Fabrication of mesoporous lignin-based biosorbent from rice straw and its application for heavy-metal-ion removal

Lignocellulosic biomass offers the most abundant renewable resource in replacing traditional fossil resources. However, it is still a major challenge to directly convert the lignin component into value-added materials. The availability of plentiful hydroxyl groups in lignin macromolecules and its unique three-dimensional structure make it an ideal precursor for mesoporous biosorbents. In this work, we reported an environmentally friendly and economically feasible method for the fabrication of mesoporous lignin-based biosorbent (MLBB) from lignocellulosic biomass through a SO₃ micro-thermal-explosion process, as a byproduct of microcrystalline cellulose. BET analysis reveal the average pore-size distribution of 5.50 nm, the average pore value of 0.35 cm³/g, and the specific surface area of 186 m²/g. The physicochemical properties of MLBB were studied by fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), attenuated-total-reflection fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and element analysis. These results showed that there are large amounts of sulfonic functional groups existing on the surface of this biosorbent. Pb(II) was used as a model heavy-metal-ion to demonstrate the technical feasibility for heavy-metal-ion removal. Considering that lignocellulosic biomass is a naturally abundant and renewable resource and SO₃ micro-thermal-explosion is a proven technique, this biosorbent can be easily produced at large scale and become a sustainable and reliable resource for wastewater treatment.     

日光温室夏季休闲期间的土壤管理对可溶性氮的影响

日光温室夏季休闲期间大水漫灌和高温闷棚是普遍的土壤处理措施,该过程灌水多、温度高,对氮素循环影响大.为了探明休闲期间土壤管理对氮素保持与损失的影响,通过田间试验揭示夏季休闲期间大水漫灌、高温闷棚对不同灌溉施肥模式(滴灌、漫灌)和不同有机物料还田处理(单施有机肥、有机肥配施小麦秸秆、有机肥配施玉米秸秆)土壤可溶性氮的影响.结果表明:作物收获后,滴灌和漫灌各处理平均w(矿质氮)分别为103.9和68.6 mg/kg,大水漫灌使滴灌0~30 cm土层w(矿质氮)显著降低30%,漫灌w(矿质氮)变化不大.日光温室夏季休闲期w(SON)(SON为可溶性有机氮)为16.3~69.1 mg/kg,SON相对含量为15%~48%.大水漫灌使滴灌和漫灌w(SON)分别显著增加2.9和2.5倍;高温闷棚使滴灌和漫灌w(SON)显著降低107.1和72.4 kg/hm2,降幅分别为41%和34%,同时w(矿质氮)分别显著增加117.9和126.7 kg/hm2,土壤氮素矿化速率分别为1.7和1.8 mg/(kg·d).与单施有机肥相比,长期有机肥配施玉米或小麦秸秆可显著增加滴灌w(矿质氮),但对w(SON)无影响.综上,休闲期间的土壤管理对土壤表层氮素含量的影响较大,其中大水漫灌容易造成滴灌残留氮素的大量损失,而随后的高温闷棚加速了SON的矿化.      

生物质基纳米HZO杂化材料的研制及其除磷特性

采用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化胺(CTA)对生物质秸秆进行胺基化改性获得St-N',通过正交试验确定其最佳合成条件为Na OH质量分数30%、CTA体积100 m L、反应温度80℃、反应时间3h.通过原位沉积法将纳米水合氧化锆(HZO)固载于St-N'内部,制备得到生物质基纳米HZO杂化材料St-N'-Zr.SEM、TEM、XRD与BET等技术表明纳米HZO已成功负载于StN'内部,以无定形为主,分布均匀,粒径为50~100 nm.批次吸附实验结果表明,St-N'-Zr吸附磷酸根符合Langmuir吸附等温模型,最大吸附量为33.90 mg·g-1;最佳吸附pH为1.8~6.0,可用于酸性水体除磷;强竞争离子体系中,磷去除率始终高于初始吸附量的70%,性能明显优于商用阴离子交换树脂D-201,吸附选择性良好.经10次吸附-解吸循环,再生性能良好,表明在水体磷污染深度治理领域具有一定应用潜力.     

村镇生活垃圾与秸秆混合焚烧过程中多环芳烃(PAHs)释放特征

为了解我国农村地区生活垃圾与玉米秸秆焚烧处置过程烟气中多环芳烃(PAHs)释放特征,对我国农村地区生活垃圾可燃组分以及生活垃圾与玉米秸秆混合焚烧组分在焚烧过程烟气中PAHs化合物释放特征进行分析,利用气相色谱-质谱仪(GC-MS)对样品中的16种PAHs进行分析,研究气态以及颗粒态PAHs的释放因子、环数比例、气固态分配以及排放特征值.结果表明气态PAHs排放因子为当垃圾与秸秆混合比例为1∶2时PAHs的总量最多,而颗粒态为当垃圾与秸秆混合比例为1∶3时PAHs的总量最多;气态PAHs主要集中于2～3环低环数化合物,颗粒态PAHs则主要以中低环数(3～4环)化合物为主,本研究为促进我国村镇生活垃圾处理与资源化运用提供理论依据.     

秸秆还田少免耕对冲积土微生物多样性及微生物碳氮的影响

土壤微生物是耕地质量的重要指标,为阐明秸秆还田少免耕对土壤质量的影响及其机理,在成都平原(温江)冲积水稻土区,开展了水稻–小麦/油菜轮作秸秆还田培肥定位试验(2003～2008年),在小麦生长季节,系统研究了土壤耕层微生物数量和微生物生物量的变化特征.结果表明,秸秆还田翻耕与秸秆还田免耕的土壤耕层微生物总量分别增加了51.7%、12.8%,土壤微生物数量增加主要来自土壤细菌数量的增加;从小麦全生育期看,在小麦分蘖期的增加幅度高于小麦播种期和小麦收获后,有利于促进小麦养分吸收与生长发育.秸秆还田少免耕显著增加了微生物生物量,秸秆还田翻耕和秸秆还田免耕处理土壤微生物碳总量分别比对照提高74.1%、25.8%,土壤微生物氮分别提高60.2%和12.1%.秸秆还田循环利用显著增加了土壤微生物数量和生物量,有利于土壤养分循环与转化,有利于提高土壤有机质含量并改善有机质质量,是耕地质量建设的重要途径.     

我国农村作物秸秆资源化调查研究

本文分析了全国秸杆资源化现状和存在问题，探讨秸秆的利用途径和开发价值，对合理开发利用全国的秸秆资源提出了初步建议。     

四川省秸秆综合利用困局及对策建议

以四川省为例,分析了秸秆综合利用中5个方面的问题,提出了相应的3点对策和建议。     

农业残留物燃烧温室气体排放清单研究:以江苏省为例

通过问卷调查确定了江苏省农业残留物在不同时间阶段(1990～1995、1996～2000、2001～2005和2006～2008年)作为生活燃料和田间直接燃烧的比例,利用燃烧炉模拟秸秆燃烧试验确定了6种农业残留物(水稻、小麦、玉米、油菜、棉花和大豆)燃烧产生的CO2、CO、CH4和N2O的排放因子;基于此,结合江苏省不...     

秸秆发电环保性能研究

文章阐述了国内外秸秆发电现状,并单独突出了江苏省秸秆发电情况。分析了秸秆发电过程中产生污染物的控制技术;通过秸秆与煤炭对比研究,同时结合国内秸秆电厂运行情况,对技术改造前后污染物排放情况作了对比分析,阐明了秸秆发电的环保性能,结果显示,CO2、SO2、烟尘、灰渣减排量可观。最后结合国内秸秆发电厂运行现状不乐观的情况,总结了秸秆发电实际运行中存在成本偏高、核心技术不成熟、灰渣利用等问题。     

睢宁县农作物秸秆综合利用的现状及对策

简述了睢宁县农作物秸秆综合利用现状,分析了焚烧或废弃农作物秸秆的原因和存在问题,阐述了农作物秸秆综合利用的途径,提出了推进秸秆综合利用的对策与建议。