玉米秸秆热复合预处理光合产氢研究

为解决因生物质秸秆降解能力差而导致秸秆转化为高品位能源的能量转化率低的问题,提出了生物质秸秆热复合预处理。采用单因素方法研究了常温静置、水浴加热、碱处理和热复合预处理4种方式的光合产氢效果及影响热复合预处理效果的因素。结果表明,热复合预处理的产氢效果最好,其产氢量和还原糖得率最大,其次是碱处理的体系,水浴加热随之,而常温静置预处理的产氢效果最差。对于玉米秸秆热复合预处理光合产氢,碱质量分数、水浴加热时间、秸秆颗粒度对产氢能力有不同程度的影响,其中碱质量分数0.75%~1%、水浴加热4 h、颗粒度80~96μm和超微粉碎的热复合预处理产氢效果较佳。     

玉米秸秆与牛粪预混联合发酵工艺研究

利用食草牲畜粪便牛粪中含有纤维素分解菌的特性,以及木质纤维素可被纤维素分解菌分解为可被光合产氢微生物利用的还原糖和小分子酸等物质的特点,以还原糖产量为参考指标,研究玉米秸秆与牛粪预混联合发酵过程中p H值、预处理时间、预处理温度和粒径等因素对纤维素分解菌的生长和还原糖产量的影响,并利用联合发酵糖化液进行光合生物制氢。结果表明,单因素分析下的最优工艺条件为:p H值6.0~7.0,预处理温度50℃,预处理时间7 d,玉米秸秆粒径0.097 mm。优化工艺条件下的发酵液产氢量最大,达498.67 m L,说明该技术可行。     

粒径和温度对玉米秸秆生物碳吸附锶的耦合影响

以玉米秸秆为原材料,在350℃下采用限氧裂解法制备了4种粒径的生物碳(BC-9.31、BC-20.26、BC-71.07、BC-101.90,数字代表样品的中值径,单位μm),对比研究了15℃、25℃、35℃、45℃下生物碳对锶的吸附行为,旨在阐明生物碳粒径和溶液温度对生物碳吸附锶的耦合影响。结果表明:生物碳粒径和溶液温度对等温吸附曲线的基本特征影响较小,Freundlich模型能较好地拟合吸附过程(R2=0.915~0.997,N=0.513~0.745);生物碳吸附锶是以熵驱动为主的物理吸附过程,熵变ΔS为75.66~99.43 J/(mol·K),焓变ΔH为18.18~25.84 k J/mol;生物碳对锶的吸附性能大体与溶液温度呈正相关,与颗粒粒径呈负相关,同时颗粒粒径与溶液温度存在耦合影响;生物碳粒径越小,锶吸附过程受温度影响越小;温度越高,锶吸附受粒径影响越小。     

玉米秸秆不同保质贮存方法的研究

为了降低玉米秸秆在贮存过程中微生物对其营养物质的消耗量及其木质纤维化程度,研究了玉米秸秆在冷藏及添加甲酸或乙二醇的贮存条件下,其p H值、可溶性糖(WSC)质量比、纤维素质量比、半纤维素质量比、木质素质量比的变化规律,分析不同处理方法的保质效果,并确定最佳保质贮存方法。结果表明,冷藏处理、添加甲酸或乙二醇均能在不同程度上降低玉米秸秆的营养物质消耗量,抑制其木质纤维化。乙二醇处理后的玉米秸秆,p H值迅速降低,其WSC质量比、半纤维素质量比、纤维素质量比和木质素质量比分别为9.56 g/100 g DM、14.12 g/100 g DM、34.60g/100 g DM和10.13 g/100 g DM,与不做任何物理或化学处理的保质方法(对照组)相比,WSC质量比、半纤维质量比分别提高了524.84%、35.77%,纤维素质量比、木质素质量比分别降低了9.03%、37.74%,保存了更多的营养物质,较大程度地降低了秸秆的木质纤维化程度,有利于后续水解处理和厌氧发酵。     

光合细菌利用废水分批产氢的影响因子实验研究

化石能源的日益枯竭,使得寻找清洁能源迫在眉睫,而氢能近来备受关注。文章重点研究了光合细菌利用废水分批生物制氢过程中氮源种类、氮源浓度、碳源浓度对产氢的影响。通过改变氮源种类、氮源浓度、碳源浓度来测定产氢量,最终来确定最佳的产氢条件。实验表明:不同氮源对光合产氢菌群产氢的影响并不是很明显,谷氨酸钠对光合细菌产氢量提供了最佳氮源,且当谷氨酸钠的浓度为2 g/L时,最佳产氢累积量为300 mL;碳源浓度越大,产氢效果越好。     

Fe(NO3)3催化乙酸预处理玉米秸秆的研究

采用Fe(NO3)3催化乙酸对玉米秸秆进行预处理,以提高水解反应的效率,考察了乙酸初始质量分数和预处理时间对玉米秸秆水解反应的影响。结果表明,Fe(NO3)3可有效提高乙酸预处理秸秆的水解率。当使用0.05 mol/L Fe(NO3)3催化5%乙酸预处理秸秆15min时,与单独乙酸预处理玉米秸秆相比,水解液中葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的质量浓度分别提高了110%、250%和10%,同时秸秆中半纤维素和纤维素的水解率分别提高了49%和14%;与单独0.05 mol/L Fe(NO3)3预处理玉米秸秆相比,水解液中相应的各单糖质量浓度分别提高了131%、68%和61%。随乙酸初始质量分数增加,水解反应中各产物的质量浓度均逐渐增加。乙酸初始质量分数从1%增加到5%,水解玉米秸秆15 min时,水解液中葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的质量浓度分别从8.67 g/L、11.68 g/L和3.19 g/L升高到11.86 g/L、13.78 g/L和3.23 g/L。延长预处理时间有利于秸秆的水解反应,但太长会导致玉米秸杆中半纤维素和纤维素的水解率增加变缓。当采用0.05 mol/L Fe(NO3)3催化5%乙酸时,预处理时间从15 min延长到60 min,半纤维素的水解率从74.7%逐渐升高到92.9%,而纤维素的水解率没有变化,稳定在26%。     

炭化小麦秸秆对水中氨氮吸附性能的研究

用直接炭化法制备了小麦秸秆吸附剂,并通过静态吸附试验研究了炭化小麦秸秆对氨氮的吸附性能和影响因素。结果表明:直接炭化法制备小麦秸秆吸附剂的最佳炭化温度为300℃;在试验的pH值范围内,pH=9时炭化小麦秸秆对氨氮的吸附去除最好;300℃时炭化小麦秸秆吸附不同质量浓度(ρ=30 mg/L、50 mg/L、100 mg/L)氨氮的动力学曲线符合准二级动力学模型,吸附常数k2分别为0.681 8g/(mg.min)、0.747 4 g/(mg.min)、1.025 0 g/(mg.min);直接炭化小麦秸秆吸附剂对氨氮吸附去除的最佳温度是30℃;不同温度下的吸附等温线可用Freundlich吸附等温方程进行拟合;由吸附热力学方程计算得到的等量吸附焓变ΔH>0,吸附自由能变ΔG<0,吸附熵变ΔS>0,表明炭化小麦秸秆对氨氮的吸附为吸热的和熵增加的自发过程,且属于物理吸附。     

油菜秸秆生物炭对水中氨氮的吸附性能及机理

以废弃油菜秸秆为原料,采用限氧热解法分别在450℃、550℃、650℃条件下制备油菜秸秆生物炭(Rape Straw Biochar, RSB)RSB₄₅₀、RSB₅₅₀、RSB₆₅₀,对其理化性质进行了表征,通过序批试验研究了3种RSB吸附水中氨氮的影响因素,并结合动力学、等温线、热力学分析探讨了其吸附机理。结果表明,RSB的碳化、芳香化程度随着热解温度的提升而增加,比表面积、总孔容、平均孔径也随之增大。当溶液初始pH值为8,氨氮初始质量浓度为30 mg/L,RSB₄₅₀、RSB₅₅₀、RSB₆₅₀投加质量分别为0.7 g、0.6 g、0.4 g时,经过210 min左右达到吸附平衡,氨氮去除率均超过95%。3种RSB对氨氮的吸附行为遵循准二级动力学模型和Langmuir等温线模型。ΔG^θ<0、ΔH^θ>0、ΔS^θ>0,表明吸附是自发、吸热、熵增推动的过程。吸附机理涉及静电...     

玉米叶吸附剂对水溶液中Pb2+的吸附性能研究

研究了玉米叶对水溶液中Pb2+的吸附性能,借助正交和单因素试验探讨各因素对吸附率的影响,利用红外光谱研究吸附机理,并采用Langmuir、Freundlich和Temkin模型对吸附数据进行拟合.结果表明:金属初始质量浓度和体系pH值是影响吸附的重要因素;玉米叶吸附铅离子的最佳pH值为5.0,金属质量浓度和吸附剂投加量最佳比值为80 mg/L:0.170 g,在25℃时玉米叶对铅离子的吸附较快,180min后达到吸附平衡;吸附数据更加符合Freundlich和Temkin等温吸附模型,由Langmuir等温吸附模型可知玉米叶最大吸附量为103.266mg/g,吉布斯自由能△Ge为负值,该过程吸热且自发进行.红外光谱分析表明,参与作用的官能团为羟基、羧基、酰胺或脂肪族C-x(x代表Cl、Br、I).     

粗磨粉碎对秸秆厌氧发酵产沼气的影响

通过对高效粗磨机粉碎秸秆(RS-HECGM)和传统的切割机粉碎秸秆(RS-CTM)在酸解处理、厌氧消化、能耗、粒径分布等方面的比较,探究高效粗磨机粉碎的优劣.与RS-CTM相比,RS-HECGM酸解后半纤维素降解率提高了13.23％.厌氧发酵后,RS-HECGM中纤维素和半纤维素的降解率分别达到58.85％、48.47％,比RS-CTM分别提高了23.58％、29.15％;累积产气量达到10 375 mL,产气率为0.3127 L/gVS,较RS-CTM分别提高了17.43％和16.21％.RS-CTM发酵体系的总固体质量分数由发酵前的6.03％下降至3.94％,而RS-HECGM发酵体系的总固体质量分数则降至3.27％.高效粗磨机的能耗为68.75 kW·h/t,虽较切割机高8.56％,但处理量却是切割机的2.67倍,为0.8 t/h.RS-HECGM粒径分布较为均匀,10 mm以下的稻草占总量的74.08％;而RS-CTM粒径较大,10 mm以下的稻草仅占总量的39.74％.使用10 L发酵罐验证,与添加RS-CTM的发酵体系相比,添加RS-HECGM的发酵体系在产气率提升19.01％的前提下,厌氧消化搅拌能耗降低了56％.     

纳米羟基磷灰石对小麦植物酶及土壤酶活性的影响研究

采用土培方式研究纳米羟基磷灰石(NHAP)在不同质量分数下,小麦幼苗植株中3种植物酶及3种土壤酶活性的变化,并探讨添加不同质量分数NHAP对植物及土壤的影响.研究结果表明,添加NHAP后在初期(第7 d)能显著(p＜0.05)提高土壤pH值,但随着培养时间的推移,在第21 d时,对照处理(CK)与添加不同质量分数NHAP的处理1(T1)、处理2(T2)、处理3(T3)各处理间差异不显著(p＞0.05).添加NHAP可提高植物超氧化物歧化酶(SOD)活性,处理21 d后,与CK相比,除T1处理外,T2、T3处理SOD酶活性均显著提高.添加NHAP降低可过氧化物酶(POD)活性,在21 d处理时,T3处理POD酶活性显著降低,而T1、T2处理不明显.与CK相比,添加NHAP对植物过氧化氢酶(CAT)酶活性影响不显著.添加NHAP能提高小麦根际土壤过氧化氢酶活性,在第21 d,T1、T2、T3处理的土壤中过氧化氢酶活性显著增强,比CK分别提高19.5％、29.0％、49.8％.小麦根际土壤脲酶活性随时间延长变化不同,前14 d随NHAP质量分数升高而增加,之后随NHAP质量分数升高变化不明显.施加NHAP对土壤碱性磷酸酶活性影响不明显.综合考虑NHAP对小麦植物酶活性及土壤酶活性的影响以及经济成本等因素,确定添加纳米羟基磷灰石的适宜质量分数为1％.     

浸渍液pH值对V-Mo/Ti脱硝催化剂性能的影响研究

为提升V-Mo/Ti催化剂的脱硝性能,在催化剂制备过程中调节浸渍工艺参数,制备了一系列不同浸渍液pH值的催化剂,采用XRD、N2-吸附脱附、拉曼光谱、UV-Vis、H2-TPR、NH3-TPD等手段对催化剂进行表征,考察了pH值的变化对催化剂物理化学性能的影响,采用固定床微型反应器对催化剂的脱硝性能进行评价。结果表明,降低浸渍液pH值,可以抑制催化剂上VOx物种的聚合,提升催化剂的还原性能,有利于提升催化剂的脱硝效率,降低脱硝反应过程中N2O生成量。同时,浸渍液pH值的变化,也会影响催化剂的酸性性能。当浸渍液pH值低于3.64时,催化剂酸性性能显著降低,造成催化剂脱硝性能降低;当浸渍液pH值控制在3.64时,催化剂的还原性能和酸性性能匹配较好,从而显示了较高的脱硝性能。     

外源水杨酸对Pb2+胁迫下玉米幼苗生理特性的影响

为了研究水杨酸对重金属胁迫下植物幼苗的缓解效应,以玉米叶片的叶绿素、游离脯氨酸、可溶性蛋白质量比和丙二醛(MDA)含量,以及过氧化物酶(POD)与超氧化物酶(SOD)活性为指标,采用水培法研究了不同质量浓度水杨酸对150 mg/L Pb2+胁迫下玉米幼苗生理特性的影响.结果表明,经30 mg/L水杨酸缓解后受迫玉米幼苗的根长、株高和根系活性明显增加,叶片的叶绿素、游离脯氨酸与可溶性蛋白质量比均明显提高,叶片的SOD与POD活性均高于对照组和各处理组,且叶片的MDA含量显著降低.外源水杨酸可通过正向调控植物物质与能量代谢,以及保护酶系统活性来维持细胞膜的稳定性,并有效减缓膜脂过氧化进程,缓解了Pb2+胁迫对玉米幼苗的毒害.     

集成系统动力学和清单算法的能源结构调整对碳排放影响研究——以四川省为例

能源消费结构变革是中国实现“双碳”目标的必由之路。利用清单算法对四川省7大部门15种能源消费的碳排放特征开展分析以明确关键排放源,基于系统动力学动态仿真优势搭建预测模型,结合自然演变规律和政策规划目标科学研判四川省“十四五”时期能源消费碳排放轨迹,并兼具省域全局和关键部门双重视角探讨能源消费结构调整的低碳路径。结果表明：(1)工业是能源消费碳排放的核心部门,交通运输业、居民生活的碳贡献也不容忽视。(2)四川省“以煤为主、油气相辅”的消费结构决定了煤品碳排放主导地位,各部门差异化运行机制导致能源消费碳排放结构的异质性特征。(3)从省域全局看,政府低碳管控的“有形之手”能够显著控制碳排放水平,但实施力度不足仍将造成较高水平历史累积,在长时间跨度内影响低碳转型进程。(4)从关键部门看,工业能源消费结构调整侧重点为原煤消费减量和整体节能降碳改造;交通运输业侧重点为运输工具装备低碳转型和清洁能源利用水平提升;居民生活侧重点为绿色出行等低碳生活方式普及。     

培养方式、外源物对混合菌群DDMY2脱色蒽醌染料RB19的影响

为寻找最佳培养条件及外源物强化蒽醌染料活性艳蓝19(RB19)的微生物脱色效果,同时探究最适外源物对微生物功能酶活性及群落结构的影响,以揭示其微观作用机制,以经茶叶渣驯化而来的混合菌群DDMY2为作用微生物,将其置于不同培养方式、不同外源物条件下(复合激活剂、不同氮源、碳源等)与RB19作用,并计算脱色率.通过酶活检测、高通量测序方法,研究在菌群DDMY2对RB19脱色过程中,复合激活剂A(Activator,A)对DDMY2主要功能酶活性和菌群结构的影响.结果表明,微氧条件下菌群DDMY2对RB19(200 mg/L)在72 h的脱色率达到80.25％,比富氧条件高36.37％.加入复合激活剂A能够有效提高脱色效率,且在初期促进作用明显,样品"DDMY2+A"在24 h的脱色率较样品DDMY2高出9.38％.酵母提取物为最佳外加氮源,而外加碳源对染料脱色效率无明显提升效果.同时,Mn2+和氧化还原介体ABTS(2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)与复合激活剂A联用可使脱色效率进一步提升约5.41％.RB19的脱色效率与菌群胞外偶氮还原酶、醌还原酶活性有关,加入复合激活剂A可显著提高细菌胞外偶氮还原酶活性.高通量测序结果显示,与未加复合激活剂A的混合菌群DDMY2相比,加入复合激活剂A对混合菌群DDMY2群落结构有明显地影响,可使得肠杆菌属、产碱菌属等功能微生物更好地进行富集.因此适合的外源物(如酵母提取物、Mn2+和氧化还原介体ABTS、复合激活剂A等)能够显著提升菌群DDMY2对RB19的脱色效率,其微观作用机制主要是通过提高菌群功能酶活性及富集优势功能菌属以提高其脱色效率,为强化蒽醌染料微生物脱色效果提供新思路.     

Cd和Cr(VI)单一及复合污染对鲫鱼组织过氧化物酶同工酶的影响

用聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法研究了Cd和Cr(VI)的单一及复合污染对鲫鱼组织过氧化物酶(POD)同工酶的影响.结果表明,随着Cd、Cr(VI)中毒浓度的升高,Cd对肝POD同工酶起激活作用,对肾、脑则起抑制作用;Cr(VI)对肝POD同工酶和肾POD同工酶起激活作用,对脑POD同工酶影响不明显;Cd、Cr(VI)复合污染则均显示出协同效应的趋势.另外,Cd、Cr(VI)对鲫鱼主要器官POD同工酶的影响具有组织差异性.