热解温度对生物炭表面性质及释放氮磷的影响

热解温度是影响生物炭表面性质的重要因素。在250~450℃范围内制备玉米秸秆生物炭(CB)和杨木生物炭(PB)。采用X-射线光电子能谱仪对生物炭的表面元素进行分析,发现各元素含量随热解温度而变化,2种生物炭的变化规律不同。傅里叶变换红外分析表明,热解温度升高造成生物炭基团的变化,C=O基团增多,芳香性增强。研究生物炭在水中的氮磷释放行为发现,随着热解温度的升高,NH₄⁺-N和NO₃^--N的释放呈现先增加后减少的趋势;CB的总磷释放有所增加,PB的总磷释放先增加后降低。不同热解温度的生物炭,其营养元素的释放速率在初期存在一定差别,释放过程在48 h内基本完成。生物炭的表面性质及氮磷释放行为与热解温度及生物质来源密切相关。     

海绵热解炭固定化微生物吸附-降解餐饮废水中油脂的研究

【目的】随着餐饮行业的迅速发展,餐饮废水油脂对环境的危害日益严重,因此对餐饮废水油脂的治理刻不容缓。【方法】以废弃海绵为原料,经热解炭化制得吸附性能良好的海绵热解炭(SPC_x,x为热解温度),利用冷场发射扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱对其形貌、结构等理化性质进行表征。利用SPCx吸附废水中大豆油,研究了热解温度、废水pH和温度等对吸附性能的影响;分析了SPC₆₀₀吸附剂的吸附动力学和吸附等温线,采用Langmuir和Freundlich模型对数据进行分析。基于此,探究了SPC₆₀₀固定化微生物对模拟废水和实际废水中油脂的吸附-降解规律。【结果】海绵热解炭(SPC₆₀₀)具有丰富的“网络”结构和断裂分支,且表面含有大量的羟基、羰基和醚键等含氧官能团,进而提高了其对油脂吸附和微生物固定能力。优化的SPC₆₀₀,在pH7和吸附温度30℃时,吸附容量高达8 093.1 mg·g^-1。吸附过程符合准二级动力学方程,且是以化学吸附为主的放热过程。...     

甲氨基阿维菌素苯甲酸盐纳米控释剂的制备及其性能研究

基于介孔二氧化硅纳米粒子(Mesoporous Silica Nanoparticles, MSNs)的纳米控释剂为农药精准递送提供了有效途径,本研究通过溶胶-凝胶法制备温度响应型甲维盐(Emamectin Benzoate, EB)纳米控释剂(EB@MSNs@K(NIPAAM-MAA)),并对其外观形貌、释放行为、杀虫活性以及非靶标生物安全性进行了系统研究.透射电子显微镜结果表明：未载药粒子MSNs@K(NIPAAM-MAA)外形圆整,大小均一,表面粗糙,粒径集中在150～170 nm; N₂吸附-解吸等温线、傅里叶变换红外光谱和热重分析测定结果表明N-异丙基丙烯酰胺-甲基丙烯酸(N-Isopropylacrylamide-Methacrylic Acid, NIPAAM-MAA)被成功接枝(接枝率为19.5%),且甲维盐被MSNs成功负载(载药量为15.7%).释放行为研究表明,较高的温度(28℃和24℃)有利于甲维盐释放.相同使用浓度下,EB@MSNs@K(NIPAAM-MAA)和市售药剂EB@EC对草地贪夜蛾均有较好的防治效果,但随着时间延长,后者的杀虫效...     

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。     

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。     

加热状态下云南烤烟的热失重特性及动力学分析

为考察低温加热状态下烟叶的失重行为从而指导加热卷烟产品设计,利用热重分析技术研究云南烤烟叶片在线性升温-恒温烘焙条件下的热失重特性,考察施加甘油对烟叶失重行为的影响,并对失重过程中的非等温干燥、脱挥发分阶段及恒温烘焙阶段进行了动力学分析。结果表明,中上部烟叶干燥温度区间和最大失重温度较下部叶大,且施加甘油使非等温干燥温度区间变窄,并可提高脱挥发分阶段的最大失重速率和失重率,不同部位烟叶失重率平均提升33.1%,促进烟气的释放;非等温Page干燥模型能较好地描述烟叶脱水干燥过程,施加甘油对不同部位烟叶干燥活化能提升度不一;脱挥发分阶段的热分解动力学符合一级化学反应控制模型,活化能值表现为上部叶>中部叶>下部叶,施加甘油可增加活化能和指前因子;恒温烘焙阶段的分解动力学由二维扩散模型描述,反应速率常数随温度升高而升高,施加甘油升高反应速率常数,提高烘焙反应活化能。不同部位云南烤烟烟叶的热失重特性及动力学参数有所不同,施加甘油可增大烟叶在脱挥发分阶段及恒温烘焙阶段的失重率,有利于烟气释放。     

有机无机肥对德宏烟区烤烟产质量的影响

为明确新型肥料在烤烟原料生产中的应用效果,以KRK26为材料,于2017年通过大田试验,研究新型有机无机肥固体基肥、水溶性追肥和高钾追肥对德宏烟区烤烟生长发育、烟叶化学性状和经济性状的影响。结果表明：(1)与CK相比,有机无机肥处理(T₁)和高钾追肥处理(T₂)可促进烤烟生长发育,其农艺性状指标均优于CK;与T₁处理相比,T₂处理的各农艺性状均优于T₁。(2)与CK相比,T₁、T₂处理可提高中、上部叶的含钾量及钾氯比,削减烟碱含量,其中上部叶钾含量提高了3.36%～17.54%,中部叶提高了11.89%～14.94%;钾氯比最多可提高32.89%;同时可削减上部烟叶1.57%～14.89%的烟碱含量;而与T₁处理相比,T₂处理可提高中下部烟叶的含钾量。(3)与CK相比,T₁、T₂处理有利于提高烤烟的经济效益,产量增加了2.59%～8.48%,上等烟...     

不同升温速率下落叶松的热解特性研究

为深入探讨落叶松热解机理,获得更多高品位的实用燃料。采用热重法对比分析了落叶松在3组不同升温速率(15～55,110～150,210～250℃·min~(-1))下的热解特性,利用Coats-Redfern方法计算了落叶松在低升温速率(15,25,35,45,55℃·min~(-1))下的活化能值,同时采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析法对落叶松原物料和不同终止温度下的热解剩余物的化学结构进行了对比分析。结果表明:落叶松的热解过程分为干燥、预热解、热解和炭化四个阶段,主热解反应在200～400℃,随着升温速率的提高,最终失重率没有明显变化,最终固体残留物的质量分数在19%～22%,但是最大热解速率随着升温速率的提高从8.95%·min~(-1)增大到144.35%·min~(-1)。落叶松在低升温速率下热解趋势相似,随着升温速率的升高,TG热解出现热滞后现象,DTG主热解区间所需的温度范围扩大;在两组高升温速率下,整个TG曲线排列不再呈现上述规律,DTG曲线在纤维素和半纤维素热解峰区域仍表现出与低升温速率相同的变化规律。Coats-Redfern法计算落叶松低升温速率下的热解活化能值为81.28～95.61kJ·mol~(-1),拟合曲线表现出了良好的线性关系,表明落叶松的热解为一级反应。在不同低升温速率、相同终止温度下落叶松样品FTIR光谱图整体走势基本一致,随着热解反应的进程,主要基团吸收峰的位置变化不大,但在相同的吸收峰处存在明显的强度变化,部分吸收峰的强度逐渐降低甚至消失,说明此时落叶松的组成及组分含量发生了变化,热解基本完成。本研究为生物质热解工艺提供了理论依据和参考数据。     

工业碱木素热裂解特性研究

用热重分析法和热解色谱质谱联用技术(Py-GC-MS)对工业碱木素热解行为进行了初步研究,分析了工业碱木素在不同升温速率下的热分解特性。结果表明,工业碱木素的热解过程主要分为4个阶段,在200℃以下的低温区和300～500℃的中温区各有1个强烈失重峰。工业碱木素热裂解产物非常复杂,Py-GC-MS分析表明,在300℃下的热解产物中,以源于工业碱木素的聚糖热解产物为主,含有一定量的低分子木素热解构产物;在450℃下的热解产物中,以木素大分子的热解构产物为主,例如各种酚类化合物、愈创木基丙酮等酮类化合物及源于木素-碳水化合物复合体的阿魏酸等化合物。      

野山茶的热裂解及其对卷烟主流烟气中7种有害成分释放量的影响

【目的】研究野山茶在不同温度下的裂解行为,初步探讨野山茶可能的裂解机理。【方法】采用离线热裂解气相色谱—质谱联用法(Py-GC/MS),并以GC/MS对其裂解产物进行定性分析。【结果】(1)裂解温度对野山茶产生的裂解产物种类和含量影响较大,裂解机理不尽相同。在300、600和900℃下的热裂解产物中分别鉴定出14、64和95种裂解产物,致香物质主要有醛类、酮类、萜类、呋喃类等,这些产物可改善烟气质量,提高卷烟品质。(2)野山茶对卷烟主流烟气中7种有害成分的释放量有一定影响。【结论】野山茶作为造纸法再造烟叶原料具有一定的可行性。     

不同热解温度下番茄藤蔓生物炭的理化特性分析

【目的】探究裂解温度对番茄藤蔓生物炭理化特性的影响。【方法】300℃、500℃和700℃下热解2 h制备生物炭,运用电镜扫描、元素分析仪和傅里叶变换红外光谱分析仪等手段,对番茄藤蔓生物炭的表面结构特征、元素及其他特性、表面官能团等进行综合分析。【结果】裂解法制备的番茄藤蔓生物炭呈碱性(pH值9.83～10.67),生物炭产率随裂解温度的升高而降低,灰分则相反。全氮含量以500℃时最低,300℃时最高,但固定碳含量、碳氮比(C/N比)均在500℃时含量相对较高,分别为51.42%和36.63。低温裂解时番茄藤蔓生物炭孔隙结构丰富,高温下裂解其孔隙被灰分及其熔融结构覆盖,孔隙度减小。热解温度的升高同时使生物炭芳香化程度增强,700℃高温热解时的傅里叶红外光谱图相较于300℃和500℃谱图吸收峰减少,尤其在500～800 cm^-1的吸收峰明显减弱。【结论】热裂解改变了番茄藤蔓生物炭的理化特性和微观结构,综合考虑各因素,300～500℃下裂解2 h制备的番茄生物炭具有较好的性能和较高的效益。     

碳酸钙对黄壤有机碳矿化及其温度敏感性的影响

为研究碳酸钙和温度对土壤有机碳矿化的影响,以贵州典型黄壤为对象,通过60 d室内矿化培养试验,研究15、25℃和35℃下13C标记碳酸钙(30 g·kg-1)对土壤有机碳矿化及其温度敏感性的影响。结果表明:不同处理的土壤CO₂释放速率均在第1 d达到峰值,随后迅速减小,在15~60 d时趋于稳定。碳酸钙抑制了土壤原有有机碳的矿化(P<0.01),在培养前期(1~10 d)表现为强负激发效应,其负激发效应在不同温度下最强可达-81.0%(25℃)、-69.3%(35℃)和-54.0%(15℃)。土壤总CO₂累积释放量在35℃下高于15℃和25℃,温度可增强土壤有机碳的矿化(P<0.05)。¹³CO₂释放量在25℃和35℃下显著高于15℃(P<0.05),对土壤总CO₂释放量的贡献率为25℃(27.33%)>35℃(19.36%)>15℃(13.81%)。黄壤有机碳矿化温度敏感性(Q₁₀)变化范围在0.90~1.69。添加碳酸钙对Q₁₀值无显著影响,但温度对Q₁₀值有显著影响,25~35℃体系下Q₁₀值高于15~25℃。研究表明,在15~35℃范围内,外源碳酸钙抑制了黄壤有机碳的矿化,且外源碳酸钙对黄壤有机碳矿化的影响效果显著强于温度的影响。     

典型烤烟烟叶的热解动力学模型研究

[目的]通过热分析手段来研究烟草的热解动力学行为.[方法]利用C80微量量热仪研究了等容条件下典型烤烟烟叶热分解性能的影响,并对此进行了分析,确立了其热解动力学模型.[结果]研究表明,SY-1热分解过程分为3个比较明显的放热峰,均位于100～275℃,果胶和半纤维素热解所产生的热量在整个热解过程中处于主导地位;随着升温速率的增加,SY-1的初始分解温度、3个峰的峰值温度增大;从0.2到0.8 K/s的升温速率范围内,SY-1的热解反应动力学机理保持不变,热解动力学模型可用文中所述方程式表示.[结论]研究烟叶的热解特性对于进一步探讨烟支的燃烧特性、改善卷烟产品的燃吸品质具有重要的意义.     

烟丝掺配输送及卷制过程中的热解特性变化分析

为研究烟丝在掺配输送及卷制过程中的热解特性变化规律,利用热重分析技术和热分析动力学方法跟踪分析了不同加工环节烟丝的热失重特征参数变化和差异。结果表明：(1)不同加工环节烟丝整体热解失重规律一致,均包含脱水干燥、挥发性成分损失、半纤维素和纤维素分解、木质素分解与炭化、无机盐分解等阶段,各样品不同热失重阶段的温度区间一致,但阶段失重率有差异;(2)JXQ、JXH和CPS样品在无机盐分解阶段的失重率接近,并明显高于其他样品,不同烟丝样品的综合热解指数CPI范围为4.10×10^-5%·(min×℃²)^-1～4.65×10^-5%·(min×℃²)^-1,BZS样品的CPI最低,CPI随着加工环节的进行呈现逐渐降低的趋势;(3)样品在脱水干燥和纤维素分解阶段的热分解过程均符合F1.5级化学反应模型,但不同样品的热解动力学参数存在一定差异。本研究揭示了烟丝在热解过程中的化学反应动力学参数存在一定的差异,在加工过程中烟丝的配方成分可能存在一定程度的波动。     

毛竹催化热解动力学研究

利用热重技术在不同升温速率和氮气气氛下对毛竹Phyllostachys edulis的氯化亚铜催化热解失重行为进行了研究。结果显示：毛竹主要热解温度区间为200．0～379．0℃,当温度为328．5℃时达到最大热解速率17．18％·Min-1;添加氯化亚铜后,毛竹的热解温度降低,热解速率增大,热解所需时间缩短。还通过Flynn-wall-Ozawa法求解了毛竹热解的动力学参数,纯毛竹的热解平均活化能为213．21kJ·mol-1,平均指前因子约为1017;氯化亚铜的加入使指前因子增大了10倍,其值约为1018,平均活化能变化不明显。图6表3参12     

纳米SiO2-IPBC微胶囊的制备及其在橡胶木防霉的应用

【目的】制备一种新型纳米SiO₂-IPBC微胶囊防霉剂并探究其性能,旨在提高3-碘-2-丙炔基氨基甲酸丁酯(IPBC)在木材中的固着性能和耐老化性能,使其具有长效缓释性能,拓宽其在木材防霉领域的应用范围。【方法】通过溶胶–凝胶法合成的纳米SiO₂粉末为囊壁,以IPBC为囊芯,采用真空共混法制备纳米SiO₂-IPBC微胶囊木材防霉剂。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)、耐光老化和缓释性能分析等方法对微胶囊进行表征;以橡胶木为研究对象,可可球二孢、黑曲霉、绿色木霉、桔青霉为被试菌种,对不同质量分数纳米SiO₂-IPBC微胶囊防霉剂处理的橡胶木抑菌效力进行综合评价,获得微胶囊防霉剂的综合性能指标。【结果】纳米SiO₂-IPBC微胶囊呈规则球状,粒径分布在20～100 nm之间,包覆率达46.33%。微胶囊发生热失重温度为120～280℃;经紫外灯照射60 min仅产生轻微黄变。微胶囊在质量分数20%的乙醇水溶液中,前60 min释放速率较...     

甲烷高温热解制备乙炔的理论研究

通过密度泛函理论和反应力场分子动力学模拟,探讨了甲烷(CH₄)在不同温度和压强下热解到乙炔(C₂H₂)的过程.结果表明,高温低压有利于该转化过程.热解的最佳温度是1 800 K,最优压强是70～80 kPa.在高温下通过分子动力学模拟观察到：C₂H₂的主要形成源自C₂H₃的解离脱氢和C₃H₅的C—C键断裂,主要消耗在C₂H₂自身的吸氢,以及与CH₃和CH₂自由基的碰撞;同时也发现了一些新的反应途径.     

柠檬酸改性脲甲醛缓控释肥的制备及性能研究

【目的】为降低脲甲醛(UF)的初期养分释放速率，提高中后期养分释放速率，采用柠檬酸(CA)对脲甲醛进行化学改性，改善UF养分释放速率，使其与作物生长规律更加匹配。【方法】采用溶液缩聚法配合反应挤出工艺，使柠檬酸与脲甲醛的反应前驱体羟甲基脲(MU)共聚，制备得到一种具有优异氮养分缓释效果的新型缓释肥。采用FTIR和NMR对柠檬酸改性脲甲醛缓控释肥(CAUF)的官能团和分子结构进行表征，采用XRD表征其结晶性，通过TG和DSC表征其热稳定性和热降解行为，通过SEM观察CAUF表面形貌。测定肥料颗粒的力学性能及CAUF在静水中的氮养分释放行为，并通过盆栽试验，研究CAUF对小油菜植株生长的影响。【结果】FTIR、NMR测试结果表明，柠檬酸的末端-COOH与-NH₂反应生成酰胺键，证实了羟甲基脲与尿素间的聚合反应，且两者间形成强烈的氢键作用；XRD结果表明，柠檬酸改性使UF的结晶度显著降低；TG、DSC分析可知，CAUF的最高热解温度由304℃降至297℃，降低了热稳定性，使材料更易于降解；压缩强度测试表明，CAUF具有更优异的力学性能。静水处理56 d后，柠檬酸改性脲甲...     

氧气浓度对小麦-玉米轮作农田土壤剖面N2和N2O产生的影响

反硝化过程是集约化农田土壤剖面硝态氮(NO₃^--N)去除的重要途径。但对土壤剖面反硝化氮气(N₂)产生速率的准确定量很难,尤其不同深度的土壤氧气(O₂)浓度状况如何影响土壤N₂的产生仍不清楚。本研究依托集约化管理的冬小麦-夏玉米轮作田间长期定位试验(始于2006年),采集传统施肥处理0～2.5 m剖面的原状土柱,并基于在玉米生长季田间原位观测的不同深度土壤O₂浓度和温度状况,设置不同O₂浓度水平(15.0%、12.0%、2.5%和0)和培养温度(26℃和20℃),采用氦培养-直接测定N₂法测定3个不同深度(0～0.2、0.5～0.7 m和2.0～2.2 m)土壤N₂O和N₂产生速率。结果显示:无论是有氧还是无氧条件,土壤剖面N₂和N₂O的产生均表现为表层高于深层;有氧条件下(2.5%～15.0%O₂)土壤...     

木薯废弃物热解特性及产物分布

为了探索木薯废弃物的不同部分(木薯根、茎和渣)的热解特性及产物分布,采用热重及动力学分析表明,结果,木薯废弃物的不同部分的热解均可分为脱水、热解、炭化3个阶段;在200~400℃,木薯茎比其他部分具有更高的热降解反应性,木薯茎的活化能在3种样品中最低,为37.57 kJ/mol,木薯根和渣的稍高,分别为39.42、45.39 kJ/mol。木薯茎固定床热解试验表明,随着热解温度的升高,固体产物逐渐减少,气体产物逐渐增多,液体产物先增多后减少,热解温度为600℃时生物油产率达到最大值45.50%。木薯废弃物的不同部分固定床热解试验表明,热解产物中液体产物产率最大,固体和气体产物产率次之。