不同慢速热裂解工艺条件下棉花秸秆生物炭的理化特性分析

为了探索利用棉花秸秆制备高质量生物炭的有效途径,比较了不同炭化工艺条件(热解温度、保留时间和原料粒径)下所得生物炭的理化特性。pH值测定结果表明,生物炭呈碱性,且随着热解温度的上升,生物炭的pH呈明显的上升趋势,从300℃下的8.18上升至700℃下的11.10。扫描电镜(SEM)观察结果表明,热解工艺对生物炭表面孔状大小和分布具有显著影响。红外扫描结果表明,生物炭表面具有丰富的官能团,且随着热解温度的升高,-OH、-C=C-和-C-H吸收峰的强度均有所减弱。比表面积(BET)测试结果表明,随着热解温度的上升,比表面积及总孔容均明显上升;随着保留时间的上升和粒径的减小,比表面积及总孔容略有上升。     

玉米秸秆和污泥共热解制备的生物质炭及其对盐碱土壤理化性质的影响

[目的]研究不同温度制备的玉米秸秆和污泥基生物质炭不同施加量对盐碱土壤基本理化性质的影响,为盐碱土改良及土壤污染物质的生态修复等方面的研究提供科学依据。[方法]以质量比5∶2的玉米秸秆和剩余活性污泥为原料,分别在300,350,400,450,500℃共5个不同温度条件下热解制备生物质炭,通过扫描电镜、元素分析和红外光谱对其性质及结构进行分析,并通过培养试验研究其对盐碱土壤基本理化性质的影响。[结果]随着热解温度的升高,生物质炭微观结构越发达,比表面积越大,表面官能团的种类和数量也产生了显著性变化;同时随着热解温度逐渐升高,生物质炭C含量不断增加,而O,H和N含量却逐渐降低;添加玉米秸秆和污泥共热解制备的生物质炭能够显著增加盐碱土壤中有机碳含量,而土壤中总氮、总磷、有效磷、速效钾含量变化幅度较小;水溶性盐含量降低明显;加入生物质炭后大幅度提高了土壤阳离子交换能力,添加量越大,阳离子交换量越大;但生物质炭对土壤pH值影响不大。[结论]玉米秸秆和污泥基生物质炭提高了土壤养分含量和肥力指标,降低了土壤盐碱性。玉米秸秆和污泥基生物质炭可用于盐碱土壤的改良。     

秸秆热解炭化多联产技术应用模式及效益分析

通过秸秆热解多联产技术,能够将废弃的秸秆转化为燃气和生物炭等,既能提供清洁能源,改善用能结构,又能有效还田和固碳,具有较好的推广应用潜力。分析内加热式移动床生物质炭气联产技术、外加热式移动床生物质热解炭气联产技术、外加热式移动床生物质热解炭气油联产技术的工艺参数,提出了适宜自然村、村镇社区和规模化应用等3种不同规模用户的秸秆热解炭化生产技术应用模式,并以不同规模秸秆利用量为例,得到消耗每吨秸秆的纯利润分别为87、135和141元/t,销售利润率20%左右,温室气体碳排放交易可增加8%左右的纯收益,经济与环境效益良好。     

5-O-十八酰基-1,2-O-异丙叉基呋喃木糖的合成及卷烟加香效果

以DCC为缩水剂,在4-二甲氨基吡啶(4-DMAP)催化下合成了化合物5-O-十八酰基-1,2-O-异丙叉基呋喃木糖.该化合物结构经IR、1HNMR、MS和元素分析得到确证,并进行了热裂解和卷烟加香试验.评吸结果表明,合成的该化合物可以赋予卷烟烟气以十六酸的特征香气.     

基于能量得率的棉秆热裂解炭化工艺优化

为了从能源利用角度设计和优化棉花秸秆热裂解制生物炭的热解炭化工艺,该文使用了产率、热值及能量得率3个指标来衡量工艺的优劣。首先,研究了热解温度、保留时间和原料粒径3个工艺条件分别对生物炭产率和热值的影响。结果表明,在3个工艺条件下生物炭产率与热值均呈负相关,即高产率和高热值目标无法同时满足。因此,引入能量得率(单位原料所产生物炭的总能量)作为全面评价生物炭产率和热值的综合指标,重点利用响应面分析法分析了3个工艺条件及其交互作用对能量得率的影响,并经过检验得到优化后的能量得率模型。模型预测结果表明,在炭化温度为429℃,保留时间为1.29 h,原料粒径为0.32 mm时,能量得率达到最大值,为78.95%,通过验证试验证明了模型的有效性。该模型能够用于指导生产高能量得率的生物炭,为生物炭能源高效利用目标的实现提供参考。     

La/P/Ni改性分子筛催化裂解生物油模型化合物

为研究不同分子筛催化剂对生物油催化裂解特性的影响,该文采用稀土元素La、非金属元素P以及活泼金属元素Ni对ZSM-5分子筛催化剂进行改性,在连续式固定床反应器中对乙酸乙酯、二丙酮醇、糠醛和愈创木酚等生物油模型化合物进行催化裂解试验,进而对比HY、HZSM-5、ZSM-5催化剂以及改性后ZSM-5催化剂对模型化合物的催化裂解反应特性以及脱氧效果。试验结果表明:在反应温度为400℃、反应质量空速为4/h条件下,经La/P/Ni改性ZSM-5分子筛催化剂,模型化合物有机相收率提高,结焦率下降;HY分子筛所得有机相收率最低,结焦率最高。模型化合物各组分裂解难易程度由易到难为二丙酮醇乙酸乙酯糠醛愈创木酚;改性后ZSM-5分子筛使组分单一转化率和总转化率均出现下降;HZSM-5分子筛作用下,反应转化率达到最高。模型化合物催化裂解脱氧产物以芳香烃为主,经La改性ZSM-5分子筛作用后,其芳香烃选择性较ZSM-5略微上升;P和Ni改性后,芳烃选择性下降;HZSM-5对于芳香烃选择性最高,达7.36%;HY对于芳香烃选择性最低,仅为3.15%。通过液体产物组分分析进一步探讨模型化合物反应路径,从而为生物油的催化裂解提供一定的理论基础和科学依据。     

阻燃木粉-聚丙烯复合材料的热解特性及热解动力学研究

采用热重分析仪分析阻燃木粉鄄聚丙烯复合材料的热解特性,并研究不同升温速率对添加聚磷酸铵(APP)、 改性聚磷酸铵(M-APP)的阻燃木塑复合材料热解行为的影响,通过热重曲线建立热解动力学方程和分布活化能模 型,揭示了阻燃木粉鄄聚丙烯复合材料的热稳定性、热解反应活化能。结果表明:APP 和M-APP 2 种阻燃剂相比,M- APP 降低了复合材料的起始分解温度,并提高了木塑复合材料的残炭量;M=APP 使木粉最高分解温度由344.8 c 降低到334.1 c,使聚丙烯的最高分解温度由518郾5 益提高到525.6 c,残炭量由19.4% 提高到21.7%;添加 M鄄APP木塑复合材料的活化能比添加APP 的低。所以作为木粉鄄聚丙烯木塑复合材料的阻燃剂,M-APP 的阻燃效 果优于APP。      

不同温度制备的生物质炭对土壤有机碳矿化及腐殖质组成的影响

在150～600℃范围内制备生物质炭,并通过室内培养实验研究了施加不同温度制备的生物质炭对土壤有机碳矿化及腐殖质组成的影响。结果表明,随热解温度升高,生物质炭比表面积加大,芳香化结构加深。土壤中添加不同温度制备的生物质炭培养400d后,土壤有机碳的含量都有不同程度的增加。土壤有机碳的累积矿化量随热解温度升高而降低,且添加高温(≥400℃)制备生物质炭的土壤CO2累积释放量低于未添加生物质炭的土壤处理;添加低温(<400℃)制备生物质炭增加了土壤腐植酸和胡敏酸含量,而添加高温(≥400℃)制备生物质炭的土壤其腐植酸和胡敏酸含量的变化不显著。另外,添加生物质炭后,土壤H/F皆未发生显著变化,而胡敏酸的E4/E6值则在添加200℃和250℃制备的生物质炭时显著高于其他处理,添加500℃和600℃制备的生物质炭时显著低于其他处理。     

Cultivation-Induced Effects on the Organic Matter in Degraded Southern African Soils

We studied quantitative and qualitative changes in soil organic matter (SOM) due to different land uses (reference woodland versus cultivated) on six soils from Tanzania (Mkindo and Mafiga), Zimbabwe (Domboshawa and Chickwaka), and South Africa (Hertzog and Guquka). Structural characteristics of the humic acids (HAs) were measured by Curie-point pyrolysis–gas chromatography/mass spectrometry (P_y–GC/MS) and solid-state ¹³C nuclear magnetic resonance (CPMAS ¹³C NMR) spectroscopy. Significant changes in concentration and composition of SOM were observed between land uses. Losses of organic carbon after cultivation ranged from 35% to 50%. Virgin soils showed large proportions of colloidal humus fractions: humic acids (HAs) and fulvic acids (FAs) but negligible amounts of not-yet decomposed organic residues. The change in land use produced a contrasting effect on the composition of the HAs: a noteworthy “alkyl enhancement” in Mkindo soil and “alkyl depletion” in Chikwaka and to a lesser extent in Domwoshawa. The remaining soils displayed only minor alterations.     

Effect of super absorbent polymer sodium polyacrylate on the bacterial community and associated chemistry of loessial soil

ABSTRACT

Super absorbent polymers (SAPs) have been applied as soil conditioners to reduce soil water loss, but there are few studies about how SAPs affect structures of soil bacterial community, and these associated chemical residues are uncertain. Treatments under different soil moisture conditions by application of sodium polyacrylate in repacked soil columns were used to investigate their effects on the soil bacterial community structures by Illumina MiSeq sequencing. Alpha diversity analysis showed that adding SAPs had an impact on bacterial diversity. On phylum level, adding SAPs significantly reduced the amount of Actinobacteria (1.9–2.4-fold), Bacteroidetes (1.1–2.1-fold) while increased the amount of Firmicutes (1.9–4.6-fold). At genus level, effects of SAPs on the soil bacterial community structures varied with the soil moisture conditions. Under water deficit, SAPs reduced the soil pH, which promoted the proliferation of Lactobacillus (9.9–29.1-fold), and acid production by these bacteria might further promote the reduction of pH, potentially inhibiting growth of Acidobacteria (1.3–1.8-fold) and Chloroflexi (1.6–2.3-fold). The pyrolysis analysis showed that some substances such as methanesulfonyl chloride, long-chain amides and esters, were only derived from water-saturated soil treated with SAPs, which might subsequently have negative impacts on the environment and associated agriculture.