碱性催化剂对农业废物液化产生生物油和气体的影响

采用热化学处理法对农业废物玉米秸秆和苹果渣进行处理,3种碱性物质Na2CO3、K2CO3和KOH作为催化剂,都能不同程度提高液化生物油收率、减少固体残渣收率.但碱性催化剂会降低气体收率,因而不适合作为以获得气体产物为目的的生物质气化试验的催化剂.就增加液化生物油收率方面而言,Na2CO3的催化效果最好,KOH催化效果次之,K2CO3的催化效果最差.     

蜈蚣草水热液化后处理及生物油改性

以典型砷超富集植物——蜈蚣草茎叶收获物为研究对象,开展了水热液化后处理及粗生物油改性实验研究。在粒度75μm、液固比6.7∶1、温度380℃、压强25 MPa条件下,对蜈蚣草进行水热液化后处理后,蜈蚣草茎叶中91.51%以上的重金属进入水溶液,68.56%的生物质转化为粗生物油。经GC-MS检测,粗生物油中有机物成分主要为苯环类23.79%、烷烃类13.96%、酯类20.75%、醇类3.10%、酮类25.11%、烯烃类7.19%;以正十二烷为溶剂,在温度150℃、时间2 h、氢压1.0 MPa以及钯碳催化剂5%的条件下对粗生物油进行催化加氢改性,得到的改性生物油含苯环类1.17%、烷烃类87.75%、酯类1.26%、醛酮类2.70%、烯烃类2.71%。经改性后,粗生物油中苯环类有机物大幅降低,烷烃类有机物大幅增长,热值由38.86 MJ·kg~(-1)提高到46.85 MJ·kg~(-1),有利于生物油的能源化利用。     

垂序商陆茎叶收获物“水热液化”脱除重金属及生物质转化

以超富集植物之一的垂序商陆茎叶收获物为对象,以实现其中有害金属高效分离及生物质转化为目标,开展了垂序商陆茎叶收获物"水热液化"后处理工艺研究,考察了"水热液化"工艺温度、固液比及催化剂等因素对垂序商陆茎叶中锰及其他有害金属分离和生物油转化的影响,优化了实验参数。结果表明,在粒度为200目(75μm)、液固比为13.3∶1、压强为23 MPa、温度为373℃、反应时间为30 min、催化剂为0.1 mol/L K2CO3条件下可将垂序商陆茎叶中97%以上的锰及其他有害金属分离到水溶液中,86.24%的生物质转化成粗生物油。生物油经GC-MS等测定表明其主要由11.64%的苯类、51.91%酮类、18.71%的苯酚、6.24%烯类、4.20%的醚类和8.0%的氨类及其他有机物,相对分子量分布为94~138,碳数分布为6~9,热值26.72 MJ/kg。     

生物质快速热裂解主要参数对生物油产率的影响

以松木木屑为原料,在自制的小型流化床上,开展了生物质热裂解温度、生物质粒径和进料速率对生物油产率的影响实验研究.结果表明,在热裂解温度分别为450、475、500、525和550℃条件下,当热裂解温度为500℃时,生物油产率最高,平均产率达到53.33%(质量百分比).反应温度越高,炭产量越低,不可冷凝气体产量越高,气体发热值越高;粒径＜1 mm的生物质其粒径对生物油产率影响不大;生物质进料速率增加时,生物油产率增加.本研究为生物能的利用提供了新的途径.     

生物质快速热裂解主要参数对生物油产率的影响

以松木木屑为原料,在自制的小型流化床上,开展了生物质热裂解温度、生物质粒径和进料速率对生物油产率的影响实验研究.结果表明,在热裂解温度分别为450、475、500、525和550℃条件下,当热裂解温度为500℃时,生物油产率最高,平均产率达到53.33%（质量百分比）.反应温度越高,炭产量越低,不可冷凝气体产量越高,气体发热值越高;粒径＜1 mm的生物质其粒径对生物油产率影响不大;生物质进料速率增加时,生物油产率增加.本研究为生物能的利用提供了新的途径.     

生物质对水体油污染吸附处理的研究进展

随着石油资源的开发与利用,水体油污染日益严重,寻求价廉、高效、环保的除油方法引起人们的关注,其中吸附法除油效率高,应用范围广,具有很好的发展前景。介绍了水体油污染现状、危害、处理方法,比较了不同类型吸油材料的吸油特性,提出生物质是兼具价廉、环保等多重优点的高效吸油材料。基于此,对生物质吸油材料的选择标准及除油影响因素进行了总结,介绍了常用的吸油机制微观分析方法,并对生物质除油的研究前景进行展望。     

生物炭吸附重金属的研究进展

生物炭是一种废弃物资源化利用的产物。作为新型环境功能材料,生物炭以其优良的环境效应和生态效应成为环境科学等学科研究的前沿热点。因其孔隙结构发达、比表面积巨大和独特的表面化学性质,对环境介质中的重金属离子有很强的吸附作用,进而影响了重金属离子的迁移与归宿。主要从生物炭的材料来源、吸附重金属离子的机制、影响因素以及对土壤中重金属生物有效性的影响等方面进行综述,并提出生物炭吸附重金属离子的未来研究方向。     

生物质废弃物催化裂解制备富氢燃气实验研究

由生物质废弃物催化裂解制取氢气是一种可再生的制氢方法,本研究采用2段加热管式反应器,前段装生物质,后段装催化剂,用以研究生物质催化裂解制取氢气的特性,并提出潜在氢产率的概念对生物质制氢的经济技术可行性进行深入的分析.测试的3种生物质废弃物为:松木粉、木质素和纤维素,测试温度为600～700℃.实验结果表明,加入催化剂后3种物料的产氢率从5.48～15.06g/kg增加到12.94～37.73g/kg;催化剂对潜在产氢率的影响较小,加入催化剂前后的变化范围为:36.25～98.86g/kg到37.40～116.98g/kg.生物质废弃物催化裂解产氢率与相同温度下空气-水蒸气气化的氢产率相当,实验结果证明,生物质废弃物催化裂解是一种有效的制氢方法.     

生物质炭对污染土壤中的镉生物有效性及阿特拉津消解的影响

通过室内土培实验,研究添加1%在300℃和700℃制备的甘蔗叶生物质炭(BCst-300、BCst-700)和蚕沙生物质炭(BCse-300、BCse-700)对复合污染土壤中镉生物有效性和阿特拉津消解的影响;从土壤p H值、阳离子交换量、有机碳和微生物生物量碳、氮的变化初步探讨添加生物质炭影响土壤镉生物有效性和阿特拉津消解的机理。研究表明,添加生物质炭显著降低了土壤镉的生物有效性,同时加快了阿特拉津的生物降解,培养结束(60 d)时,添加BCst-300、BCst-700、BCse-300和BCse-700土壤中有效镉含量分别比对照降低了23.03%、31.43%、47.84%和38.69%,阿特拉津消解率分别比对照提高了12.45%、7.85%、49.10%和40.76%,其中蚕沙生物质炭对降低土壤镉的有效性以及促进阿特拉津生物降解效果优于甘蔗叶生物质炭,且BCse-300的效果最为显著。相关性分析结果表明,土壤镉的生物有效性与土壤p H值和阳离子交换量呈极显著负相关性,说明提高土壤p H值和阳离子交换量是外源生物质炭降低土壤镉的生物有效性的重要机制;阿特拉津残留量与土壤p H值、阳离子交换量、微生物生物量碳、氮均呈极显著负相关性,表明生物质炭可以通过改变土壤p H值、阳离子交换量、微生物生物量碳、氮从而促进土壤中阿特拉津的降解。     

生物质废弃物催化裂解制备富氢燃气实验研究

由生物质废弃物催化裂解制取氢气是一种可再生的制氢方法，本研究采用2段加热管式反应器，前段装生物质，后段装催化剂，用以研究生物质催化裂解制取氢气的特性，并提出潜在氢产率的概念对生物质制氢的经济技术可行性进行深入的分析。测试的3种生物质废弃物为：松木粉、木质素和纤维素，测试温度为600～700℃。实验结果表明，加入催化剂后3种物料的产氢率从5．48～15．06g／kg增加到12．94～37．73g／kg；催化剂对潜在产氢率的影响较小，加入催化剂前后的变化范围为：36、25～98、86g／kg到37．40～116．98g／kg。生物质废弃物催化裂解产氢率与相同温度下空气-水蒸气气化的氢产率相当，实验结果证明，生物质废弃物催化裂解是一种有效的制氢方法。     

微藻在生物减排CO2中的应用

微藻是一类单细胞或简单多细胞的微生物,其生长快速,并能够高效地固定各种来源的CO2,包括大气和工厂排放废气中所含的CO2及溶解性的碳酸盐.CO2的固定、生物能源的制备及污水的处理相结合为目前CO2的减排提供了一种前景非常好的技术选择.论述了热化学转化法(湿式碳化、热解及直接液化)等微藻生物质制备生物能源方法的研究状况,并分析了利用微藻生物减排CO2与污水处理相结合的可能性及目前的研究进展.     

土壤重金属钝化材料生物炭的研究进展

原位钝化法作为一种快速有效的土壤重金属污染治理方法得到了广泛的应用。生物炭是由生物质在缺氧环境下热解而成的一种含碳材料,具有精细的孔隙结构、较大的比表面积和丰富的表面官能团,能够有效地钝化土壤中的重金属,降低其生物有效性,是一种应用前景广阔的钝化材料。综述了影响生物炭对土壤重金属钝化效果的主要因素、钝化机制以及生物炭的改性方法。寻找钝化持效性好的生物炭材料,深化研究生物炭与不同形态重金属的作用机制,有利于更好地将生物炭钝化材料应用于重金属污染土壤的修复。     

生物碳吸附重金属模型及机制研究进展

为进一步加深对生物碳吸附重金属模型及机制的研究,在生物质热裂解模型、纤维素热裂解模型及生物碳吸附重金属模型进行系统总结、提炼和分析的基础上,构筑起一整套相对完善的生物碳吸附重金属模型及机制体系。该体系可与地理信息系统(GIS)结合,实现生物碳对重金属吸附过程的动态模拟,从而为生物碳与重金属关系的研究提供参考。     

复合型炭化炉让垃圾变废为宝

由南京连岑环保实业有限公司研制的复合型炭化炉,在溧水点火成功。该炉利用反火技术,使城市垃圾、秸秆等农村废弃物迅速炭化,并产生可燃气,实现废弃物无害化、减量化、资源化的目的。中国每年产生2．5亿t垃圾,7．4亿t农村废弃物,如用该种炭化炉处理,每年可产出1万亿m^3清洁燃气和1亿t生物质炭,经济效益和环境效益可观。     

核桃壳生物炭小球对雌激素污染物的吸附机制

为探究生物炭小球对雌激素污染物的吸附机制,以农业废弃物核桃壳为原材料,在400℃下热解碳化制备生物炭,与黏土、碳酸氢钠、硅酸钠混合制备生物炭小球。采用ESEM观察、比表面积测定、红外光谱对其表面结构和组成进行表征,并将其用于对雌酮(E1)、雌二醇(E2)和雌三醇(E3)的吸附去除研究。分别考察了吸附时间、溶液pH、生物炭小球投加量以及雌激素初始浓度对吸附效果的影响,并通过颗粒内扩散、等温吸附、吸附动力学探讨其吸附机制。结果表明:生物炭小球对雌激素的吸附平衡时间为15 min;投加量为1 g、pH为5、初始浓度为2 500μg·L-1时平衡吸附量最大;颗粒内扩散模型研究结果表明吸附机制包括分配作用和表面吸附;准二级动力学可较好地描述生物炭小球对雌激素的吸附过程;生物炭小球对雌激素的吸附过程符合Freundlich等温吸附模型。所制备的生物炭小球对雌激素污染物具有较好的去除效果,在环境治理方面具有一定的应用前景。     

纤维素废弃物制取燃料乙醇

华东理工大学颜涌捷教授的团队,承担了国家863重大课题“纤维素废弃物制取燃料乙醇技术”,经过近20年的潜心努力研究,在生物质制取燃料乙醇的工艺上取得了较大进展。通过生化和热转化方法,以生物质水解和水解残渣综合利用的方法。提高原料的利用率,以生产液体燃料和副产化工产品的方法,提高其经济性,在国内首先建成以纤维素废弃物制取燃料乙醇的示范工程,达到年产600t的规模,涉及的关键技术和工艺,都具有自主知识产权,已经申请国家发明专利十多项,已通过了科技部的验收。中国石油短缺,生物质丰富,每年产生的秸秆就达7．2亿t,加上其他生物质,数量可观。     

稻草活性炭的成型及其对H_2S的吸附性能

为了开发出农业生物质废弃物合理利用的新途径,使粉末状活性炭产品利于实际运用中的运输,本文以生物质废弃物—稻草为原料,使用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为粘结剂制备出粉末状稻草活性炭(AC)并将其成型。探究了粘结剂浓度、AC/PVB的质量比和成型压力等对材料的强度以及吸附H_2S性能的影响,并利用SEM、FT-IR和XRD分析了活性炭的结构。研究发现:当成型压力为15 MPa、粘结剂浓度为4%、粘结剂与炭的质量比为1∶1时,成型活性炭对H_2S的吸附性能最好,吸附时间可达70 min,强度可以达到15 N·cm~(-2);结构分析显示制备出的成型稻草活性炭,具有规则排列的孔洞,PVB的加入对炭的表面官能团未产生明显的影响,但加入量过大则会使活性炭的孔堵塞,影响H_2S的吸附。     

尿素改性生物质炭吸附水中氨氮研究

利用尿素对小麦秸秆生物质炭进行改性,用于吸附水中氨氮。研究了尿素添加量、pH、改性生物质炭投加量、共存阳离子等因素对改性生物质炭吸附氨氮的影响,并研究了吸附的热力学和动力学机制。结果表明,1.00g未改性生物质炭中添加2.4g尿素时制备得到的改性生物质炭UBC-4对氨氮吸附能力最好,零电荷点相比改性前明显降低。处理20mL 60mg/L的氯化铵溶液,UBC-4最佳投加量为0.20g,最适pH为8。实际废水处理中应考虑Na+、Mg2+等共存阳离子对UBC-4吸附氨氮的竞争吸附作用。Langmuir方程能较好地拟合UBC-4对氨氮的吸附等温过程,准二级动力学模型能较好地描述其动力学过程。吸附为自发的吸热过程,主要机制是物理吸附。     

生物质废物催化热解特性及多因素优化实验

生物质废物催化热解所得生物油中富含多环芳烃(PAHs)污染物,但其分布特征及相应影响因素尚缺乏深入探讨。以Co_3O_4为催化剂,采用管式炉反应器在不同温度下热解水曲柳木屑制备生物油,并分析其化学组分和16种PAHs污染物分布特征。结果表明,生物油中以酚类化合物为主,而PAHs污染物的种类与含量均随反应温度的升高而增加,PAHs总含量从389.60μg·g~(-1)(400℃)攀升至105 435.12μg·g~(-1)(700℃)。同时,将CO_2引入热解气氛,利用Box-Benhnken曲面响应法对催化热解过程的多个工艺因素进行优化。结果显示,在热解温度为511℃、停留时间为12.7 min、热解气氛的CO_2/N_2比例为88/12时,生物油产率达到最大值,约45%。研究结果对生物质废物的高效、低污染资源化利用具有参考价值。     

利用农作物秸秆生产生物质“颗粒”燃料

利用农业的废弃物及各类秸秆或杂草，经粉碎、蒸汽搅拌，在一定的温度下进行挤压（压缩）、干燥等工序，制成生物质“颗粒”燃料，替代煤、石油等不可再生燃料，具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。