农作物秸秆资源化及开发利用途径

介绍了农作物秸秆的性能及利用途径,并提出了农作物秸秆资源化合理开发的几点建议。     

3种生物质炭对活性艳蓝KN-R的吸附简

选择由玉米秸秆、稻壳和稻草秸秆在825℃制成的生物质炭作为吸附剂,通过模拟实验,研究其对溶液中活性艳蓝KN-R的吸附特性,考察了pH值、时间、溶液初始浓度和生物质炭用量对吸附效果的影响。结果表明,当pH为2.0时,玉米秸秆炭和稻壳炭对活性艳蓝的吸附量均达到最大,而pH对稻草秸秆炭的影响不大;三者达到吸附平衡的时间分别为180、300和360 min,最大吸附量分别为114.05、54.60和68.19 mg/g。等温吸附过程可以用Langmuir方程来描述;动力学实验表明,吸附过程更符合拟二级动力学模型;热力学数据分析发现,吸附过程是自发进行的吸热过程。     

生态黏结剂甲醛释放量为零

湖北万华生态板业股份有限公司,自主研发了世界首套以农作物秸秆为原料的零污染生态板材生产线,并且实现连续化生产,标志着万华生态板业股份有限公司采用聚氨酯生态黏结剂生产的秸秆人造板,实现了从源头杜绝家居建材的甲醛污染,也为中国每年超过7亿t的农作物秸秆开辟了高值化利用的新途径。     

不同镉污染农田土壤上秸秆和炭化秸秆分解动态及其对土壤镉的吸附特征

通过温室土壤培养实验,研究不同镉污染农田土壤上不同的作物秸秆和炭化作物秸秆还田后的分解动态和还田秸秆材料对污染土壤中镉的吸附特征,探讨秸秆和炭化秸秆还田做为重金属镉污染农田土壤修复剂的可行性。实验结果表明,还田的油菜秸秆和玉米秸秆在2种镉污染水稻土壤上6个月分解了43％-65％,秸秆炭化后还田则很稳定,2种镉污染土壤上还田6个月时累计分解量小于5％。2种镉污染土壤上还田的秸秆和炭化秸秆随还田时间延长镉含量逐渐增加。模拟镉污染土壤上,相同时期油菜秸秆中镉含量显著高于玉米秸秆,油菜秸秆炭中镉含量显著高于玉米秸秆炭。在镉污染土壤上,还田的玉米秸秆、油菜秸秆、玉米秸秆炭和油菜秸秆炭对土壤镉的净吸附量相近,均小于1．1μg／g。在模拟镉污染土壤上还田的油菜秸秆和油莱秸秆炭对土壤镉净吸附量最高分别达到2．74μg／g和7．03μg／g,分别是玉米秸秆和玉米秸秆炭的2倍,且显著高于其在镉污染土壤上的净吸附量,具有高的吸附能力。     

生物质炭对溶液中Cd~(2+)的吸附

以玉米秸秆、稻壳在350~500℃制成的生物质炭作为吸附剂,研究其对溶液中Cd2+的吸附特性。通过模拟实验,考察了初始p H、生物质炭用量、吸附时间和Cd2+的起始浓度对吸附的影响。结果表明,2种生物质炭对Cd2+的吸附反应适应p H范围较宽(4.0~7.0);玉米秸秆炭和稻壳炭对Cd2+的吸附速度较快,分别在10和20 min时达到吸附平衡;玉米秸秆炭对溶液中Cd2+的吸附遵循Langmuir等温线模型,而稻壳炭对Cd2+的吸附遵循Freundlich等温线模型。在实验设定的条件下,玉米秸秆炭对溶液中Cd2+的吸附能力强于稻壳炭。     

藻渣添加对玉米秸秆厌氧发酵特征的影响

厌氧发酵是农业废弃物资源化的有效途径之一.将农业废弃物同其他富含氮元素的有机废物混合发酵能够有效地提高产气效率.以玉米秸秆为例,尝试利用藻渣作为添加剂,提高农业废弃物厌氧发酵的性能.实验主要研究了混合发酵比例对沼气产量、甲烷产量、沼渣沼液特征的影响.当玉米秸秆、藻渣和接种污泥的挥发性固体质量分数为10∶ 2∶2时,沼气产率最高可达421.0 mL/g,甲烷产率为218.7 mL/g.沼渣组分分析表明,纤维素和半纤维素降解效率分别为83.7％和68.4％,和对照相比纤维素的降解效率显著提高.结果表明,藻渣的添加能够有效地促进玉米秸秆厌氧发酵产甲烷过程.     

水稻秸秆炭及组合改良剂对石漠化地区土壤-玉米系统中重金属迁移特征影响

化学固定是重金属污染土壤修复及改良技术之一。通过盆栽实验,研究了水稻秸秆炭及其与石灰、磷酸盐组合改良剂对石漠化土壤-玉米体系中As、Zn和Pb 3种重金属迁移的影响,分析了玉米及土壤重金属含量、形态变化。结果表明,几种改良剂均显著促进了玉米生长,地上部分生物量:水稻秸秆炭石灰+水稻秸秆炭石灰秸秆磷酸盐+水稻秸秆炭磷酸盐对照。水稻秸秆炭、石灰及其组合均能够提高土壤pH值,抑制重金属向玉米地上部分迁移。添加改良剂后土壤中As的弱酸提取态和可还原态含量显著降低,均小于3 mg·kg~(-1)。水稻秸秆炭、秸秆与石灰及其组合均能够降低土壤中重金属提取态和还原态量,能够降低玉米籽粒中重金属的含量,但玉米籽实中Pb依然超标。     

农作物秸秆综合利用技术探讨

针对农作物秸秆焚烧的环境污染问题,提出综合利用秸秆,将秸秆通过造粒、挤出、模具成型、真空定型、牵引、定长等工艺,生产PVC木塑板,具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。     

滇中高原湖盆区农作物秸秆集中处理选址地理信息系统空间模拟研究——以星云湖盆区江川县为例

通过2016年江川县农作物的经济产量及草谷比系数估算得出秸秆产量,并结合2016年江川县第一次全国地理国情普查数据分析秸秆资源分布情况,基于地理信息系统(GIS)网络分析方法,采用最大化覆盖范围模型模拟出江川县6个秸秆集中处理位置,然后运用最小化阻抗模型实现再次优化布局。通过实地走访调查与实验分析,初步验证了6个集中收储位置的合理性,并同时获取实地运价标准,秸秆运输常用车辆类型、吨位、运价,分析各集中收储点的运输成本。结果表明:2016年江川县农作物经济产量、秸秆理论资源量、秸秆可收集量分别为425 230、122 512.80、87 798.08t;从收储规模和物流运输成本看,6个收储点的运输量总计为610 713.91km·t,运输成本总计为3 297 855.13元。研究方法与成果为将来实现农作物秸秆的规模化收集,存储位置选取及运输成本分析提供了重要参考依据。     

改性玉米秸秆炭和花生壳炭对溶液中Cd~(2+)的吸附

对玉米秸秆和花生壳炭化制备的生物炭,运用高锰酸钾进行改性,研究其对Cd~(2+)的吸附效果。通过批次吸附实验,考察了两种改性生物炭对Cd~(2+)吸附的初始浓度、pH值、接触时间等因素的影响。结果表明,在pH为6.0,Cd~(2+)浓度为100 mg·L~(-1),温度为20℃,吸附时间为12 h,吸附剂投加量为1.0 g·L~(-1)条件下,改性玉米秸秆炭和花生壳炭对Cd~(2+)的去除率分别为67.03%和46.10%,与未改性的生物炭相比,吸附率分别提高了3.8倍和6.2倍。改性玉米秸秆炭和花生壳炭对溶液中Cd~(2+)的吸附均符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,最大吸附量分别为68.97和55.55 mg·g-1。两种改性生物炭的吸附行为均符合准二级吸附动力学模型,说明其吸附以化学吸附为主。改性玉米秸秆炭和花生壳炭吸附Cd~(2+)后,可用NaOH溶液进行解吸,解吸4次后,对Cd~(2+)仍有较好的吸附效果,吸附量分别为31.40和24.10 mg·g~(-1)。这说明,高锰酸钾改性玉米秸秆炭和花生壳炭是一种吸附性能高且能够重复利用的去除溶液中Cd~(2+)的吸附材料。     

江苏省高淳地区磷酸活化生物质制炭的综合效益分析

磷酸热解制炭技术作为一种新型制炭技术,污染低,效率高,被广泛应用于实际生产,但尚未发现对该技术应用于农业生物质秸秆原料制炭的综合效益分析。在分析热解制炭技术现状的基础上,基于工程效益理论,采用动态评价方法、工程项目的风险与不确定性分析法,环境因子法,结合乡村社会学理论,以高淳地区为例,从经济、环境和社会3个层次以及定性、定量2个方面分析了生物质热解制炭的综合效益。研究结果表明:磷酸热解秸秆制炭技术的投资收益远大于风险,可行性高;不仅为当地每年创造241 504万元的经济收益,减少温室气体排放30 389.55 t,一氧化碳排放2 596.15 t,氮氧化物排放47.96 t,二氧化硫等有毒气体排放15.31 t,雾霾颗粒污染源4.60×1020个,有效提高环境效益,同时可以增加7.31万人就业,促进当地的生产变革。研究不仅从量化角度诠释了磷酸活化秸秆制炭技术的经济、环境、社会和可行性,并为生物质秸秆工业项目综合效益分析提供了一种新的科学评价与精确评估方法。     

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。     

玉米秸秆基改性生物质活性炭对Cd的吸附特性

以玉米秸秆为原料,制备了生物质活性炭(以下简称生物炭),用HNO_3、NaOH、沸水、四氢呋喃(THF)对其进行改性,并比较了不同生物炭对Cd的吸附特性,对沸水和THF滤液进行了光谱分析,结果显示:随着Cd初始浓度的增加,玉米秸秆基生物炭及改性产物对Cd的吸附量大体增强;Cd初始质量浓度超过25.0 mg/L时,吸附量表现为碱改性生物炭未改性生物炭THF改性生物炭沸水改性生物炭酸改性生物炭。NaOH通过改变玉米秸秆基生物炭表面官能团和元素构成,增强了其吸附能力。HNO_3使玉米秸秆基生物炭孔隙带正电荷,从而抑制了对Cd的吸附。沸水和THF从玉米秸秆基生物炭孔隙中溶出了有利于吸附反应的部分表面官能团,从而降低了其对Cd的吸附能力。随着Cd初始浓度增加,玉米秸秆基生物炭对Cd的吸附量大体增加,滤液pH大体降低。用玉米秸秆基生物炭处理污水中的Cd时,建议用碱改性法来提高其吸附能力。     

氯化锌法改性小麦秸秆制备生物碳质吸附剂及其对磷酸根的吸附效果

为实现农作物秸秆资源化,解决水体富营养化问题,将小麦秸秆化学改性成一种可以有效吸附水体中磷酸根的生物碳质吸附剂,重点考察了氯化锌法改性小麦秸秆制备生物碳质吸附剂的最佳工艺条件以及产品对水体中磷酸根的去除效果。结果表明,当氯化锌溶液质量浓度为250 g/L、浸渍比为2.2∶1、活化温度为600℃、活化时间为45 min时,所得的小麦秸秆生物碳质吸附剂的得率为37.85%,对磷酸根的去除率为99.33%。     

小麦秸秆对硝基苯的吸附能力研究

采用小麦秸秆处理硝基苯污水,通过吸附试验,利用紫外分光光度计,研究了小麦秸秆在不同条件下对吸附硝基苯性能的影响。结果表明,小麦秸秆对硝基苯的吸附,在82h后能达到90％的去除率;溶液的pH值在6～7之间有利于吸附。这为小麦秸秆的综合利用,提高农副产品的价值及解决环境污染提供了一条途径。     

牛粪与小麦秸秆混合高温堆肥的腐熟进程研究

通过研究牛粪与小麦秸秆混合高温堆肥的腐熟进程,寻求最佳的堆肥体积比,旨在为农业废弃物快速资源化利用提供科学依据。将牛粪与小麦秸秆分别按体积比10∶0、8∶2、6∶4、4∶6、2∶8混合,高温堆肥64d,研究各种处理下堆肥进程。结果表明,与纯牛粪高温堆肥相比,添加小麦秸秆可以加快堆肥升温速度,抑制高温堆肥前期pH的升高和氨气挥发,减少氮素损失,加速堆肥内有毒有害物质分解,加快C/N降低速率。其中牛粪和小麦秸秆以6∶4的体积比混合高温堆肥时效果最好,堆肥结束时有机质和速效氮下降幅度最小,分别为31.84%和18.18%,全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾的提高幅度最大,分别为15.86%、13.64%、9.42%、22.73%和29.30%。若以种子发芽指数80%作为堆肥腐熟的评价指标,牛粪和小麦秸秆按6∶4体积比混合高温堆肥43d即可腐熟,比纯牛粪腐熟提前了12d。综合判断,实际应用中牛粪与小麦秸秆按6∶4体积比进行高温堆肥较为适宜。     

小型秸秆气化炉的改造与应用

介绍了上吸式秸秆气化炉的原理、存在问题，及改造后的下吸式秸秆气化炉的原理、特点，并与液化气、煤等进行了效益分析比较，指出下吸式秸秆气化炉是当前农村的一种新的清洁能源设备。     

水稻秸秆生物炭对罗丹明B的吸附与降解

生物炭对污染物的吸附是生物炭环境效应研究的重要环节,而生物炭中的自由基对有机污染物降解行为的影响还没有得到应有的关注。以水稻秸秆为原材料,研究不同热解温度下制备的生物炭对罗丹明B的吸附和降解,通过荧光光谱法分析生物炭-罗丹明B体系反应前后上清液荧光光谱特性的变化来表征其中的降解现象。结果表明,在350℃和500℃生物炭-罗丹明B反应体系中,其上清液荧光光谱明显发生蓝移现象,表明该体系中存在着明显的降解现象。通过对这2个体系反应后生物炭固体颗粒的萃取来对降解作用进行定量分析,降解作用在这2个体系中所占的比例分别为28%和30%。水稻秸秆生物质炭对罗丹明B具有较好的吸附效果,Freundlich方程可以较好地描述水稻秸秆生物质炭对水中罗丹明B的吸附行为,固液比在3∶1 000时生物炭最大吸附量为3.33 mg·g-1。这表明在水稻秸秆生物炭-罗丹明B反应体系中,不仅存在吸附作用,还伴随降解作用。     

生物秸秆分解技术获突破

内蒙古自治区兴安盟农牧业高新技术研究所所长、国家科技进步特等奖获得者王善堂，依据作物秸秆形成生化反应的逆反应原理，用生物复合酶和载体协同作用，将秸秆大分子分解为小分子，直至降解为氨基酸和葡萄糖，从而被动物直接吸收。在该过程中，不仅纤维素、细胞壁、细胞间质分解为营养物，同时，细胞壁被破坏，细胞内营养释放，从而使秸秆饲料转化率大大提高。经分解后的秸秆饲料，不仅为牛羊等食草动物充分吸收，而且，为猪、鸡等食粮动物充分消化。这种只需加入酶催化活化分解剂，秸秆在常温下，经2h生化反应就能制成高营养的秸秆饲料，被专家高度评价，认为该技术具有突破性，     

磁性水滑石/生物炭复合材料的制备及其对水溶液中磷的吸附性能

以芦苇秸秆生物炭为基体,制备了磁性水滑石/生物炭复合材料(Fe3O4-Mg/Al-LDH/BC)。考察不同pH、Fe3O4-Mg/Al-LDH/BC投加量、初始磷浓度、吸附时间以及反应温度对Fe3O4-Mg/Al-LDH/BC吸附磷的影响。结果表明:Fe3O4-Mg/AlLDH/BC对磷的吸附符合准二级动力学模型和Freundlich模型,吸附过程是自发的吸热反应。在最佳的实验条件下(Fe3O4-Mg/Al-LDH/BC投加量为5.0g/L,磷初始质量浓度为20 mg/L,pH为6.0,温度为30℃,吸附时间为120 min),Fe3O4-Mg/AlLDH/BC对磷的去除率可达99.24%,该材料是一种新型高效的磷吸附材料。