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.     

杉木根的干馏及干馏可燃气的组成

以杉木根为原料,通过干馏的方法制备干馏杉木精油,木醋液、木焦油、木炭及可燃气体。重点研究了不凝性可燃气体在不同温度区间的释放及气体中CO、CH4、H、CO2的组成,气体的热值及其变化。结果显示：150～260℃区间,不凝性气体的主要成分为CO2,其次为CO;260～490℃区间,CO2相对体积分数明显下降,而CH4明显上升,最高达到了26%,最终H2相对体积分数也达到了12%。得到的可燃气体的热值基本在6 281 kJ/m3以上,平均热值也达到 8 374 kJ/m3以上,是一种具有较高热值的清洁能源。干馏可同时得到干馏杉木精油、木醋液、焦油、木炭及不凝性可燃气,产率分别为9%、33.5%、5.5%、32.9%、15%,杉木根原料全部转化成了产品,无废弃,无排放,产品的总转化率达到了90%以上,实现了资源的综合利用,绿色环保。     

流化床系统参数对生物油产率的影响

为了进一步探明流化床系统参数对生物质热裂解产物生物油产率的影响规律而进行了热裂解液化试验。该研究以玉米秸秆为原料,采用山东理工大学研制的以氩气等离子体作为主热源的生物质快速热裂解液化流化床试验装置,以输入功率、氩气流量、压差和进料率为试验因子,生物油产率为试验指标,采用二次正交旋转组合的方法进行试验。并对试验结果利用Rada软件分析得出热裂解生物油产率的二次回归方程及该试验条件下生物油得最大产率的参数组合,即当输入功率为38.5 kW,氩气流量为2.0 m3/h,压差为200 mm,进料率为0.87kg/h时,最高生物油产率为58.45%。在试验条件下,可得压差和进料率是影响生物油产率的主要因素,而输入功率和氩气流量对其产率的影响相对较弱。     

三种中药渣的热解气化特性

该文采用热解气化方法,对含水率为25%左右的3种药渣（杞菊地黄丸、六味地黄丸、香砂养胃丸药渣）进行了气化试验,并与玉米秸秆做比较。结果表明,当过量空气系数为1.1时,三种药渣均具有良好的气化特性,燃气热值均达到5 300 kJ/m3以上,其中香砂养胃丸药渣的燃气热值达到5 460 kJ/m3。相较于玉米秸秆,药渣热解气化产生较多的焦油,过量空气系数为1.1时,3种药渣气化的焦油体积质量约为1 000 mg/m3,并随过量空气系数增加处于不断下降的趋势,证实了3种药渣具有良好的热解气化特性,为中药渣的资源化处理提供了一条新思路。     

流化床藻类生物质快速热裂解试验

为实现藻类生物质资源的综合利用,该文选取藻类生物质中的马尾藻进行热重分析,并在自行设计的小型流化床上进行快速热裂解试验,分别研究了马尾藻热解过程及热解产物的产率随温度的变化规律。结果表明,随着温度的升高,热解经历了3个阶段：预热解、快速热解、慢速热解,并且由于多糖、蛋白质等物质热稳定性的不同引起马尾藻在快速热解阶段出现两个失重峰。在快速热裂解试验中,选择450、500、550、600℃ 4个反应温度对马尾藻的热裂解规律进行了研究,主要考察了不同反应温度对热裂解产物收集率的影响。研究发现残炭的产率随着温度的升高而降低,而热解气的产率则随着温度的升高而升高,生物油的产率随温度变化先升高后降低,在550℃左右时产率最高,约为30.5%,这为马尾藻快速热裂解制油的推广与工业利用提供参考。     

Chemically and biologically activated biochars slow down urea hydrolysis and improve nitrogen use efficiency

Biochar is considered a potential technology to enhance chemical fertilizer use efficiency through intensification of the interactions between nutrients and the functional groups on biochar surfaces. However, little is known about how the application of activated biochars mixed with urea influences nitrogen(N) mineralization and crop performance in paddy fields. Here, a sawdust-derived fresh biochar (FBC)(ca. 400?C) was activated chemically with 15%hydrogen peroxide and biologically with a nutri...     

海藻热解生物油的成分分析

为了明确海藻热解生物油的主要成分及热解工况对成分的影响,对海藻生物质（条浒苔、马尾藻）不同工况下热解制得的生物油进行气相色谱质谱联用分析。海藻类生物油成分除了含氮化合物外,主要是一些烃类、酮类、醛类、醇类和酚类化合物,以及较大分子量的羧酸及其衍生物,并包含了少量呋喃、吡喃、吡啶等衍生物的杂环化合物。条浒苔油中羧酸及其衍生物（37.85%）和烃类物质（16.61%）较多,而马尾藻生物油中甾族（30.16%）和醇类化合物（24.81%）较多,也检测出油酸、棕榈酸酯和花生酸。不同工况下产生的生物油在组成成分上非常相似,只是相对含量有所不同。热解温度对海藻油组分分布起了重要作用,而载气流量对热解海藻油组分分布的影响不明显。试验结果还表明海藻油中含氮化合物的形成主要与蛋白质的分解有关。海藻生物油相对于陆上植物热解生物油优点为高含烃量,低含氧量。海藻热解制油工艺中温度应控制在500～600℃之间,能达到较佳产油率和油品。     

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。      

生物质热解油的化学组成及其研究进展

综述了生物质热解油的研究现状及应用前景,重点介绍了生物质热解油化学组成的分析方法,总述了生物质热解油的物化性质,进而归纳了几种常见生物质热解油,特别是城市污水污泥热解油、城市垃圾热解焦油、工业废油热解油、林业废料热解生物油和农作物热解油的化学组成及其性质;讨论了生物质热解油常见的改性办法,如催化加氢处理、沸石分子筛处理、催化裂解和乳化工艺的过程及其特点;展望了生物质热解油的研究前景,提出了相关建议。