玉米秸秆制备活性炭吸附剂新工艺
收稿日期:2010-02-11
基金项目:河南科技大学大学生研究训练计划项目(SPTP)资助
作者简介:陈亚伟(1989-),女,本科生。研究方向:污水处理工艺。
循环经济与清洁生产
玉米秸秆制备活性炭吸附剂新工艺
Study on New Technology of Preparing Activated Carbon
Adsorbents from Corn Sta lks
陈亚伟 苗 娟 魏学锋 张
张鹏超 于 勇
(河南科技大学化工与制药学院环境工程系 洛阳 471003)
摘要 以玉米秸秆为原料,采用化学活化法制备活性炭吸附剂,研究了料液比、添加剂用量、活化剂的浓度、活化时间、活化温度等工艺条件,探讨了浸泡时间和超声活化对产品收率和吸附性能的影响。结果表明:较佳的工艺条件为料液比1 2.5、活化剂浓度60%、添加剂用量6%、活化时间45min 、活化温度400 。超声浸泡可以大大缩短浸泡时间,明显提高产品的收率和吸附性能。制备出的吸附剂吸附性能优于商业活性炭,产品质量指标接近水质净化用活性炭标准。
关键词 玉米秸秆 活性炭 吸附剂 超声波
Abstract Taking cornstalk as raw material ,we prepared acti vated carbon by adopting chemical activated method.Some technologi cal condi tions were investigated such as the ratio of materials and solution,additives dosage,activator concen tration,activati on ti me,acti vation temperature.The results showed that op timum condi tions were material-to-solution ratio 1:2.5,addi tive concentration 60%,ac ti vator dosage 6%,time 45min and activation temperature 400 .Further more,we proposed the effects of soaking ti me on the product and found that ultrasound activation can significantly improve product yield and adsorption properties.The adsorption performance of self-regulating adsorbent is superior to commercial activated carbon,and product q uali ty index is close to the activated carbon standard for wa ter purification.
Key words Corn Stalks Activated Carbon Adsorbent Ultrasound
伴随一次性化石燃料资源的渐趋枯竭,生物质能源已成为世界各国普遍关注的话题。农作物秸秆作为生物质主要资源,储量十分丰富。据统计,近年来全国秸秆产量达10亿t/a 。然而利用率很低,除少数作为饲料外,大部分没有得到利用,在过去几年,很多采用田边露天焚烧的办法,不仅白白浪费了能源,也污染了大气,近两年政府采取监督禁燃,燃烧秸秆的现象得到控制,但仍未得到很好利用。因此,开发多种途径利用秸秆成为人们关注的热点。将玉米秸秆制成性能优良活性炭,不仅是对其本身的一种环保回收利用,更能推动其他的环保产业进展,是顺应社会可持续发展的正确途径 1-3 。
活性炭的制备方法大致分为3类:气体活化
法、化学活化法和化学物理活化法。气体活化法以消耗碳原子来形成孔隙结构,收率较低,活化时传热不均可能造成产品质量的不稳定,优点是活化温度高、设备投资大,但对环境无污染。化学活化法的工艺特点是活化温度低,可使炭化和活化在同一时间完成,易对产品的孔隙结构进行调整,可以形成尺寸更小的碳微晶和细小的孔隙结构,使得活性炭的孔隙结构更发达,吸附性能更好。且该法易操作、能耗小、可回收某些活化剂,同时炭的损失小、相对收率高。但其产品经过一定的洗涤步骤仍然残留部分化学活化剂,使得其应用受到了一定的限制。在实践中常常把这两种方法结合起来生产活性炭,称为化学物理活化法。如为了进一步增加孔径,把化学法生产出来的活性
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炭再用水蒸汽进行活化 4-9 。
本研究即在传统化学活化法的基础上引入超声技术,强化了预活化过程,提高收率的同时,也提高了产品的吸附性能。
1 试验部分
1.1 制备过程
本研究采用磷酸为活化剂、硫酸为添加剂,室温浸泡后,碳化活化制备活性炭。工艺流程如下,用干燥过的玉米秸秆作为原料,皮芯不分离粉碎至270 m以下,称取一定量粉碎过的玉米秸秆,然后加入一定量的活化剂和添加剂,室温下浸泡适当时间,然后一定温度下活化。将得到的产品水洗,调整pH,干燥,得到活性炭吸附剂。
1.2 工艺条件探讨
制备过程中的主要影响因素是活化剂的浓度、添加剂比例、活化时间、活化温度。试验以10g 原料为基准进行,得到的产品对50mL浓度为10 mg/L甲基橙,进行吸附试验,在464nm处用分光光度计测试甲基橙溶液的脱色率,来反映制备活性炭的吸附性能 10 。单因素试验,探讨试验条件下的最佳工艺参数。
1.2.1 料液比 在磷酸溶液浓度50%、添加剂(硫酸)6%、活化温度500 ,活化时间90min条件下,考查料液比对活性炭产品收率及吸附性能的影响,结果见表1。
表1 料液比对产品收率和吸附性能的影响
料液比产品收率/%脱色率/%
1:1.020.0276.52
1:1.529.1386.65
1:2.033.4690.47
1:2.535.1394.13
1:3.040.6293.23
随着料液比的增加,活性炭产品的收率和吸附能力都在增加。当料液比从1 1增加到1 1.5时,收率的增加速率较大;随着料液比的继续增加,产品收率仍在增加,但增加趋势较缓。说明活化剂量的增加有利于活化剂溶液对秸秆原料的充分浸渍,减少了挥发成分的生成,使更多的有机碳活化生成活性炭。从表1还可以看出,随着料液比的增加(即磷酸量的增加),有利于活性炭产品吸附能力的提高。料液比大于1 2.5后,活性炭的吸附能力有所降低。1.2.2 活化剂磷酸浓度 在料液比1 2.5、添加剂(硫酸)6%、活化温度400 、活化时间90min 条件下,考查活化剂磷酸溶液浓度对活性炭产品收率及吸附性能的影响,结果见表2。
表2 活化剂浓度对产品收率和吸附性能的影响活化剂浓度/%产品收率/%脱色率/%
4020.0293.34
5038.1394.31
6042.1494.85
7050.3494.77
由表2看出,产品的收率和吸附能力随着磷酸溶液的浓度增加而增加。说明活化剂量的增加有利于活性炭的生成。考虑到成本,取活化剂磷酸浓度为60%。
1.2.3 添加剂硫酸用量 在料液比1 2.5、磷酸浓度50%、活化温度400 、活化时间90min条件下,试验使用市售硫酸浓度为98%,考查硫酸添加剂加量对活性炭产品收率及吸附性能的影响,结果见表3。
表3 添加剂用量对产品收率和吸附性能的影响
添加剂量/%产品收率%脱色率/%
439.9292.35
638.1394.31
935.2694.85
1232.1895.64
由表3看出,随着添加剂(硫酸)添加量的增加,活性炭产品的收率下降,而吸附能力在增加。这是因为硫酸能对秸秆起到部分消化、分解的作用,减少了有机成分,降低了产品收率。硫酸作为添加剂又有助于磷酸分子向秸秆纤维之间渗透、扩散,导致更多活性位点的生成。综合考虑收率和脱色率因素,取合适的添加剂量为6%。
1.2.4 活化时间 在料液比1 2.5、磷酸浓度50%、添加剂(硫酸)6%、活化温度400 条件下,考查活化时间对活性炭产品收率及吸附性能的影响,结果见表4。
表4 活化时间对产品收率和吸附性能的影响活化时间/min产品收率/%脱色率/%
3049.3195.91
4540.2597.47
6038.1395.19
9030.3993.75
由表4看出,随着活化时间的延长,活性炭产
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品的收率和吸附能力都逐渐减少。可能是因为,随着活化时间的增加,过多的有机碳烧失,收率也就减少。活化时间延长也使得磷酸分子间聚合、缩合而导致产品微孔的收缩,减少了比表面积,使吸附能力也随着减少。故活化时间选择45min较合适。
1.2.5 活化温度 在料液比1 2.5、磷酸浓度50%、添加剂(硫酸)6%、活化时间60min条件下,考查活化温度对活性炭产品收率及吸附性能的影响,结果见表5。
表5 活化温度对产品收率和吸附性能的影响活化温度/ 产品收率/%脱色率/%
30042.5182.43
35043.8792.53
40038.1395.19
45028.8494.31
由表5可知,活化温度的升高使得活性炭产品的收率一直降低,而其吸附性能在300~400范围内一直在增加,达到400时候出现了拐点。可能是因为,随着活化温度的升高,正磷酸不断减少,缩合磷酸逐渐增加,并向延长键长的方向聚合,这种现象会引起炭结构的收缩,从而导致孔隙度的减少,吸附能力下降。并且活化温度的升高,使炭体烧失严重,减少了活性炭产品的生成,造成收率下降 11 。故选择活化温度为400 较合适1.3 工艺条件优化
1.3.1 试验最佳条件确定 根据单因素试验结果,并综合考虑活性炭产品的收率和吸附性能,得到本试验条件下的最佳工艺参数,即料液比1
2.5、活化剂浓度60%、添加剂量6%、活化时间45 min、活化温度400 。在该试验条件下进行三组重复试验,结果见表6。
表6 优化条件下的试验结果
序号产品收率/%脱色率/%
148.8595.23
248.5395.33
348.6695.26
1.3.2 浸泡时间对产品性能的影响 上述试验均在自然浸泡24h条件下进行,未见文献详细报道关于浸泡时间对产品的影响,因此本研究探讨了该因素对产品收率和吸附性能的影响。室温浸泡4、8、12、16、20、24h,改变浸泡时间,其它条件均按照最佳试验条件见图1
。
图1 不同浸泡时间对产品收率和吸附性能的影响
从图1看出,在其它试验条件不变时,产品的收率和吸附性能随浸泡时间的增加而增加,浸泡12h后,产品的收率达到48.35%,脱色率达到95.13%,继续延长时间没有明显提高。
1.3.3 超声下浸泡对产品性能的影响 由1.
2.2可知,浸泡过程影响产品的性能,故考虑浸泡过程在超声场中进行。其它试验条件不变,考查了在超声浸泡条件下,产品的收率和吸附性能见图2。
图2 超声浸泡对产品收率和吸附性能的影响
由图1和图2对比发现,超声浸泡可以大大缩短浸泡时间,浸泡120min后,产品的收率达到53.86%,较常规浸泡有明显提高,脱色率超过97%,也有所提高。可以得出,超声波条件可以明显提高产品的收率和吸附性能。
2 产品性能和经济分析
2.1 产品和市售活性炭吸附性能比较
分别称取粉碎过后经105 左右恒温干燥4h 的自制吸附剂和市售的活性炭粉末1.00g,装入两只干净的50mL的分液漏斗中(用等量的脱脂棉两端固定),制成动态吸附试验装置,用配置好的50mg/L的亚甲基蓝溶液,缓慢加入到分液漏斗中,观察流出液的颜色并定期测定吸光度见图3。
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图3 自制吸附剂和活性炭对亚甲基蓝的吸附性能对比由图3看出,在动态试验中,自制活性炭的最大吸附容量是1400m L,折算出对亚甲基蓝的吸附率为7.0mg/g,达到水质净化用活性炭二级标准 12 ,具有较好的吸附能力;对比可以看出,相比市售活性炭不仅在去除率还是最大吸附量上都有一定的优势。
自制活性炭吸附剂与市售活性炭吸附脱色性能存在差异,原因可以从活性炭的内部结构及理化性能指标方面得到解释。农业废弃物活性炭表面高低不平,有丰富和发达的蜂窝状孔隙结构,而市售商业活性炭结构致密均匀,孔洞结构较少,表面有被烧失的地方 13 。
2.2 产品指标测试结果
参照国标木质活性炭试验方法的标准,对自制吸附剂的产品指标进行了测定,见表7。
表7 产品质量指标测定结果
项目测定方法测定结果木质净水用活性炭二级标准强度/%GB/T12496.6-199977.9 0.3 85.0
表观密度/g mL-1GB/T12496.1-19990.36 0.020.32~0.47水分/%GB/T12496.4-19998.4 0.4 10.0
pH值GB/T12496.7-1999 6.85 0.056~11
灰分/%GB/T12496.3-1999 4.4 0.1 5.0
测试结果表明,自制的吸附剂质量指标接近木质净水用活性炭质量指标要求。只有强度指标小于要求值,分析原因是由于玉米秸秆在粉碎时芯和杆没有分离,芯的质地松软,使得制备出的吸附剂强度较小。后续的工作将针对提高其强度进行探讨。
3 结论
(1)以玉米秸秆为原料,采用自然浸泡-磷酸活化法制备活性炭是可行的。在试验室条件下,得出玉米秸秆制备活性炭的适宜条件为:料液比1 2.5、活化剂磷酸浓度为60%、添加剂硫酸为6%、活化温度为400 、活化时间为30min。
(2)制备的活性炭收率最高可达到48.85%,对甲基橙有优越的吸附能力;对亚甲基蓝的吸附性能优于市售活性炭,此法为玉米秸秆的综合利用提供了一条新途径。
(3)在制备工艺中使用超声技术强化浸泡,起到了预活化的作用,大大缩减浸泡时间,产品收率提高大约5%,产品的吸附性能有所提高。
(4)试验室工艺条件下得到的产品的质量指标,接近木质活性炭水质净化二级产品的质量要求,强度略低,具有一定应用前景。
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玉米秸秆还田项目标书
粮食生产经营服务能力提升项 目（玉米秸秆还田项目） 投标文件 采购文件编号：LYDZCG-2015-038 采购计划编号：ny2015054 项目编号：CSZFCG-2015-179 交易登记号：15CG0179 投标人：苍山县广大种植农机化服务专业合作社 二零一五年八月十三日
粮食生产经营服务能力提升项 目（玉米秸秆还田项目） 商务标函 采购文件编号：LYDZCG-2015-038 采购计划编号：ny2015054 项目编号：CSZFCG-2015-179 交易登记号：15CG0179 投标人：苍山县广大种植农机化服务专业合作社 二零一五年八月十三日
目录 （1）投标函 （2）法定代表人授权委托书 （3）报价一览表 （4）投标人基本情况表 （5）商务条款偏离表 （6）资格资质证明材料 a 投标人营业执照副本、税务登记证、组织机构代码复印件 b 投标人同类项目业绩一览表
1、投标函 临沂鼎正招标咨询有限公司： 经研究，我方决定参加兰陵县2015年现代农业示范区粮食生产经营服务能力提升项目（玉米秸秆秸秆还田项目）（项目编号：CSZFCG-2015-179）的询价采购活动并递交投标文件。为此，我方郑重声明以下诸点，并负法律责任： 1.我方完全理解和接受采购文件的一切规定和要求，按规定数量递交投标文件。 2.如果我方的投标文件被接受，我方将履行采购文件中规定的每一项要求，并按我方投标文件中的承诺，保证按期完成项目的实施。 3.我方理解，最低报价不是中标的唯一条件，你们有选择中标人的权利。 4.我方愿按《中华人民共和国合同法》履行自己的全部责任。 5.我方同意按采购文件要求交纳投标保证金，遵守贵机构对本次项目所做的有关规定。 6.我方投标文件的有效期为投标截止时间起90天。 7.我方若未成为中标人，贵机构有权不做任何解释。 8.我方与本此投标有关的一切正式往来通讯请寄： 地址：卞庄镇西哨三村电话：传真： 开户单位：苍山县广大种植农机化服务专业合作社 开户银行： 账号： 投标人（盖章）： 法定代表人或全权代表（签字或盖章）： 日期： 2015年 08 月 13 日
改性玉米秸秆制备农用保水剂及其性能研究
改性玉米秸秆制备农用保水剂及其性能研究 苗永刚，刘作新，尹光华，王振营 摘要：为了研究环保高分子，本次试验通过化学方法将麦秸秆制备为材料。同时高吸水凝胶的合成是通过麦秸秆（CMPWS）和丙烯酸(AA)水溶液化学修饰。影响因素如：AA对CMPWS的质量比，引发剂和交联剂的用量、温度和中和度对高吸水性树脂吸收能力的影响分析。另外,通过红外光谱和热失重分析表明高吸水性树脂达到预期聚合结构和良好的热稳定性。该材料的形态特征是由SEM 图像表征的。制得的树脂的吸收性能为吸蒸馏水417g/g,吸生理盐水45g/g. 关键词：吸水共聚物；溶胀比；活化剂；网状结构 1．简介 保水剂又称高吸水性树脂，是一种由具有化学亲水基团的有机碳链相互交联形成的三维网状树脂胶体。它能够吸收几十到几千倍自重的水分而变成水凝胶，在一定压力下水凝胶中的水分也不容易释放出来。新型保水剂制备多采用天然材料，如淀粉、纤维和多糖类物质，新型保水剂胶体因为具有高亲水性，低毒和可生物降解性能而备受青睐。但是，如果保水剂应用于农业，要求保水剂具备较好的吸保水性能，生产成本低廉，并且具有良好的生物兼容性，这仍然是一项难题。 目前，玉米秸秆被当作农业废弃物焚烧，不仅污染环境，而且造成了生物资源浪费。但是。玉米秸秆中含有40％～60％的纤维素、半纤维素和木质素类天然长碳链高分子物质。其中，纤维和部分半纤维成分经化学改性后可以作为接枝交联的骨架材料加以利用。羧甲基纤维素钠和羧甲基半纤维素钠碳链在引发剂和交联剂作用下，能够与丙烯酸单体交联聚合形成有利于水分吸收贮存的网状胶体。同时，原料和配剂用量和反应温度会对保水剂的性质产生影响。本项研究以玉米秸秆为原料，通过化学方法加以处理，改性并分离玉米秸秆中天然纤维，与丙烯酸单体交联聚合研制新型农用保水剂，并考察了影响其吸水性能因素，降低保水剂生产成本，提高保水剂吸水性能并避免环境污染。 2．材料与方法 2．1原料及仪器 试剂与原料：丙烯酸(AA)，化学纯。中国天津克密欧化工厂，使用前减压蒸馏；过硫酸铵(APS)，优级纯，中国西安化学试剂厂，使用前在水溶液中重结晶；N，N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)，化学纯，上海化学试剂厂；玉米秸秆。 主要仪器：旋转蒸发仪、Nicolet傅立叶红外光谱仪、DXS-10A扫描电镜等。2．2新型保水剂的制备 前处理：剪碎玉米秸秆后水洗，80℃烘干8小时去除水分，粉碎、过筛为0.32mm2、浸人浓碱2000ML，20％氢氧化钠溶液搅拌均匀，30℃搅拌45 min。向溶液中加入一定量75％乙醇溶液。后加入定量氯乙酸，80℃下反应4．5 h，95％乙醇过滤、水洗待用。滤渣转移到15％氢氧化钠溶液的烧杯中，然后混入由氯乙酸和正搅拌，水浴加热70℃，1小时。在此之后，用75％乙醇溶液洗涤混合溶液，然后将化学修饰后的小麦粉秸秆（CMPWS）干燥。 2. 3聚丙烯酸-CMPWS超强吸水复合材料的制备 不同配方的一系列样品：不同分量的小麦秸秆粉（CMPWS），N，N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)，过硫酸氨（APS）与丙烯酸（AA）以及不同程度的中和度有以下制备程序：将处理后的秸秆(MPCS)放入有30毫升水溶液的500毫升
秸秆综合利用创业计划书
创业计划书
1.企业名称：秸秆综合利用有限责任公司 （生物颗粒能源、玉米秸秆穣颗粒饲料）2.背景 2.1 公司确定产品的缘由 2.1.1.产品主力军—生物能源（颗粒燃料） 生物质能仅次于煤炭、石油和天然气，居于世界能源消费总量第4位。据专家预测，生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的重要组成部分，到下世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总燃料消耗的40%以上。由于生物质替代燃料具有无染污、可再生等显著特点，因此日益受到各国的重视。随着我国经济的不断发展，能源短缺问题显得日益严重，为了解决能源危机、减轻环境污染、保护生态环境，开发利用生物质能显得尤为重要。 目前，生物能源技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一，受到世界各国政府与科学家的关注。许多国家都制定了相应开发研究计划：如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场等，其中生物能源的开发利用占有相当大的份额。国外很多生物能源技术和装置已经达到商业化应用程度，同其他生物质能源技术相比较，生物质颗粒燃料技术更容易实现大规模生产和使用。使用生物能源颗粒的方便程度可与燃气、燃油等能源媲美。以美国、瑞典和奥地
利等国为例，生物能源的应用规模，分别占该国一次性能源消耗量的4%、16%和10%；在美国，生物能源发电的总装机容量已超过1万MW，单机容量达10～25MW；在欧美，针对一般居民家用的生物质颗粒燃料及配套的高效清洁燃烧取暖炉灶已非常普及。 我国也十分重视生物能源的开发和利用。20世纪80年代以来，我国政府一直将生物质能源利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目，开展了生物质能利用新技术的研究和开发，使生物质能技术有了进一步提高。但我国生物质能的利用研究主要集中在大中型畜禽场沼气工程技术、秸秆气化集中供气技术和垃圾填埋发电技术等项目，对于生物质能颗粒燃料产品的生产加工与直接燃烧利用的研究还刚刚起步。国内部分高校和科研机构开展了生物质颗粒成型技术的研究，取得了一定成绩。但是，生物质能源颗粒产品在我国推广应用还很少。 秸秆固化成型法与其它方法生产生物质能相比较，具有生产工艺、设备简单，易于操作，生产设备对各种原料的适应性强及固化成型的燃料便于贮运（可长时间存贮和长途运输）和易于实现产业化生产和大规模使用等特点。另外，对现有燃烧设备，包括锅炉、炉灶等，经简单改造即可使用。成型燃料使用起来方便，在广大农村有传统的使用习惯，成型燃料也易于被老百姓所接受。目前，我国采用的生物质固化成型燃料的形状主要有棒状、块状和颗粒状。这几种形状燃料的加工方法均为传统生产方法，普遍存在着设备能耗过高、磨损严重和使用寿命短等问题。本项目所应用的生物质颗粒燃料加工工艺及方
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玉米秸秆直接粉碎翻压还田技术要点 越 一玉米秸秆富含氮,磷,钾,钙,镁, 王硫和丰富的腐植酸,有机质等,是较好的 . 1/肥源之一.秸秆还田是一项有效的培肥地 /l\力措施,能加速生土熟化,提高土壤有机 质含量,改善土壤理化性状和生物性状, .一提高土壤中水,肥,气,热的综合作用, :+达到用地养地两结合之效. I秸秆还田主要有以下几种方式:直接 且还田,堆沤还田,过腹还田等.近年来, 盘在南阳市应用面积较大的是秸秆直接粉碎 丁文翻压还田.但是,实施秸秆直接粉碎翻压 半还田后,常因翻压量过大,土壤水分不适, "施氮肥不够,翻压质量不好等原因,影响 铂华出苗,引起烧苗,病虫害加重等现象,甚 1至造成减产等.为了克服秸秆还田的盲目 ,崮性,避免这些问题的发生,应注意掌握以 f1一下技术要点: 一二1保证秸秆粉碎质量 推广玉米秸秆"厘米级"粉碎直接还 ～ 田技术.即玉米秸秆粉碎的长度应低于 H-I10cm,最好为6～8cm.一般用玉米秸秆 -I还田机打2遍即可,否则会引起耕翻时覆
;i:盖不严,不利于腐烂等. —_:-2掌握科学的翻压时间 /l\试验研究表明,秸秆腐解必须具备一 亘五定的环境因素,土壤水分含量的过多过少 ■和温度的过高过低,都会对微生物活动产 生不利影响,不利于秸秆的腐解.当土壤 含水量在田间持水量的6O%～70%时最适 宜秸秆的腐解.温度的高低不仅影响微生物群体的组成,活性,也影响土壤酶的活动,甚至使土壤中 酶失去活性.28℃～35℃范围内,秸秆有最大的 分解率.因此,秸秆直接翻压还田的时间应越早越好,建议在秋收后立即进行.第一,这一时期气温 较高,并且玉米秸秆仍有较高的含水量,秸秆养分含量也较高,收获后及早翻耕深埋利于迅速腐解, 利于保墒.第二,新鲜秸秆在腐熟过程中会产生各种有机酸,对作物根系有毒害作用,往往抑制种子发芽和前期生长.尽早翻压,以尽可能减轻对下茬作物的负面影响.在酸性和透气性差的土壤中进行秸秆直接翻压还田时,应施入适量的石灰,以30～40kg/亩为宜. 3增施速效氮肥 玉米属禾本科作物,碳氮比值较大,一般为 60～100:1,秸秆直接还田后土壤中碳素物质陡增,引起微生物大量繁殖.微生物要生存活动必须? 46? 要求环境有适宜的碳氮比,以25:l为宜,微生物 分解碳素,自身必须吸取一定的氮营养,若不及时增施氮肥,就容易把下茬农作物所需的土壤氮素夺
玉米秸秆工艺流程图
产品生产工艺及操作规程 1、玉米青贮利用工艺流程 玉米青贮是通过对腊熟期的玉米贮于青贮池压实密封贮藏。即：将腊熟期玉米通过青贮收获机械一次性完成摘穗、秸秆切碎、收集，或人工收获后将青玉米秸秆铡碎至1～1.50厘米长，其含水量一般为67%～75%，即以手捏原料，指缝中有水珠渗出但不往下滴，即刻装入塑料袋或池中，压实排除空气以防霉菌繁殖，然后密封保存，40～50天即可饲喂。整株玉米青贮技术路线： 2、秸秆黄贮工艺流程 秸秆的主要成分是半纤维素、纤维素和木质素。半纤维素和纤维素可以被草食家畜消化利用，木质素则不能。而秸秆中的纤维素和半纤维素有一部分同不能消化的木质素紧紧地结合在一起，阻碍牲畜消化吸收。黄贮的作用就是在于切断这种联系，把秸秆中可利用的营养解放出来。黄贮法的目前常用的处理剂为食盐。将其均匀地扩散到秸秆的各部位，它首先溶解在秸秆含有的水中，形成碱性的氢氧化铵，中和秸秆中的酸，使其纤维素、木质素分解，细胞壁膨松，易于动物消化；当其与秸秆中的有机物发生化学变化时，形成铵盐，铵盐被分解成铵。被动物瘤胃微生青贮添加剂 水：60% PH(3.2～4.2) 腊熟期整株玉米原料 揉搓、铡短 （1.5～2cm ） 填装 压实 密封 发酵 贮存 出售
物利用，同时与碳、氧、硫等元素合成氨基酸，进而形成菌体蛋白。玉米秸秆黄贮技术路线： 3、秸秆打包加工工艺流程 秸秆打包加工是将铡断粉碎的玉米秸秆，通过压缩的方式压成块状，表面用聚乙烯袋封装。其特点是易于存放、保存时间长，适合远距离运输。其生产过程为： 4、秸秆揉搓工艺流程 近几年发展起来的秸秆揉搓加工技术是一种理想的秸秆物理处理方法，就是应用柔碎机对秸秆的精绌加工，使之成为柔软的丝状物，其质地松软，能提高牲畜的适口性、采食率和消化率。秸秆饲料的物理处理既可作为一种直接饲喂加工技术使用，又是其它秸秆饲料加工技术的基础，一般的秸秆饲料精加工和深加工都是以此为基础。其生产过程为： 出售 贮存 发酵 密封 密封 打捆或堆垛 收获秸杆 注液尿素水溶液等 装袋 压块打包 搅拌 添加食盐 铡碎 揉搓 晾干 收获 秸杆 贮存 打捆 铡断 揉搓 玉米秸秆
玉米秸秆粉碎机设计
摘要 保护性耕作是国际农业技术发展的重要趋势，秸秆还田技术是机械化保护性耕作中关键的一项技术。使用机械化秸秆还田技术可以有效地解决农忙期间争农时、争劳力的矛盾，有力推动秸秆还田的农业全程机械化进程，避免由于焚烧秸秆产生的环境污染。本着一机多用、降低生产成本的原则，研制了既能满足玉米秸秆、又能单独实现旋耕作业的新型玉米秸秆还田机。 (1)在对秸秆粉碎及灭茬基本理论分析的基础上，提出多功能玉米秸秆还田机总体结构设计方案。采用卧式结构，主要由悬挂装置、变速箱、秸秆粉碎机构、等组成。拖拉机输出动力经万向节传递给变速箱，变速箱一轴经齿轮、链轮两级增速后，带动粉碎刀辊工作。 (2)设计了新型变速箱，实现了秸秆粉碎的作业，结构简单，一机多用。主要由锥齿轮传动等组成。利用从动齿轮的离合来实现粉碎、旋耕动力的分离与结合，从而分别完成秸秆粉碎与旋耕单项作业，实现一机多用之功能。 关键词: 变速箱；方案设计；甩刀；结构及工作原理
Abseract The protection cultivation is the most important international agricultural technology development tendency. The smashed straw technology is one essential technology of the mechanized protection cultivation. Using smashed straw machines call effectively solve the problems that striving for time and during the busying farming time，and Can make the agricultural entire mechanization come truth. It also call avoid environment pollution caused by straw setting on fire. According to multi-function and reducing production cost, (1)On the basic of studying the elementary theory of smashing straw，the integral structure design plan of multi-function machine was introduced. The machine is mainly composed of system，gearbox，mission system，stalk-soil returning roller, rotary tiller roller, and depth limit roller. Power is transmitted from the tracto r shaft to the power output gearbox. One shaft of the gearbox is acceleratedby both bevel gears and strap transmission. And then it drives the stalk—smashing knives revolving quickly. Another is moved by the bevel gears and strap wheel to drive the rotary tiller working. (2)The innovative point is the design of new gearbox，which has realized the composite work or work of smashing straw，stubble and rotary tillage for the first time. It makes one machine has two uses. the gearbox is mainly composed of bevel gears，poking fork，clutch，and bearings. Using the separation or union between the clutch and gears，the separation or union of the power can be realized. So，the machine call choose smashed straw work or rotary tillage work. And the intension of bevel gears, belts，axes are checked. Keywords:gearbox；smashed straw ；Structures and worki
秸 秆 生 物 炭 吸 附 土 壤 中 重 金 属 的 研 究
秸秆生物炭吸附土壤中重金属的研究 祖科吉李万海* （环境科学与工程系，环境1401） 摘要：玉米秸秆为原料，在350℃和700℃热解温度下分别制备两种生物炭（BC350和BC700），通过等温吸附实验、初始pH、不同粒径对玉米秸秆生物炭对Cd2+吸附影响。根据吸附结果，选BC700做吸附动力学试验。通过实验室模拟污染土壤添加生物炭，探究其对污染土壤中有效态Cd2+和水溶态Cd2+的影响，以及施入生物炭后对土壤pH的影响。结果表明：Langmuir 方程和Freundlich方程，两个方程均能较好的拟合，Langmuir方程能更好地拟合两种生物碳对Cd2+的吸附等温过程，其最大吸附量分别为34.22 mg·g -1和54.29 mg·g-1。BC700对Cd2+吸附过程更符合准二级动力学方程，对Cd2+的吸附效果更佳。初始pH对Cd2+的吸附影响较大，当pH=5时，吸附量最大为30.45mg·g -1，生物炭粒径对Cd2+的吸附影响较小。以土壤重量的0.05%，0.25%，0.5%，1%的量分别单个施入生物炭BC700，培养20d后，共4个处理同CK相比土壤pH0.24-0.32个单位值，土壤有效态Cd2+含量下降10.21 %-18.21%，土壤水溶态Cd2+下降13.3 %-40%。 关键词：生物炭；镉污染土壤；吸附量 近年来，由于玉米秸秆农业废弃物资源化利用处理比较困难。生物炭制备原料包括农业废弃物，工业和城市产生的有机固体废弃物等，制备秸秆生物炭可以改善此类问题。生物炭由于具有表面积大，呈现碱性，含有丰富的有机官能团和无机灰分等特点，生物炭在重金属修复方面的研究逐渐增多[1-2]。 重金属Cd的环境风险大，具有潜在的“三致”效应。Cd去除方法包括物理吸附、化学沉淀和生物修复等。由于具有简单，见效快等特点，吸附法被广泛的应用到处理重金属Cd中，然而，常用的商用活性炭的成本较高。因此，具备较高经济效益的吸附剂成为研究的重点[3-4]。其超标点位占全国土壤调查点位的7%[5]。当植物体中Cd的含量达到5-10ug·g-1（干质量）及会引起生物体毒性效应，到来严重的农产品安全问题[6]。Cd污染不仅会降低农作物产量和品质，还会影响土壤养分循环，导致土壤退化。 本研究以实验室模拟污染农田土壤为供试土壤，通过添加不同量的玉米秸秆生物炭，探究其对Cd污染土壤的影响（pH、有效态Cd2+含量、水溶态Cd2+含量等），以期将秸秆生物炭应用到龙潭川重金属污染原为钝化修复中，提供理论依据。本实验烧制的生物炭灰分多，产量低，但对土壤pH提高幅度较大，烧制过程中没有添加改性剂，无需处置可直接施入土壤，对土壤环境无有害影响。 1材料与方法 1.1 供试生物炭与土壤 首先收集废弃的玉米秸秆(玉米秸秆取自吉林化工学院后山农田）。生物炭的制备采用缺氧低温热解法，先将玉米秸秆用剁段，然后玉米秸秆用去离子蒸馏水洗净后放入105℃烘箱中烘干7h，用粉碎机粉碎后过80目筛保存，以备生物炭烧制使用。然后将粉碎后的秸秆放入坩埚压实，放入预热后的马弗炉，以升温速率10℃/min，并在目标温度350℃和700℃下处理2h，得到不同热解温度下的生物炭制品（分别为BC350和BC700）。冷却后，研磨过作者：祖科吉（Zukeji），男，吉林吉林，环境科学与工程本科生，E-mail:1132335448@https://www.360docs.net/doc/a42119949.html, *通讯作者：李万海（Liwanhai），男，吉林吉林，教授，主要从事污染源治理及解析的研究方向， E-mail：12532272507@https://www.360docs.net/doc/a42119949.html,
玉米秸秆综合利用现状及建议
玉米秸秆综合利用现状及建议 摘要：根据临夏州玉米生产情况和秸秆利用现状及秸秆利用中存在的问题，提出玉米秸秆综合利用的建议：一是加强宣传引导，提高思想认识；二是大力发展草食型畜牧业；三是出台优惠政策和奖励机制；四是加强技术开发与研究。 关键词：秸秆；现状；建议 临夏回族自治州是一个以农业为主的少数民族地区，主要种植的农作物有玉米、马铃薯、小麦、蚕豆、油菜等。其中玉米是我州的主要粮食作物之一，在全州粮食生产、保证粮食安全中占有重要地位。玉米是高产之王、饲料之王，2006年全州种植面积3.33万hm2，近年来随着全膜双垄沟播技术的推广应用，玉米种植面积迅速扩大，种植区域主要由光、热、水、肥条件较好的川塬灌区向干旱、半干旱地区发展，2010年种植面积达4.67万hm2，产玉米500～800 kg/667 m2，产秸秆3 000 kg/667 m2以上。玉米生产不仅保证了我州的粮食安全，而且为畜牧业提供了大量的精饲料和粗饲料，有力地促进了畜牧业发展。 1 玉米秸秆利用现状 玉米是我州第一大作物，2010年种植面积4.67万hm2，秸秆产量达到210万t，目前秸秆利用的方式和途径主要有四种。 1.1 秸秆养畜 有关资料表明，玉米秸秆含有30 %以上的碳水化合物、2 %～4 %的蛋白质和0.50 %～1 %的脂防。就草食动物而言，2 kg的玉米秸秆增重净能相当于1 kg 的玉米籽粒，特别是对玉米秸秆进行青贮氨化等方法处理后，营养价值变高，适口性增强，利用率大大提高。秸秆养畜首先解决了牛、羊等家畜粗饲料短缺的问题，利用丰富的秸秆资源可增加养畜规模，促进畜牧业发展；其次通过牲畜粪便，实现过腹还田，积攒农肥，增加土壤有机质，提高土壤肥力。我州少数民族群众养牛、养羊经验比较丰富，玉米秸秆是养畜主要的饲料之一，秸秆利用状况较好。玉米秸秆作为饲料有直接喂养、青贮氨化喂养、揉丝打包喂养、晒干粉碎喂养等方式。 1.2 农村能源利用 玉米秸秆纤维中的碳量约占4 %以上，碳使秸秆具有燃烧价值。在我州草食型养殖业欠发达地区，玉米秸秆被晒干后当作柴禾作为燃料，烧水做饭等，造成了资源浪费和严重的环境污染。 1.3 秸秆还田
玉米秸秆还田技术要点
玉米秸秆还田技术要点 玉米秸秆还田技术就是把玉米秸秆通过机械切碎或粉碎后，直接洒在地表或通过机械深翻或旋耕犁深旋把秸秆施入土壤的一种农业技术。目前玉米秸秆还田技术普遍被群众接受。玉米秸秆还田可以增加土壤肥力，改良土壤结构；明显提高农业生产效率，减轻劳动强度，节约劳动成本；减少环境污染，改善农田周围环境。 秸秆还田中必须注意的事项： 1、保证秸秆粉碎质量 首先选用适宜的秸秆还田机，玉米秸秆粉碎长度掌握在3-5cm为宜，以免秸秆过长土压不实，影响作物出苗和生长。 2、尽早翻耕或旋耕 机械收获玉米，秸秆粉碎后被均匀撒在田地之中，此时要尽快将秸秆翻耕入土，深度一般要求20-30cm，最好是边收边耕埋，达到粉碎秸秆与土壤充分混合，地面无明显粉碎秸秆堆积，以利于秸秆腐熟分解和保证小麦种子发芽出苗。有条件和时间的农户秸秆还田后的地块最好采用机械翻耕，翻耕最好是铧式犁，因为铧式犁有旋耕机不可比拟的功能就是深耕埋草，也就是可以把秸秆掩埋到20-30cm土层下，不仅有利于节水保墒保肥，而且有利于秸秆腐熟。 3、增施氮肥和腐秆剂 在秸秆粉碎后，旋耕和深翻前，除按常规施肥外，每亩按100kg秸秆另外再加10kg碳酸氢铵或3.5kg尿素，有条件每亩再加2-3kg秸秆腐秆剂，以加快秸秆腐烂，而且补施的氮肥被微生物利用后仍保存在土壤里，其利用率比施在没有还田的耕地要高，可以避免小麦苗期缺氮发黄。 4、足墒还田
土壤水分状况是决定秸秆腐解速度的重要因素，因为秸秆分解依靠的是土壤中的微生物，而微生物生存繁殖要有合适的土壤墒情。若土壤过干，会严重影响土壤微生物的繁殖，减缓秸秆分解的速度，故应及时浇水，生产上一般采取边收割边粉碎，特别是玉米秸秆，因收割时玉米秸秆水分含量较多，及时翻埋有利于腐解。 5、还田数量要适宜 秸秆还田可提高地力，增产增收。但并非还田越多越好，其还田数量要根据水源和耕作条件来决定，原则上应保证当年还田秸秆充分腐烂，不能影响下茬耕作质量。一般情况下，玉米秸秆的还田量是：一般标准是每亩秸秆2400-500kg为宜，过多会为害下茬小麦根系生长。 6、播前土壤处理 秸秆还田由于时间紧，使上茬玉米田大量的害虫虫卵和病原菌被翻入土壤，特别是近几年玉米粘虫、红蜘蛛和丝黑穗、大小斑病等病虫害发生严重，在旋耕或深翻前每亩撒施3-5kg3%的辛硫磷颗粒剂。或用48%的辛硫磷乳油500毫升用1-2kg水稀释与20-25kg细沙或细土拌匀后再与2-5kg70%的甲基托布津可湿性粉剂拌匀，均匀撒施地面深翻或旋耕土中，以预防和杀死土壤中的病虫菌源和虫卵，达到防控病虫害的目的。上茬玉米病虫害特别严重的地块不易直接还田。 7、保证小麦播种质量 由于玉米秸秆还田使土壤中的作物纤维增加，为保证下茬小麦播种质量，最好采用圆盘开沟式播种机，其优点是靠圆盘刃滚切土壤和残留在土壤浅层的秸秆，使土壤进一步压实，避免麦架空和麦苗根部漏风状况。
【生物改性秸秆对铜、锌的吸附性能研究开题报告】玉米秸秆一吨多少钱
【生物改性秸秆对铜、锌的吸附性能研究开题报告】玉米 秸秆一吨多少钱 **学院本科毕业论文（设计）生物与化学工程学院 **学院毕业论文（设计）开题报告题目：生物改性秸秆对铜、锌的吸附性能研究专业班级：生物091班学生姓名：林妮妮指导老师：于建兴 1、选题的背景、意义随着金属冶炼行业的迅猛发展，铜、锌已在电镀、制革、染料、有机合成等工业生产中得到了广泛的应用，目前铜及锌是我国环境中重要的污染物之一，水体中含铜、锌化合物的污染已成为一种严重的重金属污染，如何经济、高效的处理含铜、锌废水已经成为世界各国都必须面对和解决的问题[1]。 而秸秆是农业生产的废弃物，是一种重要的可再生性生物质资源, 具有储量丰富，简便等优点，而且具有吸附剂潜质，但其本身吸附能力较弱。在许多地区的废弃秸秆己经达到了总秸秆量的60％甚至更多，不仅浪费了大量宝贵的能源，而且还带来了严重的环境污染。因此，加快秸秆的能源化利用工作 ___。 利用纤维素分解菌或其产生的酶来降解秸秆，能够改善秸秆质地和结构，提高其生物降解效率，且具有安全环保，成本低，可再生等优点，为秸秆生物质能开发创造条件。合理的利用秸秆能源可以解决石油短缺和环境污染。有研究表明，秸秆是廉价易得的良好生物
吸附剂，它可以一次性使用，具有天然的交换能力和吸收特性，然后适当处置，也可用作供能燃料或作为固体发酵的底物、利用微生物来生产土壤调节剂和动物饲料。然而，吸附受吸附剂浓度、pH、吸附时间、吸附种类的影响。因此，探讨吸附剂浓度及吸附环境条件对模拟废水中染料吸附的影响，并对吸附动力学特征及吸附等温线进行了分析与模拟，评价吸附剂的吸附能力，为含染料废水的处理提供科学依据。本次研究要求利用微生物发酵的方法制备生物改性秸秆，研究改性秸秆对重金属离子的吸附行为。以期为秸秆作为吸附剂提供理论基础。 若秸秆可以得到有效利用，一方面可以减少固体环境污染，减少农民对不能再次使用的秸秆焚烧所产生的CO2、SO2、SO3、NO等污染大气，还可以增加农民是收入，提高他们的生活水平。 二、相关研究的最新成果及动态近年来，人们一直在寻找廉价易得、可再生的材料用于处理电镀废水。一些非活体生物质已被用于此项研究，这些材料可以一次性使用，然后适当处置，也可用作供能燃料或作为固体发酵的底物、利用微生物来生产土壤调节剂和动物饲料。许多合适的农业副产物包括果核 [13]、橄榄滤饼[14-15]、松树皮[16]、谷壳[17]、开心果核壳[18]及小麦麸皮[19]，在过去几年中都有较多的研究。这些原料具有天然的交换能力和吸收特性。然而，农业副产品的种类繁多，性质各不相同，对电镀废水
秸秆综合利用实施方案
海南省“十三五”秸秆综合利用实施方案 1—1—
目录 前言 ......................................................................................... - 0 - 一、秸秆综合利用的重要意义 .................................................. - 0 - 二、秸秆资源和综合利用现状 .................................................. - 1 - （一）秸秆资源量.............................................................. - 1 -（二）秸秆综合利用现状及目标 ...................................... - 3 -（三）存在的主要问题 ...................................................... - 6 -三、指导思想、基本原则和总体目标 ...................................... - 9 - （一）指导思想.................................................................. - 9 -（二）基本原则.................................................................. - 9 -（三）总体目标................................................................ - 10 -四、重点领域和建设内容........................................................ - 11 - （一）重点领域................................................................ - 11 -（1）秸秆还田利用 .................................................. - 11 - （2）秸秆肥料化利用 .............................................. - 11 - （3）秸秆饲料化利用 .............................................. - 11 - （4）秸秆能源化利用 .............................................. - 12 - （5）秸秆基料化利用 .............................................. - 12 - （6）秸秆收储运体系建设 ...................................... - 12 -（二）建设内容................................................................ - 12 -——
【CN110078045A】一种基于秸秆的生物炭、土壤汞稳定化药剂及其制备方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910390205.8 (22)申请日 2019.05.10 (71)申请人 东北大学 地址 110169 辽宁省沈阳市浑南区创新路 195号 (72)发明人 郑旭东 杨合 李述贤 龚建军 陈小桐 (74)专利代理机构 北京易捷胜知识产权代理事 务所(普通合伙) 11613 代理人 韩国胜 (51)Int.Cl. C01B 32/05(2017.01) C09K 17/04(2006.01) B09C 1/08(2006.01) (54)发明名称 一种基于秸秆的生物炭、土壤汞稳定化药剂 及其制备方法 (57)摘要 本发明提供一种基于秸秆的生物炭制备方 法，将干燥秸秆置于金属氯化物溶液中进行浸 渍，然后经烘干获得第一改性秸秆；将单质硫与 所述第一改性秸秆混合均匀，获得第二改性秸 秆；对第二改性秸秆进行炭化处理，制备秸秆生 物炭。该制备方法原料来源广、工艺简单、成本低 且无二次污染。本发明还提供一种包含所述生物 炭的土壤重金属稳定化药剂，土壤汞污染去除效 果好，减少生物炭固定的汞产生二次污染和被微 生物甲基化的机会。权利要求书1页 说明书8页CN 110078045 A 2019.08.02 C N 110078045 A
权 利 要 求 书1/1页CN 110078045 A 1.一种基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，将干燥秸秆置于金属氯化物溶液中进行浸渍，然后经烘干获得第一改性秸秆；将单质硫与所述第一改性秸秆混合均匀，获得第二改性秸秆；对所述第二改性秸秆进行炭化处理，制备秸秆生物炭。 2.根据权利要求1所述的基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤S1、将秸秆剪碎，并依次对剪碎后的秸秆进行烘干和粉碎，获得秸秆颗粒； 步骤S2、将所述秸秆颗粒浸渍到金属氯化物溶液中，取出、烘干，获得第一改性秸秆颗粒； 步骤S3、将单质硫与所述第一改性秸秆颗粒混合均匀，获得第二改性秸秆颗粒； 步骤S4、将所述第二改性秸秆颗粒在氮气/氩气气氛下升温至热解温度，并在热解温度下保温进行炭化处理，获得秸秆生物炭。 3.根据权利要求2所述的基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，所述步骤S1中， 秸秆为玉米秸秆；剪碎后的秸秆长度为1～3cm；烘干的温度为100～110℃，烘干的时间为11～13h。 4.根据权利要求2所述的基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，所述步骤S2中， 金属氯化物溶液为氯化钾溶液、氯化锌溶液或氯化铁溶液； 秸秆颗粒与金属氯化物溶液中氯化物的质量比为10:1～5； 烘干的温度为100～110℃。 5.根据权利要求4所述的基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，所述金属氯化物溶液的浓度为0.1～1mol/L。 6.根据权利要求1所述的基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，第一改性秸秆颗粒与单质硫的质量比为20:1～5。 7.根据权利要求1所述的基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，所述步骤S4中， 升温速率为8～10℃/min，热解温度为300～600℃，保温时间为1～2小时； 炭化处理在管式炉中进行，氮气的流速为0.5L/min，管式炉产生的尾气用氢氧化钙溶液吸收。 8.根据权利要求1所述的基于秸秆的生物炭制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，在保温结束后，冷却、研磨、及过100～200目筛，获得秸秆生物炭。 9.一种基于秸秆的生物炭，其特征在于，所述生物炭由权利要求1至8任一项所述的生物炭制备方法制备得到。 10.一种土壤汞稳定化药剂，其特征在于，所述土壤汞稳定化药剂包含如权利要求9所述的生物炭。 2
农作物秸秆制备活性炭
实验四农作物秸秆制备活性炭 一、实验目的 1. 掌握废弃秸秆制备活性炭的一般方法； 2. 学会使用马弗炉处理实验样品； 二、实验原理 我国是一个农业大国，农副产品十分丰富。据统计，我国农作物秸秆总产量超过7亿吨，其中稻草类2.3亿吨，小麦秸秆1.2亿吨，玉米秸秆2.2亿吨，其他农作物2亿吨。但秸秆的利用率却很低，仅占5%左右。为加快推进秸秆的综合利用，实现秸秆的资源化、商品化，促进资源节约、环境保护和农民增收，2008年7月27日国务院办公厅发出“关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见”，其主要目标是秸秆资源得到综合利用，解决由于秸秆废弃和违规焚烧带来的资源浪费和环境污染问题。 利用秸秆制备活性炭，既可节约资源，又可以制备出需求量大的活性炭。活性炭具有发达的空隙结构、大的比表面积和较好的吸附能力。如木炭的比表面积一般只有100~400m2/g，而活性炭比表面积高达1000~3000m2/g，它对气体、溶液中的有机或无机物质以及胶体颗粒等有很强的吸附能力，在国防、化工、石油、纺织、污水处理及室内装饰等各方面得到越来越广泛的应用，与其他活性炭相比，木质活性炭产品纯度高、比表面积大、吸附性能好的优点更显突出。 实验以玉米秸秆为研究对象，以氯化锌为活化剂，采用化学活化法制备秸秆活性炭。具体过程如下：将干燥过的玉米秸秆作为原料，皮芯不分离粉碎，称取一定量粉碎过的玉米秸秆，然后加入一定量的活化剂和添加剂，室温下浸泡适当时间，然后在一定温度下活化，将得到的产品水洗，调整pH，干燥，得到活性炭吸附剂。 三、仪器 （1）剪刀； （2）小刀； （3）电子天平 （4）烘箱； （5）马弗炉； （6）陶瓷坩埚； 四、试剂 （1）农作物秸秆（玉米秸秆）； （2）3mol/L氯化锌溶液； （3）1+9盐酸溶液；
不同秸秆生物炭的孔隙结构及其差异
第53卷第2期2019年3月生一物一质一化一学一工一程Biomass Chemical Engineering Vol.53No.2Mar.2019一一收稿日期:2017-12-22一一基金项目:烟草行业烟草栽培重点实验室项目(30800665);河南省烟草公司项目(HYKJ201301);重庆市烟草公司项目(NY20140401070010)一一作者简介:叶协锋(1979 ),男,河南郏县人,副教授,博士,硕士生导师,主要从事烟草栽培与土壤改良研究;E-mail :yexiefeng@https://www.360docs.net/doc/a42119949.html,三doi:10.3969/j.issn.1673-5854.2019.02.007 研究报告 生物质材料 不同秸秆生物炭的孔隙结构及其差异 叶协锋,于晓娜,周涵君,李志鹏,张晓帆 (河南农业大学烟草学院;国家烟草栽培生理生化研究基地;烟草行业烟草栽培重点实验室,河南郑州450002)摘一要:基于低温氮气吸附的研究方法,对水稻秸秆二玉米秸秆二小麦秸秆制备的生物炭进行了孔结构研究,用BET 方程二BJH 方程和t -plot 方法分别计算得到生物炭的比表面积二孔径分布和微孔数据,利用FHH 模型计算了孔隙分形维数三研究表明:不同温度不同材料都对生物炭的孔结构有较大影响,随着热解温度的升高水稻秸秆生物炭和小麦秸秆生物炭的BET 比表面积和总孔容呈先增加后降低的趋势,而玉米秸秆生物炭的孔隙度随着热解温度升高持续增加;3种秸秆生物炭的孔径分布均以中孔为主,孔隙内部以Ⅱ型孔为主;水稻秸秆二玉米秸秆二小麦秸秆制备的生物炭都具有很好的分形特征,分形维数(D )分别为2.5454~2.6693二2.6297~2.6895二2.5773~2.5972,表明这3种生物炭孔隙结构比较复杂,非均质性强,其中水稻秸秆生物炭和小麦秸秆生物炭均在500?条件下有较高的分形维数,分别是2.6693和2.5972,玉米秸秆生物炭则在700?条件下有较高的分形维数,为2.6895三 关键词:秸秆;生物炭;孔结构;分形维数 中图分类号:TQ35一一文献标识码:A一文章编号:1678-5854(2019)02-0041-06引文格式:叶协锋,于晓娜,周涵君,等.不同秸秆生物炭的孔隙结构及其差异[J ].生物质化学工程,2019,53(2):41-46. Pore Structure and Fractal Characteristics of Biochars From Different Straw YE Xiefeng,YU Xiaona,ZHOU Hanjun,LI Zhipeng,ZHANG Xiaofan (Tobacco Science College of Henan Agricultural University;National Tobacco Cultivation and Physiology and Biochemistry Research Centre;Key Laboratory for Tobacco Cultivation of Tobacco Industry,Zhengzhou 450002,China)Abstract :Based on the cryogenic nitrogen gas adsorption method,the pore characteristics of biochars made from farmland waste including rice straw,corn stalk and wheat straw were studied.The BET equation,BJH equation and t -plot method were used to caculate the specific surface area,pore size distribution and microporous parameters,and FHH model was used to obtain the fractal dimension(D )of pore.Results showed that different temperature and different materials all had larger effects on the pore characteristics of biochar.With the increase of pyrolysis temperature,the BET specific surface area and pore volume of rice-straw-biochar and wheat-straw-biochar increased firstly and then decreased,whereas,the porosity of corn-stalk-biochar always increased.It was concluded that the mesopores were the main type of pores in three kinds of biochars and the pores mainly consisted of the second pores.It was found that rice-straw-biochar,corn-stalk-biochar and wheat-straw-biochar all had good fractal characteristics,and the pore fractal dimensions were 2.5454-2.6693,2.6297-2.6895and 2.5773-2.5972,respectively,which reflected the complexity and heterogeneity of the biochar porosity.Both rice-straw-biochar and wheat-straw-biochar had higher fractal dimension at 500?(2.6693and 2.5972),but corn-stalk-biochar had higher fractal dimension at 700?(2.6895).Key word :crop straw;biochar;pore characteristics;fractal dimension 中国主要作物秸秆种类有近20种,其中水稻二玉米二小麦秸秆分别占总秸秆的29.0%二37.5%和19.9%[1]三长期以来大量秸秆被丢弃二焚烧,不仅造成资源浪费,也污染了环境[2-7]三利用作物秸秆热