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。     

热解温度对生物质炭性质及其在土壤中矿化的影响

以苹果树修剪的枝条为原料,分别在300、400、500、600℃条件下热解制备生物质炭,在采用扫描电镜、红外光谱、物理化学吸附仪等手段研究其性质、结构差异的基础上,通过培养试验研究不同温度制备生物质炭的矿化特征及其对土壤有机碳组分的影响。结果表明,随着热解温度的升高,生物质炭的碳含量、比表面积及碱性官能团的含量增加,O、H及H/C、O/C和酸性官能团、总官能团的含量则降低,生物质炭的芳香族结构加强,稳定性升高。添加生物质炭可以增加土壤呼吸速率、微生物量碳(MBC)及可溶性有机碳(DOC)的含量,且随着添加比例的增加而增加,但随着热解温度的升高而降低。生物质炭的矿化率随着热解温度升高和添加比例增加而降低。利用双库模型揭示了生物质炭对土壤活性碳库、惰性碳库及其分解速率的影响。施用生物质炭后土壤有机碳的半衰期在24.09~44.76 a之间,且随生物质炭制备温度升高而增大。考虑到生物质炭制备过程中有机碳的损失,且从提升土壤有机碳含量方面考虑,500℃为制备苹果枝条生物质炭的最佳温度。     

麦秸与木屑热解制备磁性生物炭基材料理化性质研究

分别以小麦秸秆和杨树木屑为原料,经浸渍-化学沉淀-高温热解制备磁性生物炭基复合材料,考察负载铁处理在不同原料类型、热解温度下对材料理化特性的影响。结果表明:复合材料中铁主要以Fe3O4的形式存在,材料外层含量较内层高。负载铁处理加速了生物质热解脱氢和脱氧进程,对生物炭理化特性的影响效应随温度升高而加剧。在300~600℃的热解温度下,负载铁处理小麦秸秆和木屑热解炭的灰分质量分数均增加,增加范围分别为28.8~34.4个百分点,39.1~47.6个百分点,而固定碳含量、热值均降低;比表面积、总孔容均增大,增大范围分别为:10.67~72.24 m2/g、0.039 8~0.093 1 cm3/g,15.43~105.14 m2/g、0.010 4~0.078 9 cm3/g,而平均孔径减小。负载铁处理对两种生物质挥发分含量和pH值的影响不同,表现为:负载铁秸秆生物炭的挥发分质量分数增加5.2~13.2个百分点,pH值降低0.04~1.49,而负载铁木屑生物炭的挥发分质量分数在300℃降低17.4个百分点,在400~600℃增加8.5~22.2个百分点,pH值则升高0.33~1.93。     

猪粪和猪粪渣生物炭理化性质及镉吸附性能研究

为研究不同处理方式对生物炭理化性质、表征及镉吸附性能的影响,以猪粪、猪粪渣为原料,采用2种不同的前处理方式(热解前、后过筛),分别于300~700℃制备生物炭,通过SEM、XRD和FTIR对其进行表征并分析其理化性质,探讨不同处理生物炭理化性质及镉吸附能力之间的相关关系。随着热解温度的升高,生物炭的产率、H/C减小,pH值、灰分含量、BET比表面积增加。猪粪生物炭的化合物的种类比猪粪渣生物炭复杂,且在热解温度较高时(500~700℃),猪粪生物炭镉吸附量(最大吸附量为36.4 mg/g)显著高于猪粪渣生物炭(最大吸附量为23.5 mg/g);4种不同处理生物炭的产率与灰分含量呈极显著的负相关关系,与H/C比值呈显著的正相关关系,灰分含量也与pH值有较强的正相关关系;生物炭的镉吸附量关键因子是H/C,其次是BET比表面积、灰分含量、O/C等。     

桉树热解产物热物性参数演变特性研究

在自行设计的生物质固定床热解装置上,进行了150~850℃温度范围内,每隔100℃的桉树芯材木屑的固定床热解实验,并进行固态产物的热物性参数测试。结果表明:随着温度的升高,桉树芯材热解炭的固态产率逐渐减小,低位热值逐渐增大,450℃热解炭的热值比木屑原料提高了95.53%;堆积密度先减小后增大,体积能量密度持续增大,750℃热解炭的体积能量密度比原料增大了63.21%;热解炭的比热容和导热系数与热解炭内部的含水率、骨架结构,即孔道开度和密度有密切的关系。随着热解温度的升高,热解炭的比热容呈U字型趋势先减小而后增大,导热系数先轻微减小后以指数形式大幅增大,得到比热容和导热系数随温度的变化曲线方程,拟合度分别为0.932 0和0.995 3。     

秸秆生物质旋转床反应器热解载气试验

为研究旋转床反应器在不同载气条件下的秸秆生物质热解影响,在无载气、以尾气作为载气、以N2作为载气的情况下,进行了秸秆生物质在旋转床反应器中的热解反应。分别收集了生物炭、生物油以及合成气,进行了产量测算;对生物炭进行了热值与元素分析,对生物油进行了热值、含水率和元素分析;分析了合成〖JP2〗气有机物组成与含量。结果表明：通尾气能够减少生物炭产率,增加生物油产率,并且生物炭的热值、含碳量较高,分别为22.99MJ/kg、51.24%;生物油的含水率降低30.45%、有机物质量分数升高11.11%,但是生物油的热值下降,合成气中轻质有机物质量分数最高,为67.04%;尾气能够更加快速带走热解气或者参与热解的二次反应,生物质反应最充分,能够增加H的活性,减少水含量,但是无法去除氧元素,氧元素保留在生物油中;通N2能够减少生物炭产率,增加生物油产率,并且生物炭的热值较高,为22.28MJ/kg,含碳量较高,为55.86%,生物油的含水率和有机物含量变化不大,但是生物油的热值升高到12.25MJ/kg;合成气中轻质有机物质量分数最小,为64.07%;通N2能够减少热解二次反应的发生,热解气能够快速离开反应器。     

生物质热解挥发物原位贫氧调质试验研究

针对热解挥发物直接燃烧作为分布式热解制炭热源工艺,以消除生物质热解挥发物中炭颗粒、提高其品质,改善其燃烧性能为目的,利用自制生物质螺旋连续热解反应器和热解挥发物贫氧调质反应器,采用贫氧燃烧方式进行了热解挥发物原位调质试验研究,分析了调质温度、空气量对挥发物组分的影响。结果表明:生物质热解挥发物中携带炭颗粒粒径为1~2μm,在调质温度350℃和空气量20 m L/min条件下,已很难收集到炭颗粒,原位贫氧调质可以消除热解挥发物中炭颗粒;贫氧调质对气相产物组分含量影响不明显,主要组分H2、CO2的变化均在±5%范围内,CO、CH4变化在±2%范围内;随着贫氧调质温度升高和空气量加大,重质组分中的烷类物质含量显著降低,酚类物质显著增加,呋喃、醇、茚、醛等次要组分含量略有增加,低碳原子数物质含量增加,高碳原子数物质含量降低;轻质产物中烷类、酸类、酮类和酚类物质相对含量发生显著变化,酚类物质性质较稳定,实际含量变化不明显,调质后低碳原子数物质含量增加。原位贫氧调质可以消除热解挥发物中炭颗粒,降低热解挥发物中重质组分含量,从而改善热解挥发物的燃烧性能,为热解挥发物直接燃烧作为分布式热解制炭的热源提供科学依据。     

玉米秸秆与小麦秸秆共热解特性试验研究

针对当前多原料混合共热解特性研究不清的问题,采用量大面广的玉米秸秆与小麦秸秆进行共热解试验。通过设定不同的炭化温度、升温速率、保温时间以及原料掺混比进行四因素三水平试验,分析不同工艺条件下的生物炭比表面积、固定碳含量、生物炭得率、热值和SEM等指标。结果表明:在炭化温度为550℃、升温速率为2℃/min、保温时间为45min、玉米秸秆与小麦秸秆掺混比为3∶7时,比表面积、固定碳含量、生物炭得率、热值四项指标综合较优。该研究可为生物质共热解工艺优化和设备开发提供参考。     

棉秆生物炭去除水中Zn(Ⅱ)的试验研究

为探究棉秆生物炭(棉秆炭)对重金属Zn(Ⅱ)的去除作用,利用水平管式炉分别在400℃、500℃、600℃热解温度下制备棉秆炭,进行Zn(Ⅱ)的吸附试验。对比棉秆炭、木质和煤质活性炭对不同浓度溶液中Zn(Ⅱ)的去除效果。分析棉秆炭的元素含量和官能团变化等性质,以揭示吸附机理。结果表明,棉秆的DTG曲线在327℃出现最大值,温度高于600℃时,DTG曲线趋于稳定,棉秆的热解基本完成。随热解温度的升高,炭产率、H/C和O/C元素比均下降,说明棉秆炭芳香化程度和碱性增强,含氧极性官能团数量减少,红外分析印证了以上结论。去除率上,棉秆炭与Zn(Ⅱ)初始浓度和热解温度负相关,木质活性炭与Zn(Ⅱ)初始浓度正相关;吸附量上,棉秆炭、木质和煤质活性炭与Zn(Ⅱ)初始浓度正相关,棉秆炭与热解温度负相关。当Zn(Ⅱ)溶液浓度为2 mg/L时,棉秆炭的吸附性能优于木质和煤质活性炭,当Zn(Ⅱ)溶液浓度为10 mg/L、50 mg/L时,木质活性炭的吸附性能优于棉秆炭和煤质活性炭。棉秆炭吸附Zn(Ⅱ)的机理包含配位反应和离子交换。     

生物质流态化炭气联产初步研究

生物质流态化炭气联产技术是在流态化反应过程中获得生物炭和燃气,其目标是在保证燃气能够稳定燃烧情况下,尽量提高生物炭的品质和产率。为此,以木屑为原料在流化床实验台上进行了生物质在流化床中的停留时间对生物炭特性和燃气特性影响的研究;并在此基础上借助Aspen Plus过程模拟平台进行了扩展预测模拟计算。结果显示:停留时间对生物炭特性和燃气特性有较大影响。在本实验范围内随着停留时间,增加生物炭产率降低,生物炭中固定碳含量升高,固定碳最高含量为72%时生物炭的产率为14%;燃气中CO、H2的含量也会随停留时间的增加而升高,燃气热值最高可达到4 216k J/(Nm3)。     

稻田生态系统服务价值评价--以湖南省为例

稻田生态系统对整个农业生态系统的组成具有极大的实际意义,为各类生物提供生长条件的同时,也为人类的生存与发展提供了重要的产品与服务.以湖南省稻田为研究区,采用造林成本法、工业制氧法以及当量因子法的等方法对稻田生态系统八项功能进行测算。结果表明,2016年湖南省稻田生态系统服务价值为2.47万元/hm^2,其中为稻田生态系统正面服务4.36万元/hm^2,其负面生态价值为1.83万元/hm^2,正面生态价值是其负面生态价值的2.4倍。因此评价稻田生态系统的生态服务价值对整个农业生态系统及区域环境研究具有重要的意义。     

新生产方式变革背景下商品价值问题探讨

商品价值具有关系性、过程性、生成性和人本性等多重意蕴，并在实践基础上统一起来。新生产方式变革背景下创造价值的劳动呈现出多样性、层级性和非对称性，需要立足于商品生产的主体主导层面，运用实践思维、辩证思维和创新思维加以把握和理解；需要深刻认识和正确处理商品价值创造中的活劳动与死劳动、脑力劳动与体力劳动、抽象劳动与具体劳动、创造性智力因素与基础性智力因素、延伸态劳动与原生态劳动之间的关系，以进一步深化对这一问题的认识。     

基于近红外光谱的食用油酸价和过氧化值自动化检测

为实现食用油酸价和过氧化值的自动化快速检测,以常见食用油为材料,利用近红外自动分析仪结合连续进样流通池,建立食用油酸价和过氧化值的定量模型并进行模型验证。结果表明:在波数范围为5 500～4 600 cm-1时,光谱预处理选择(6 524,4 823)两点基线校正和标准正交变换,酸价定量模型验证相关系数和预测标准偏差分别为0.987 3和0.114 mg/g;在波数范围为6 050～4 450 cm-1时,选择一阶求导和Norris导数平滑,过氧化值定量模型验证相关系数和预测标准偏差分别为0.995 8和0.90 mmol/kg;模型盲样验证效果良好,模型可行,通过近红外自动分析仪每小时可检测90个样品。     

The effect of the use of improved climate forecasts on variable costs, input usage, and production

Three economic models varying in aggregation, crops analyzed, and regions modeled are used to determine potential impacts of the use of improved climate forecasts on agriculture. Different regions and crops both within a region and between regions may be affected differently. Expected values of variables such as costs, yields, input usage, etc., may increase or decrease with the use of improved climate forecasts. Further, current changes in the US Federal Farm Program may increase the value of improved climate forecasts because of the elimination of most planting restrictions, acreage reduction, and disaster assistance. The addition of catastrophic crop insurance appears to decrease the value of improved forecasts.     

丘陵山区地块尺度耕地生态价值测算与提升

在构思地块尺度耕地生态价值测算方法及测算调查水田、旱地地块生态价值的基础上,解析地块尺度耕地生态价值特征,识别耕地生态价值影响机理,构建促进耕地生态价值提升的综合措施体系。结果表明：耕地地块的复种指数、生物产量越高,其提供生态服务功能的能力越强;3个村水田、旱地地块生态价值均受到耕地质量指数和复种指数两个因子的显著正影响作用,具有价值提升空间。耕地生态价值提升应从加强土地整治工程的规划与实施、合理调整农户的耕作制度行为和物质投入行为、加强农业技术的研究与推广应用和大力推行生态农业4个方面综合践行。     

电子商务环境下农产品的价值创造与价值转移

成熟的IT技术为开展农产品网上交易奠定了技术基础.电子商务是在Internet开放的网络环境下,基于浏览器服务器的应用方式,实现消费者的网上购物、企业之间的网上交易和在线电子支付的一种新型的交易方式.电子商务的目的在于减少信息社会的商业中间环节,缩短周期,降低成本,提高经营效率,提高服务质量使企业有效地参与竞争.为此,通过聚合农产品买卖双方和为买卖双方进行交易匹配获得市场增值.同时,从价值创造与价值转移的角度解剖了电子商务市场发展的基本动力和演变结构,为农产品的价值创造与价值转移提供了参考依据.     

Modeling Economics of Conjunctive Surface and Groundwater Irrigation Systems

Tank irrigation is one of the oldestsources of irrigation in India. Decline inthe area irrigated over the years due toinadequate operation and maintenance,large-scale development of groundwatersources, disintegration of traditionalirrigation institutions, heavy siltation,encroachment, etc., has resulted in heavysupplemental well irrigation in order toavoid crop losses. Rice yield from farmswith supplemental well irrigation wasobserved to be high. Even though it ispossible to calculate the value ofgroundwater for different years, it isdifficult to obtain the value of thegroundwater used to stabilize riceproduction from tank irrigation. The modeldeveloped in this paper is used tocalculate the stabilization value ofgroundwater using the Srivilliputhur BigTank, which is a representative tank inTamilnadu, India.A mathematical formula is used to model theeconomics of conjunctive surface andgroundwater irrigation systems. Analyticalexpressions for the value of groundwaterand the stabilization value of groundwaterare derived, assuming that the amount ofsurface water is a general stochasticvariable with a probability densityfunction, and that the demand function forirrigation water is also of that generalform. Finally, the model is applied toreal data collected during the period 1986to 2000 for the Srivilliputhur Big Tank inTamilnadu, India, and the value ofgroundwater and the stabilization value ofgroundwater are calculated at 1999–2000constant prices. The results indicatedthat the stabilization value of groundwater(covering the entire tank area of 402 ha.)was Rs. 166,677, while the value ofgroundwater was Rs. 1,064,720. Thus, about15.7% of the value of the groundwater wasused for its stabilization. Using thestabilization value of the groundwater infuture investment analysis will help tomore accurately indicate project benefitsdue to groundwater supplementation in thetank command areas.     

节水灌溉综合评价理论与模型研究

本文根据“可能──满意度”理论,研究了节水灌溉综合评价指标的合理度确定方法,提出了定性定量指标结合的节水灌溉综合评价理论与模型,为节水灌溉工程的方案决策提供了新的有效的方法。     

提高玉米秸秆饲用价值方法的研究进展

我国玉米秸秆资源丰富,年产量约2亿t,是反刍动物重要的粗饲料来源。秸秆作为饲料,限制因素是粗蛋白含量低、粗纤维含量高,如何提高秸秆饲用价值是利用秸秆作饲料的前提。为此,综述了提高秸秆饲用价值的方法,包括影响玉米秸秆饲用价值的农学因素、物理学处理方法、化学处理方法、生物学处理方法。玉米品种、收获期、与豆科作物间作及收获后秸秆贮存方式等农学因素均影响秸秆饲用价值,可以通过合理的农艺操作获得饲用价值较高的秸秆,并且简单易行;构建复合菌系转化秸秆是生物学方法处理秸秆的发展趋势。     

菊粉在酸性条件下的凝胶特性

为了得出菊粉在酸性条件下的成胶规律、凝胶稳定性和质构特性,考察了pH值对不同菊粉含量形成的凝胶性能的影响。试验发现,随pH值降低,菊粉成胶能力减弱,成胶时间延长,而凝胶指数随菊粉含量的增加而增大,随pH值的降低而减小;当pH值为1时,60%的菊粉溶液也不能形成凝胶。随菊粉含量的升高,其凝胶持水力增加,其增加幅度随pH值的降低而减弱,pH值分别为7、5和3时,60%的菊粉凝胶持水力较40%的凝胶分别增加了9.4%、5.75%和5.47%;菊粉含量越高,凝胶对酸的稳定性越强,当pH值为3和水解时间为24 h时,40%菊粉凝胶的水解速率分别是50%和60%的1.35倍和2.97倍。质构仪分析发现,pH值高低与菊粉凝胶的硬度、强度、黏着性、凝聚性、咀嚼性等呈正相关。差示扫描量热仪分析发现,当pH值由7下降到3时,50%菊粉凝胶的可冻结水含量增加程度最大,达到26.0%。