;气体组分中CO和CO2产率较高,H2产率在温度高于650℃时明显提高。     

甘蔗渣两级快速热解特性研究

利用Py-GC/MS(快速热解-气相色谱/质谱联用)装置进行了甘蔗渣的两级快速热解实验,考察了甘蔗渣一级快速热解的产物分布特性以及一级热解温度对后续二级热解产物分布的影响。实验结果表明,甘蔗渣低温一级热解产物富含4-乙烯基苯酚(4-VP),在250℃热解时4-VP的选择性最高(相对峰面积百分比高达48.11%),而在300℃热解时4-VP的产率最大。一级热解温度对后续二级热解产物分布有着较大的影响,随着一级热解温度的升高,二级热解产物中左旋葡聚糖(LG)含量显著增加,而多数其他产物的含量则显著降低;根据产物组成可以判断,300℃下的一级热解固体产物进行二级热解所获得的生物油,与甘蔗渣直接在500℃快速热解获得的生物油相比,具有更高的燃料品位。由此可确定甘蔗渣两级快速热解的应用方式应为:首先在300℃下进行一级快速热解制备4-VP,随后对固体残渣在500℃进行二级热解获得高品位生物油。     

基于TG-FTIR的雷尼镍催化乙醇木质素热解特性研究

采用热重红外联用仪(TG-FTIR)对雷尼镍催化的乙醇木质素(EOL)热解过程进行实验研究,考察雷尼镍催化剂对木质素热解过程失重特性及挥发性产物释放规律的影响作用,推断其催化作用机理。实验结果表明:雷尼镍催化EOL热解提升木质素结构单体间烷基醚键断裂,导致酚类、烷烃类和CO2产物释放量明显增加;EOL最大失重速率对应温度降低50℃,CH4的释放峰值温度升高。     

棉秆热裂解工艺参数优化与固体产物性质分析

对未经粉碎的棉秆进行了直接热解炭化实验研究。研究表明,未经粉碎的棉秆在热解温度400℃时进行热解炭化后,生成的秸秆炭的比例最高,且秸秆炭中的固定碳含量最高。在棉秆热解过程中,随着反应温度的增加,热解固体产物质量不断减小;热解温度高于400℃以后,随着反应温度的增加,固体产物中固定碳含量开始下降。通过正交试验得到了最优组合的热解工艺参数为：热解温度400℃,升温速率5℃/min,保温时间2 h。得炭率可达49.98%。     

玉米芯水解残渣木质素的热解特性实验

采用改进的酶解/温和酸解木质素(EMAL)法,从玉米芯水解残渣中提取出残渣木质素。借助热重分析仪对残渣木质素的热解过程进行了分析, 结果表明,残渣木质素的热裂解主要发生在200～500℃,在270℃和400℃出现2个明显的热解峰;残渣木质素在主要热解区间遵循二级反应模型。借助傅里叶红外变换仪对残渣木质素的主要官能团进行了研究,结果表明木质素的主要官能团在分离过程中未被破坏。残渣木质素及其热解焦炭的扫描电镜结果表明,木质素分子为多边形贝壳状结构,热解过程中发生了脆性和塑性变形,且随着热解终温的升高,热解焦表面形态趋于有序化。     

玉米秸秆纤维素的磷酸结合碱性过氧化氢分离

传统玉米秸秆纤维素分离工艺中,一般采用硫酸等强酸进行处理,存在酸腐蚀性强及碱消耗量大等问题。基于此,研究以磷酸预处理结合碱性过氧化氢的处理工艺,探究处理过程中玉米秸秆纤维素、半纤维素及木质素质量分数的变化。通过单因素试验优化得到适宜工艺为:磷酸处理温度150℃,处理时间1. 5 h,磷酸质量分数1. 67%,氢氧化钠质量分数1. 0%,过氧化氢质量分数2. 0%,处理温度50℃,处理时间3 h,在此条件下制备的玉米秸秆纤维素得率达89. 02%,半纤维素去除率达93. 25%,木质素去除率达95. 18%,纤维素质量分数达90. 19%,同时在稀磷酸处理过程获得的滤液中能得到高副加值产物木糖、阿拉伯糖以及糠醛,半纤维素的回收率高达93. 81%。通过FTIR、SEM、AFM和XRD等测试分析发现,玉米秸秆经过磷酸处理后能有效去除半纤维素,碱性过氧化氢处理能脱除木质素组分,两步处理过程中秸秆纤维素晶型无变化,但是结晶度显著提高,热稳定性增强。     

下降管式生物质快速热解实验装置设计与实验

为了确定在固体热载体加热方式下反应温度和停留时间对生物质热解挥发特性的影响,设计了陶瓷球热载体加热下降管式生物质热解实验装置,并进行了生物质热解挥发特性实验。该实验装置能够对反应温度进行精确控制,实现生物质粉和陶瓷球热载体按比例连续均匀喂料及热解残炭样品的采集。实验物料为玉米秸秆粉,反应温度分别为450、500、550℃。停留时间通过反应物在反应管内下降距离间接测量,下降距离分别为150、550、850、1 150 mm。利用灰分示踪法计算得到了不同条件下生物质的热解挥发率。实验结果表明:玉米秸秆粉的热解挥发率随着热解温度的升高、下降距离的加长而非线性增大。     

松木屑快速热解试验研究

用自行研制的小型流化床试验装置对松木屑进行了快速热解试验,考察了温度、流化气体流量和进料速率对热解产物产率分布的影响.结果表明,反应温度对松木屑的热解产物分布有很大影响,流化气体流量和进料速率对产物产率也有一定影响.在试验的参数范围内,随温度、流化气体流量和进料速率的增加,生物油产率先增加后降低.在温度为475℃、流化气体流量为3.50m3/h、进料速率为1.78kg/h时,生物油产率最高达58 83wt%.     

真菌处理含木素废水的研究

通过逐渐降低废水的pH值,最终达到弱酸性,以及逐步提高废水中的木素含量来驯化活性污泥,得到大量不同种类的水生真菌;将含木素废水直接加入到反应器,采用间歇处理法,利用真菌降解木素。在pH6.5时,对50%黑液的COD去除率达88.7%,木素去除率达72.3%。在此过程中,碳源是需要的。     

玉米秸秆AFEX预处理纤维素酶解特性研究

为了探究氨纤维膨胀(Ammonia fiber expansion,AFEX)预处理产生的酚类物质和木质素暴露程度的变化对酶解的影响,对玉米秸秆(CK)进行了高、低两个温度水平的AFEX预处理(L-AFEX:90℃、5 min;H-AFEX:140℃、15 min,载氨量和含水率分别为1 g/g和60％),对预处理后玉...     

蚯蚓堆制花生壳的微生物群落结构特征研究

针对花生壳因木质素含量高而限制其利用的问题,选择添加赤子爱胜蚓堆制花生壳。试验处理分为接种蚯蚓组和未接种蚯蚓的对照组,堆制处理48 d。初始混合底物的碳氮比约为37.00,第48天时,蚯蚓处理组物料的碳氮比低于15.00,而对照组则为23.17,表明蚯蚓加速了花生壳的分解。试验结束时,赤子爱胜蚓的死亡率为19%。在蚯蚓堆制过程中,观察到蚓茧和幼蚓,表明蚯蚓能够逐步适应高木质素含量的花生壳。初始底物中真菌的Shannon-Wiener指数为1.33,堆制结束时,蚯蚓处理组和对照组的Shannon-Wiener指数分别为2.59和1.66,表明蚯蚓的存在增加了真菌的多样性。蚯蚓处理组中Rhodococcus、Arthrobacter、unclassified_f_Peptostreptococcaceae、Sporosarcina、Cercophora、unclassified_c_Dothideomycetes、Preussia和unclassified_f_Lasiosphaeriaceae的相对丰度显著增加。     

木质素氨解反应影响因素浅谈

木质素氨解反应是木质素资源化利用的又一重要途径，经过氨解反应可制得含氮较高的氨化木质素，进而研制缓释肥料。为此，就木质素氨化反应的影响因素进行了探讨，旨在为研制含氮量更高的氨化木质素提供理论依据。大量研究表明，木质素的氧化性氨解反应受到氧压、氨水用量、反应温度、催代剂等因素的影响。     

木质素降解酶研究进展

木质素是存在于高等植物细胞壁中的含量仅次于纤维素的生物多聚体,约占木本植物的25%,起着加固植物组织的作用。在植物组织中,木质素、纤维素和半纤维素以共价键形式接合,将纤维素分子包埋于其中,形成坚固的天然屏障,使一般的微生物很难进入其中分解纤维素,因此,木质素的降解是能否有效利用纤维素的关键之一。在自然界的碳元素循环中,木质素的降解和利用是最关键的限速环节。就木质素降解酶的研究进展进行综述,尝试为木质素的生物降解提供一些参考。      

灰色理论关于滴灌加工番茄生理特性在盐化土中的应用

为了研究土壤盐碱胁迫对加工番茄生理及水肥利用效率的影响,运用灰色关联理论,研究各生理指标间及其与产量间的联系,寻找种植加工番茄适宜的土壤盐分含量范围.采用桶栽试验,人工配制4种不同处理的盐分含量土壤:非盐碱土壤(CK)、轻度盐碱土壤(S1)、中度盐碱土壤(S2),重度盐碱土壤(S3),盐分质量比分别为1.5,4.0,7.0,10.0 g/kg.结果表明,与处理CK相比,处理S1对加工番茄各生理指标及水肥利用效率基本无抑制现象,一定程度上提高了加工番茄的光电子传递效率和光合能力,水分利用效率与CK持平,氮肥偏生产力提高了3.85%,增产1.28%;处理S2和S3较CK抑制情况显著,光合荧光参数均有不同程度下降,胞间CO₂浓度和非光化学淬灭量子产量在生育中后期大幅上升,且处理S3抑制现象最为显著,水肥利用效率较CK显著降低了52.27%和50.00%,加工番茄减产率达到51.91%;处理S2和S3较CK和S1的生育进程加快,生理指标提前达到全生育期最大值;加工番茄的产量与净光合速率P_n,蒸腾速率T_r和非光化学猝灭系数NPQ有着很高的关联度,结合以上3个参数的生理变化规律,可以得出适宜加工番茄种植的土壤盐分质量比的范围为1.5~4.0 g/kg.     

崩岗洪积扇养分输移规律研究

利用RTK GPS定位技术对崩岗洪积扇的基本理化性质及洪积扇不同位点的养分分布情况进行研究。实验位于湖北通城县一处典型的崩岗洪积扇,研究发现碱解氮、速效钾质量比均随距离扇口距离的增加而有规律的增大,速效磷质量比随距离扇口距离的增加则表现出有增大的趋势,但局部规律性不明显。养分含量与主要影响因素的研究发现各主要养分含量均随取样高程、有机质质量比呈近线性分布,随粘粒质量分数的平方变化呈近线性变化,各主要养分在洪流作用下水平移动均很明显,但在洪流之后,碱解氮容易扩散而再分布,速效钾的再分布现象却不明显。     

收割期牧草底部茎秆生物力学性能试

以北方典型多年生豆科牧草紫花苜蓿、小冠花和禾本科扁穗冰草、无芒雀麦收获期底部茎秆为研究对象,在500N微机控制电子万能试验机上试验研究了主要力学性能,并测定了茎秆在不同状态下纤维素、木质素、蛋白质等主要化学成分含量,观测了茎秆的微观组织结构,得到了茎秆扫描电镜下的解剖构造图像.研究结果表明:4种牧草收割期底部茎秆应力σ与应变ε曲线服从虎克定律,禾本科扁穗冰草茎秆抗拉强度高而弹性小;豆科小冠花茎秆抗拉强度最低,柔韧性强,纤维素质量分数也最低(13.87%).牧草茎秆是天然高分子复合材料,呈各向异性,其强度和刚度不仅取决于纤维素、木质素的含量及其链接形式和排列方式,还取决于各自机械组织的厚度、维管束的数量以及各组织及其细胞之间的连接形式和连接强度.     

超声复合碱处理大豆蛋白与EGCG复合物功能特性研究

大豆分离蛋白(SPI)经超声复合碱处理后与表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)进行复合形成复合物。采用傅里叶变换红外光谱和荧光光谱对超声复合碱处理及EGCG改性的SPI结构及构象进行解析,以粒径、Zeta电位、浊度及乳化特性为指标,分析该复合体系中SPI构象改变与功能特性之间的关系。结果表明:超声复合碱处理使SPI的粒径减小、溶液电位绝对值增加、乳化性显著提高。超声复合碱处理的SPI与EGCG复合后,SPI的Zeta电位绝对值进一步显著增加,其粒径明显减小,乳化特性显著提高。光谱分析显示,超声复合碱处理以及EGCG可以改变SPI的二级结构,使蛋白链解折叠,并且改变蛋白芳香族氨基酸残基所处的微环境,使蛋白的构象发生改变。通过荧光淬灭光谱分析发现,EGCG对SPI的荧光猝灭机制为静态猝灭,SPI与EGCG之间形成了结合位点数近似于1的复合物。