短切芳纶对生物炭/线型低密度聚乙烯复合材料性能的影响

生物炭复合材料因其良好的性能备受关注,但较差的抗冲击性能限制了其更进一步的应用。文中以短切芳纶、生物炭和线型低密度聚乙烯(LLDPE)为原料采用注塑工艺制备复合材料,探究了短切芳纶对生物炭/LLDPE复合材料性质与性能的影响规律。结果表明,短切芳纶的添加没有改变生物炭/LLDPE复合材料的晶面结构,短切芳纶、生物炭与LLDPE之间具有较好的界面相容性。短切芳纶增大了复合材料的热失重速率峰温,提高了复合材料的热稳定性、耐热性与结晶度。生物炭/LLDPE复合材料具有较佳的力学性能,其弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度和拉伸模量分别为14.28 MPa,0.64 GPa,12.02 MPa和0.25 GPa。短切芳纶的添加降低了复合材料的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量、抗蠕变强度和抗应力松弛能力,但是提高了复合材料的刚度、弹性尤其是韧性,复合材料的抗冲击强度最高可达9.40 kJ/m^(2)。制备的复合材料克服了生物炭复合材料的脆性缺陷,对于进一步拓宽生物炭复合材料的应用范围具有重要意义。

沼肥/钙镁磷肥对土壤-菠菜中重金属Cd的影响

土壤重金属污染已威胁到人类的健康和生命安全,而重金属的危害与其赋存形态密切相关。沼肥是一种优质的有机肥,其对土壤重金属形态的影响鲜有研究。以菠菜为种植作物,通过盆栽试验,每盆添加土样为1 kg,设置不施肥、施加沼肥和施加沼肥+钙镁磷肥3组处理,每组处理重复5次,钝化剂钙镁磷肥添加比例为5 g·(kg干土)-1。研究施加沼肥及沼肥+钙镁磷肥对土壤及菠菜中重金属Cd的影响及其钝化机理。结果表明:试验后各处理土壤中水溶态、可交换态Cd比例均降低,而残渣态比例升高;施加沼肥或沼肥+钙镁磷肥能够提高重金属Cd的钝化效果,且沼肥+钙镁磷肥重金属Cd钝化效果优于施加沼肥。菠菜不同部位重金属Cd的富集程度为根>茎>叶,施加沼肥+钙镁磷肥时菠菜根茎叶中重金属含量最少。试验前土壤重金属Cd主要与富里酸(fulvic acid,FA)结合,试验后各处理与胡敏酸(humic acid,HA)结合的比例显著增加(p<0.05);添加沼肥+钙镁磷肥处理的HACd所占比例高于添加沼肥处理或不施肥处理。傅里叶红外光谱(fourier transform infrared spectrometer,FTIR)表明施加沼肥处理及施加沼肥+钙镁磷肥处理与不施肥处理的土壤中碳水化合物、蛋白质、糖类等有机物相比所占比例减少,而芳香族等腐殖质所占比例增加;土壤中施加沼肥+钙镁磷肥处理腐殖化程度更好。因此,土壤中施加沼肥或钙镁磷肥可在一定程度上减少重金属污染风险,而且沼肥+钙镁磷肥的效果优于单独施用沼肥。研究结果为沼肥利用及土壤重金属污染治理提供了科学的理论数据。

高盐高油对餐厨垃圾厌氧发酵酶活性及产VFAs的影响

为探究高盐高油对厌氧发酵产酸及相关酶活性的影响,该研究以餐厨垃圾为发酵原料,在接种物质量为30%、TS(Total Solids)为8%、温度为35℃、初始pH值为7的条件下进行批式厌氧发酵试验,研究盐、油质量浓度为5、7、9、11、13、16 g/L的6个条件对发酵过程中的SCOD(Solluted Chemical Oxigen Demand)、VFAs(Volatile Fatty Acids)、淀粉酶、蛋白酶、辅酶F420和脱氢酶活性的影响。结果表明:随着盐油浓度的提高,SCOD峰值下降了23%~38%,并出现了2~3 d的延迟;高盐高油条件下产酸以丁酸为主,丙酸、乙酸和异戊酸含量次之,正己酸、异丁酸、正戊酸的含量最低,不同盐油条件下VFAs各组分比例差距较小;相关酶活性峰值均降低了5%~35%,相关酶活性峰值均推迟了3~6 d出现,盐油浓度越高抑制现象越明显。研究结果可为高盐高油对厌氧发酵的影响和后续试验提供参考。

日光温室多点温度智能检测控制系统

针对中国北方地区日光温室生产发展需要,系统以ATMEL89系列单片机为核心,PC机由RS232接口与测量仪通讯,实现对温室环境参数数据的显示、存储、查询和统计等。该检测仪操作简单,使用方便,测量结果准确可靠,提高了温室监控的自动化水平。

建筑环境与设备工程专业实践教学改革探索

针对工程实践在培养建筑环境与设备工程专业人才中发挥的重要作用,对目前实践教学环节中存在教学内容缺乏系统性、实习基地难以落实、考核方式陈旧等问题,建筑环境与设备工程专业改革措施应强调与工程实际紧密结合,加大学生亲自动手进行方案设计和测试,采用启发式和讨论式教学法培养学生的工程意识和创新能力。

建筑概论课程教学改革的思考

建筑概论是建筑环境与设备工程专业的学科基础课之一,近年来建筑概论课程存在教材内容陈旧、教学方法和手段传统落后、考核方式缺乏科学性等问题。建议通过教材改革来突出学习重点,增加新信息,拓宽知识面;采用互动式教学和自主学习的方式来提高学生的学习兴趣,提高教学效果;改变原有的考核方式等教学改革措施,注重学生实践能力和创新能力的培养,为专业课学习打下坚实的基础,培养出高素质的建筑环境与设备工程专业人才。

猪粪与餐厨废弃物混合厌氧消化工艺优化研究

以猪粪和餐厨废弃物为主要原料,采用统计软件Design-Expert 7.0.0的响应面方法中的Box-Benhken设计模式,分析比较了厌氧发酵过程中两种物料的原料配比、p H、TS浓度3种因素对产气量的影响,拟合出一个三元二次多项式方程。研究结果表明,原料配比与p H的交互作用极显著,原料配比和TS的交互作用极显著,p H和TS的交互作用显著;在试验考察范围内,单个因素对产气量的影响顺序为TS>p H>原料配比。通过对方程的回归分析,得出混合发酵的最优工艺条件:原料配比为1∶1,p H为7.11,TS为10.08%,模型理论预测该条件下产气量为30 459.5 m L。经过模型验证试验,产气量的预测值和实测值的相对误差很小,表明模型拟合良好。

免耕播种机漏播补偿系统设计与试验

针对免耕播种机作业时存在漏播问题,设计了一种漏播自动补偿系统,建立了补偿装置驱动的数学模型,应用滑模变结构控制算法设计了补偿系统控制器,并对补偿系统的动态响应性能进行了仿真分析。通过补种控制算法,确定了补种机构与主排种器的距离S和离地高度H,得到了补种排种盘转速n和播种机行进速度v_m、粒距L_l之间的关系曲线,对排种器安装高度H、粒距L_l、传送带速度v_m进行了二次回归正交试验,验证了漏播补偿系统的补种性能。台架试验的最佳工况组合为,补种排种器安装高度15.33 cm、粒距25.16 cm、传送带速度3.52 km/h时,补种成功率可达96.5%。田间试验表明,安装漏播补偿系统后,免耕播种机播种合格率均值为98.72%,有效提高了播种质量。

不同预处理对秸秆木质纤维组分特性的影响

为研究沼液、组合碱和白腐菌3种不同预处理方式对玉米秸秆纤维组分(纤维素、半纤维素和木质素)含量及晶体结构的影响,分别将沼液与玉米秸秆按5∶2的比例混合预处理5d,组合碱(氢氧化钠和氢氧化钙质量比是2∶1)按1∶5的固液比例添加预处理5d,白腐菌按5%比例添加预处理10d。采用范式(Van Soest)纤维测定法、傅里叶变化红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)对预处理前后的玉米秸秆纤维结构变化进行研究。结果表明:经3种方式预处理后玉米秸秆的纤维组分含量均降低,其中组合碱预处理后玉米秸秆木质素结构的破坏程度比沼液和白腐菌预处理更加显著,有利于促进纤维素的转化,木质素含量分别下降7.73%、16.79%和6.92%;不同预处理后玉米秸秆纤维素的结晶结构均出现不同程度破坏,结晶度分别下降9.3%、12.4%和10.9%,其中组合碱预处理的结晶度下降最大,更加有利于增加纤维素酶的可及度,提高纤维素的水解效率;FTIR的分析结果表明,组合碱预处理对玉米秸秆纤维组分的结构破坏程度最大。本研究可为更高效、合理调控秸秆沼气工程预处理提供理论基础。

水稻秆颗粒冷压成型工艺条件优化

以水稻秆颗粒为原料,以碱处理水稻秆颗粒为粘结剂,采用二次正交旋转设计,研究不同的成型压力、粘结剂添加比、含水率、原料粒径对成型燃料松弛密度以及落下强度的影响。利用SPSS 13.0的回归分析方法以及Matlab 7.1的响应面分析法,建立并分析了4个因子对试验指标影响的数学模型。结果表明,所得回归方程显著,拟合情况良好;最佳成型压力为32 MPa,粘结剂的添加比4∶1,含水率为10%,原料粒径4 mm,在此条件下,成型物的松弛密度达到1.188 g/cm3,成型物落下强度达65.417%。

碱处理水稻秆对成型工艺的影响分析

以水稻秆颗粒为原料,通过NaOH处理制成生物质成型燃料的粘结剂,采用三因子二次正交旋转试验设计,研究NaOH质量分数、碱处理温度和碱处理时间对成型燃料剪切粘结强度的影响。利用SPSS13.0的回归分析方法以及Matlab 7.1的响应面分析法,建立并分析了3个因子对剪切粘结强度影响的数学模型。结果表明,所得回归方程显著,拟合情况良好;3个因子对剪切粘结强度的影响大小依次为:碱处理温度、NaOH质量分数、碱处理时间;最佳碱处理温度为95℃,NaOH质量分数为1.5%,碱处理时间为17 h,剪切粘结强度达到2.608 MPa。

玉米秸秆纤维降解的预处理工艺条件筛选

为解决玉米秸秆在发酵中难降解的问题,以玉米秸秆为试验原料,通过物理-化学、物理-生物和物理-化学-生物3种方法对秸秆进行预处理,考察秸秆中纤维素、半纤维素、木质素含量,探讨各种预处理方法对玉米秸秆的降解效果。结果表明:添加10%NaOH溶液后加入绿秸灵的处理方式秸秆半纤维素的降解效果较好,降解率为32.98%;添加混合菌的处理方式秸秆纤维素的降解效果较好,降解率为51.46%;添加8%NaOH溶液后加入绿秸灵和添加10%NaOH溶液后加入绿色木霉的处理方式秸秆木质素的降解效果较好,降解率为39.28%。3种预处理方法对玉米秸秆中半纤维素、纤维素有显著影响,对木质素的降解影响不显著。3种预处理方法对玉米秸秆中不同组分降解率的影响大小顺序为:纤维素、半纤维素、木质素。

餐厨垃圾和牛粪混合厌氧发酵工艺优化

在前期单因素试验的基础上,采用二次回归正交旋转组合设计,以总产气量为响应值,研究餐厨垃圾与牛粪质量比、温度、pH值、接种物与原料质量比4个因素对餐厨垃圾和牛粪混合厌氧发酵的影响,建立了产气数学模型,并对模型进行了优化及降维分析。通过上述试验研究,得到最佳工艺条件为:餐厨垃圾与牛粪质量比为2.5,温度37.5℃,pH值7.0,接种物与原料质量比为4;4因素影响主次顺序依次为接种物与原料质量比、温度、餐厨垃圾与牛粪质量比、pH值;通过验证分析,模型预测值与试验值之间误差较小,方差分析不显著,模型拟合较好。

沸石对猪粪沼气发酵特性及沼渣、沼液中重金属Zn的影响

为减少重金属污染,以猪粪为发酵原料,采用厌氧发酵技术进行试验。结果表明:添加沸石对沼气发酵产气量、甲烷含量影响不大;厌氧发酵后,添加沸石组重金属Zn的89.88%存在于沼渣中,10.12%存在于沼液中;Zn总量下降了32.41%,下降幅度高于空白对照组;厌氧发酵后,沼渣、沼液中的重金属形态都以残渣态为主,添加沸石组的沼渣、沼液中残渣态的比例高于空白对照组;厌氧发酵后,空白组沼渣中重金属Zn的有效态含量占32.63%,添加沸石组重金属Zn的有效态含量占29.12%。添加沸石有利于降低重金属Zn的生物有效性,因此,建议在厌氧发酵过程中添加重金属钝化剂,以此减少沼肥回田后重金属污染的风险。

施用沼肥对保护地土壤微生物群落影响的研究

以等有机质含量的猪粪、沼渣为基肥,以等量N,P,K的化肥和沼液为追肥,采用二裂式区组设计的方法,研究了沼肥、猪粪、化肥等不同施肥组合对设施土壤微生物多样性指数动态变化的影响。结果表明:在番茄苗期和开花期,土壤微生物多样性指数较高,在坐果期最低。与施用猪粪、化肥相比,施用沼渣、沼液有利于土壤中多种微生物的均衡生长,有利于土壤微生物种群的均匀分布。

温度对猪粪厌氧发酵中Cu,Zn,Cr形态的影响

文章试验以猪粪为发酵原料,采用厌氧发酵技术,在接种物为20%,TS为12%,pH值为7的条件下进行25 d,研究20℃和35℃对猪粪厌氧发酵沼渣沼液中重金属形态的影响,结果表明:1)20℃条件下发酵前后总有效态Cu含量由13.43 mg·kg^(-1)降为9.59 mg·kg^(-1),发酵后在沼渣中占87.9%;35℃总有效态Cu含量升为14mg·kg^(-1),在沼渣中占95.93%。2)20℃发酵前后总有效态Zn含量由73.76 mg·kg^(-1)降为59.74 mg·kg^(-1),发酵后在沼渣中占88.87%;35℃总有效态Zn含量降为43.87 mg·kg^(-1),在沼渣中占81.51%。3)20℃发酵前后总有效态Cr含量由0.28 mg·kg^(-1)升为0.59 mg·kg^(-1),发酵后在沼渣中占49.15%;35℃总有效态Cr含量升为1.05mg·kg^(-1),在沼渣中占87.62%。20℃和35℃猪粪厌氧发酵后重金属含量均低于国内外关于有机肥的标准。

钝化剂对猪粪厌氧发酵产气特性及重金属含量的影响

为了减少重金属污染,文章在猪粪厌氧发酵过程中添加钝化剂,探讨钝化剂对甲烷含量、重金属含量的影响,以期为减少重金属污染提供有效途径。笔者选用钝化剂种类、钝化剂浓度及温度3个因素,每个因素取3个水平,采用正交设计的方法,对猪粪进行厌氧发酵。结果表明:影响猪粪厌氧发酵甲烷含量的因素主次顺序为:钝化剂种类、温度、钝化剂浓度,甲烷含量最高的处理为采用7.5%浓度的活性炭钝化剂,在35℃条件下反应的处理组合;影响猪粪厌氧发酵后重金属Cu含量的因素主次顺为:温度、钝化剂种类、钝化剂浓度,Cu含量减少最多的处理为温度为25℃,5%浓度粉煤灰钝化剂的处理组合;影响猪粪厌氧发酵后重金属Zn含量的因素主次顺为钝化剂种类、温度、钝化剂浓度,Zn含量减少最多的处理为:5%浓度的粉煤灰钝化剂,温度为25℃的处理组合。猪粪厌氧发酵后,各组试验中沼渣中重金属含量均降低,沼液中重金属含量均增加,大多数组重金属总的含量减小。

不同施肥处理对污灌区土壤中Pb、Cu和Zn的影响

为了研究施用沼肥对受到重金属污染土壤的影响,以Pb、Cu、Zn为研究对象,用盆栽的方式,以抗病苏州青油菜为种植作物,选取污灌区土壤,采用改进的BCR连续提取法分析重金属形态,通过基肥与追肥配合施用,研究沼渣与沼液配合施用和猪粪与化肥配合施用对土壤重金属的影响,为沼肥的合理安全利用提供理论依据。试验结果表明:沼渣沼液配合施用可以降低污灌区土壤中Pb、Cu、Zn含量,其含量分别为47.65,178.31,589.13mg·kg^(-1),过量施用沼渣沼液后土壤中Pb含量进一步降低,达到36.23mg·kg^(-1),Cu、Zn含量无明显变化。沼渣沼液配合施用可以降低污灌区土壤中Pb、Cu、Zn有效态含量,其含量分别为34.23,163.13,565.92mg·kg^(-1),过量施用沼渣沼液后,Pb有效态含量有所降低,Cu、Zn有效态含量进一步增加。沼渣沼液配合施用可以增加污灌区土壤中残渣态Pb、Cu、Zn的含量,过量施用沼渣沼液后土壤中Pb、Cu、Zn残渣态含量均有不同程度的减少。猪粪化肥配合施用会增加土壤中Cu、Zn含量以及Pb、Cu、Zn有效态和残渣态含量。施用沼渣+沼液或猪粪+化肥均可以降低污灌区土壤中重金属Pb、Cu、Zn的酸提取态和可还原态百分量之和,但猪粪与化肥配合施用效果优于沼渣与沼液配合施用,且差异显著(p<0.05)。综合考虑沼肥施用和猪粪化肥配合施用对污灌区土壤重金属Pb、Cu、Zn含量、有效态、残渣态及酸提取态和可还原态百分量之和的影响可以得出,施用沼肥可以在一定程度上缓解污灌区土壤中Pb、Cu、Zn对土地和环境造成的风险。