秸秆炭强化镁镧氧化物对沼液磷的回收效果

为回收沼液中的磷元素，前期研究采用了由镁镧金属离子调控合成的层状双金属氢氧化物（Mg/La0.1-LDO）材料，发现其具有丰富的层间离子和纳米粒子，在磷吸附方面体现了优异性能，但材料回收的分散性及原料成本高等因素降低了其应用价值。该研究利用农作物（水稻、玉米）秸秆固定强化Mg/La0.1-LDO，通过共热解法制备了不同温度（400、500和600 ℃）的秸秆炭镁镧双金属氧化物纳米复合材料（BC-LDO），考察不同条件下制备的BC-LDO对沼液磷的回收能力和机理。结果表明，高温（600 ℃）热解更有助于纳米粒子固定在秸秆炭上，秸秆炭强化镁镧氧化物复合材料（6YBC-LDO）含有丰富的介孔和微孔，更易与磷酸盐结合形成LaPO4沉淀和配体交换形成Mg3(PO4)2内球络合物，6YBC-LDO对磷酸盐具有高度选择吸附性并可多次重复利用，能在30 min内回收沼液中90%的磷，饱和吸附量达366.39 mg/g。将该材料应用于沼气工程沼液磷回收处理中，投加2 g/L吸附剂可去除沼液中90%以上的磷酸盐，表明采用6YBC-LDO处理沼液具有良好应用前景。     

基于炭气原位耦合重整的秸秆热解设备的研制

针对当前生物质热解炭化设备存在产物质量较差、能量损耗严重等问题，采用多级布风搅拌和气体回流重整等方法，提出生物质炭气原位耦合重整工艺路线，并对炉体、压实机构和多级布风搅拌出料机构进行设计，研发立式移动床生物质炭化设备。以花生壳为原料开展热解炭化试验，结果表明，原料处理能力1312 kg/h，生物炭得率27.8%，热解气热值6.3 MJ/m3，焦油转化率71.3%，各项性能指标均达到设计要求。      

反应条件对水稻秸秆慢速热解产物的影响与评价

秸秆炭化还田是培肥地力和土壤固碳的重要途径。该研究采用慢速热解试验平台，研究了热解温度 (450、500、550、600和650 ℃) 和停留时间 (30、40、50和60 min) 对水稻秸秆热解产物理化性质（以还田利用指标为主）的影响，同时分析了不同生产条件下的产品收率和能量分布。试验结果表明，热解温度为450～650 ℃时制备的水稻秸秆炭O/C均低于0.2，H/C均低于0.7，且随着热解温度升高和停留时间的增加，O/C和H/C呈现明显减小趋势；随着热解温度升高，水稻秸秆炭的比表面积、电导率和pH值均呈上升趋势，其值分别为4.5～83.4 m²/g、688～1 059 μs/cm和9.8～10.5；阳离子交换量在43.7～71.1 cmol /kg之间无规律波动；随着反应条件变化，水稻秸秆炭的比表面积、电导率和pH值具有较强的相关性，比表面积与pH值相关系数达到0.83，pH值与电导率相关系数为0.66，比表面积和电导率相关系数为0.54。随着热解温度的升高，炭产率降低，热解气产率增加，热解气中H₂、CH₄等可燃气组分富集，热值增加，最大可达到15.74 MJ/m³；热解温度为445～650 ℃变化时，水稻秸秆炭能量收率为45.2%～53.8%，热解气能量收率为11.6%～19.1%。该研究为水稻秸秆炭化还田轻简化热解设备开发提供了基础支撑。