水热处理过程中棉杆三组分衍变对其成型燃料物理性能的影响

作为一种典型的生物质废弃物,棉杆经水热处理后热压成型可有效解决其结构松散、热值低和能量密度低等问题。以新疆棉杆为研究对象,使用高压反应釜完成180~280℃水热处理实验后制备成型颗粒,利用电子万能材料试验机与扫描电镜仪等手段分析了不同水热处理温度下棉杆成型颗粒的物理性能,使用傅里叶红外分析仪、X-射线衍射仪等手段分析了棉杆中主要化学组分(纤维素、半纤维素与木质素)的衍变,探究了生物质三组分衍变行为对其成型颗粒物理性能的影响规律,确定了影响棉杆成型性能的关键作用组分。结果表明:随着水热处理温度的升高,棉杆成型颗粒的抗压强度和表观密度均呈先上升后下降的趋势,并在230℃水热处理时达到最大值(抗压强度9.3 MPa,表观密度1 478.46 kg/m^(3));在水热处理过程中,半纤维素于200℃前几乎完全分解,无定形纤维素和结晶纤维素分别在230℃及280℃前分解完毕,而木质素则是在280℃下水热后棉杆中存在的主要组分;结晶纤维素在棉杆成型颗粒中起到骨架支撑作用,是保证棉杆成型颗粒机械强度至关重要的组分,而木质素在棉杆成型过程中主要起黏结剂作用,且有利于增加棉杆颗粒间的结合程度。

热解终温和加热速率对棉杆热解生物炭的影响研究

以棉杆为研究对象,在管式炉上进行了生物质热解实验研究,对热解终温、升温速率对生物质热解过程中固体炭的产率及理化特性的影响进行试验及分析研究.热解实验分别以10~30℃/min的升温速率升温到热解终温300~700℃.结果发现,随着热解温度的升高,焦炭的产量呈减少趋势,而以10℃/min升温速率在700℃下获得的生物炭有最大的固定碳含量（67.62%）和碳含量（68.78%）,升温速率对生物炭的产率的影响不是很明显.FTIR分析表明不同条件获得的生物炭的官能团组成非常相似.550℃时产生的生物炭有较高的比表面积,表面孔结构较均匀.生物炭可以被用在活性炭的生产以及净化过程等方面.

温度对棉杆热解多联产过程中产物特性的影响

生物质热解多联产是对生物质高值化转化的良好工艺之一。该文研究了温度对棉杆热解多联产过程的影响，主要分析了棉杆热解过程中气、液、固产物的分布特性与物化结构。研究表明随着温度的上升，气态产物增加，焦炭产量降低。采用气相色谱仪分析气体产物的分布特性，C02主要在250-450℃之间析出，氢气主要在550-850℃之间析出，氢气、甲烷的含量最高为33％、9．8％，其热值可达11MJ／m^3。采用气质联用仪分析液体产物的组成特性，液体产率达到40％，水分达到液体组成的60％-70％，液体中有机成分以乙酸、苯酚类物质为主。采用氮气等温吸附实验和傅里叶红外光谱分析焦炭的物理化学特性，随着温度的上升，焦炭的孔隙度先增加后降低，各种官能团逐渐减少；焦炭比表面积、低位热值最大可达到232m^2／g、28MJ／kg。

切碎棉杆高密度压缩成型的试验研究

对切碎棉杆进行高密度压缩成型试验,研究了压缩过程中压力与密度的关系,结果表明压力与密度的变化表现为指数关系。研究了压力、温度和切碎棉杆粒度大小对成型块松弛密度的影响,结果表明,在温度和初始密度相同条件下,压力增大,松弛比相应减小;在压力和初始密度相同条件下,常温压缩比加温压缩的松弛比大,当切碎棉杆温度在120～180℃范围内变化时,成型块的松弛比变化不明显;粒度越小,松弛比越小,但粒度在3～10mm变化时,松弛比没有明显差异。

棉杆热解过程中焦孔隙结构演变及分形特征

为了解生物质热解过程中固体焦孔隙结构的演变行为,采用氮气等温吸附法研究了热解过程中棉杆颗粒孔隙结构的变化规律,并引入分形维数对其进行定量的描述。结果表明,热解过程中棉杆焦孔隙结构微孔与中孔先增多后减少,而大孔比例变化不大。棉杆热解焦的BET比表面积(SBET)随着热解温度的升高,经历了一个先增大后减小的过程,从450℃开始,SBET迅速增大,在650℃时达到最大值,而后逐渐减小。随着热解温度的升高,棉杆焦表面分形维数先增大后减小,表明棉杆焦在热解过程中孔隙表面经历了复杂的结构变化。分形维数与BET比表面积存在一定的关联性,且分形维数能更好地表征热解焦表面孔隙结构特征。

棉杆水解制备木糖的研究

[目的]为了从廉价、丰富的棉杆中制备高纯度木糖。[方法]通过单因素多水平试验和正交试验,考察了影响半纤维素水解的因素。[结果]各因素的影响大小依次为:水解温度>硫酸浓度>水解时间≈固液比例;水解的最佳条件为:140℃下水解2.5h,硫酸浓度为5%,固液比为1∶6。还原糖的产率达到了最大值19.79%。通过中和、脱色、离子交换和结晶等过程,得到纯度为98.5%的木糖晶体。分离过程中,木糖的产率为58.72%。木糖的最终产率为11.62%,即1000g棉杆可制到116.2g木糖。[结论]通过稀硫酸水解棉杆中的半纤维素,制备出纯度达到食品级的结晶D-木糖,为棉杆的转化利用找到一条途径。

棉杆纤维素的改性(Ⅲ)——多乙撑多胺纤维素醚的制备及其吸附性能

化学改性制备纤维素衍生物对金属离子的富集分离［１～３］，膜分离［４，５］等方面的研究已有不少报道．我们近期研究［６，７］表明，由农业废弃物棉杆纤维制得的含氮纤维素醚衍生物对有毒的金属离子，尤其是对Ｈｇ２＋、Ｃｄ２＋、Ｃｒ３＋、Ｐｂ２＋离子有较好的吸附...

棉杆对水中碱性品红的吸附研究

以棉杆为吸附材料,研究了吸附时间、溶液p H、吸附剂用量、染料浓度、温度对棉花杆吸附水溶液中碱性品红的影响。用Langmuir和Freundlich等温吸附模型对吸附平衡数据进行非线性回归分析。结果表明,Langmuir等温线方程对平衡实验数据拟合良好,棉杆对碱性品红的吸附行为符合准2级动力学模型吸附,该吸附属于化学吸附。棉杆能有效地去除水中的碱性品红,可作为一种新型吸附剂应用于活性染料废水的处理。

棉杆代木用作木腐菌灵芝转化资源的可行性研究

试验就棉杆能否替代木材用作木腐菌资源生产灵芝的可行性及相关问题进行了研究。结果表明,棉杆用作栽培物料生产灵芝是可行的、安全的,灵芝的质量、产量可与段木灵芝媲美,产品中的重金属含量和农药残留量低于国家标准。

不同温度下棉杆颗粒热解制炭的性能研究

为了考察不同热解温度下制备的棉杆颗粒炭(CSPB)的理化性能,评价其农业、工业等不同领域的应用价值和最佳工艺条件.分别采用FTIR分析、元素及工业分析、燃烧测试方法对热解温度在300℃、400℃、450℃、500℃、600℃下制备的CSPB的官能团、元素含量、表观特性及燃烧性能进行研究.结果表明,随着热解温度的升高,CSPB中羟基、脂肪族C-H键、羰基、醚类C-O键等含量逐渐减少,芳香族C=C键逐渐增多,与粉末炭相比其波数在2 000 cm1以下的官能团峰值较大.热解温度对CSPB的性能影响显著,高温颗粒炭有较高的碳含量、固定碳含量、p H值、导电性和持水量,但其跌落强度、质量得率、能量得率、固定碳得率均相对较低,且高温颗粒炭的灰分大、着火点较高.综合考虑450℃热解温度下制备的CSPB性能较好,适用于颗粒活性炭、固体燃料等二次加工产品.

棉杆木聚糖碱法提取及酶解制备低聚木糖研究

通过单因素及正交试验确定了棉杆中水不溶性木聚糖最佳提取条件:预煮温度80℃,碱液浓度15%,料液比1∶20,浸提时间4h,在此条件下棉杆木聚糖的提取得率为46.79%。对实验室保存产木聚糖酶优良菌株筛选,确定真菌L10904产木聚糖酶为制备低聚木糖水解用酶。通过单因素及响应面法考察酶解最佳条件,结果显示:底物浓度0.86%,酶的添加量20.0U/mL,温度53℃,水解240min条件下低聚木糖得率可达31.04%。对酶解产物进行TLC分析结果表明其主要成分是木二糖和木三糖。

棉杆制漂白化学浆和人造丝浆的研究

研究了棉杆烧碱蒽醌法制化学浆和预水解烧碱蒽醌法制人造丝浆的适宜蒸煮条件，用Ｄ／ＣＥＤ，Ｄ／ＣＥ＿ＨＤ，Ｄ／ＣＥＤＥＤ流程进行了漂白试验。试验表明，用适宜的蒸煮条件，Ｄ／ＣＥＤＥＤ漂白流程可得到白度８７、聚合度１３９９和ａ－纤维素８５％的化学浆和白度８９、聚合度８３０、ａ－纤维素含量达９４％的人造丝浆。

棉杆制浆废液生物转化液对茄子种子萌发和幼苗生长的影响

[目的]为制浆造纸废水的资源化利用提供科学依据。[方法]以茄子种子为材料,清水处理为对照,研究不同稀释倍数棉杆制浆废液枯草芽孢杆菌转化液对种子萌发和幼苗生长的影响。[结果]稀释5、10、15、20、25、30倍的转化液处理后,种子的出苗率分别为28.5%、56.0%、64.7%、52.0%、35.0%、60.0%、40.67%;综合各项指标,稀释10倍的转化液对茄子种子萌发的促进作用最明显;转化液稀释15倍的试验组茄子幼苗鲜重为对照组的3.3倍,株高比对照组增高了1倍,子叶叶绿素含量比对照组提高了16.3%。[结论]稀释适宜倍数的棉杆制浆废液生物转化液对茄子种子萌发和幼苗生长具有较好的促进作用。

用棉杆、花生壳纤维素制备再生纤维素膜

以棉杆、花生壳为原料，经酸水解后碱溶液回流，得到纤维素．结果表明最佳处理条件为ｗ（ＨＮＯ３）＝５％，２～４ｈ；ｗ（ＮａＯＨ）＝１．６％，１．５ｈ．纤维素产率为３３％以上，其中，α—纤维素含量达８７％以上．再用铜氨溶液溶解所得产品，制成再生纤维素膜，其干膜拉伸强度分别为６．１４×１０７Ｐａ和３．７８×１０７Ｐａ．

棉杆替代棉籽壳栽培柱状田头菇、秀珍菇

为了降低食用菌生产成本,开发新型栽培原料,以棉杆为材料,设置18个不同的配方,栽培柱状田头菇(Agrocybe cylindracea)和秀珍菇(Pleurotus geesterani)。结果表明:棉杆不仅可以部分替代棉籽壳用来栽培柱状田头菇、秀珍菇;而且适当比例的棉杆培养料可以促进菌丝的生长和子实体产量的增加;柱状田头菇最佳栽培配方为:20%发酵棉杆、40%棉籽壳、19%杂木屑,15%麦麸,4%玉米粉,1%石膏粉,1%白糖,产量较传统配方(A1)增产5.4%;秀珍菇最佳栽培配方为:15%发酵棉杆、45%棉籽壳、17.5%玉米芯,20%麦麸,1.5%石膏粉,1%石灰粉,产量较传统配方(B1)增产25.4%;基质中棉杆含量过高,可能引起子实体中粗蛋白含量下降。

棉杆栽培平菇技术研究

为扩大平菇培养料来源、降低生产成本,从棉杆粉营养成分分析入手,通过筛选适宜粉碎粒度、最佳配方、最适品种,形成了棉杆粉栽培平菇的整套技术。即棉杆粉最佳粉碎粒度14 mm;最佳配方为棉籽皮25.5%,棉杆粉59.5%,麸皮10%,棉粕4%,棉油1%,另加生石灰2%,料水比1:1.7;适宜的平菇品种为‘苏研1号’。经大面积试验示范,产量与棉籽皮培养料持平,效益高于棉籽皮培养料。

改性向日葵秸杆、棉杆吸附剂对水体中孔雀石绿的吸附研究

对NaOH改性向日葵秸杆和棉杆用于水体中孔雀石绿(MG)的去除进行研究,考察了改性吸附剂添加量、溶液pH、吸附时间和温度对其吸附效果的影响,通过动力学和热力学拟合、傅里叶红外光谱仪分析探讨吸附机理。结果表明:改性吸附剂对MG的吸附量较其改性前有明显提高;MG溶液在pH=5~8时有利于吸附,最大去除率可以达到99%以上;改性棉杆吸附剂(MCS)和改性向日葵杆吸附剂(MSS)对MG的吸附过程符合准2级动力学方程;Langmuir等温吸附方程能较好地描述改性吸附剂对MG的吸附特性,最大理论吸附量分别为124.38和48.99mg/g。红外光谱分析,O—H、C—O在吸附过程中发挥了重要作用。

棉杆皮资源利用开发研究

本文对农作物秸秆资源与开发利用、棉杆皮资源使用的现状以及纺织原料资源存在的问题进行了分析。认为利用棉杆皮资源开发天然纤维素纤维将适应于纺织工业以及降解复合材料发展需要,符合国家建设资源节约型社会的总目标。

棉杆基羧甲基纤维素的制备研究

[目的]研究在新疆棉杆中提取纤维素为原料制备羧甲基纤维素的工艺条件.[方法]以棉杆为原料制备羧甲基纤维素,对影响羧甲基纤维素制取的主要变量进行了考察,包括碱化过程和醚化过程的酸度、时间、温度等对产品产率的影响,得出最佳制备条件,并对所得的产品进行了表征.[结果]试验确定了制备羧甲基纤维素的最优条件为：纤维素（g）∶NaOH（g）∶氯乙酸（g）=1∶1.2∶0.4,碱化温度为40℃,时间为80 min.醚化温度为65 ～70℃,时间为180 min,产品黏度大于450 mPa·s,取代度大于0.6,有效成分大于0.8.[结论]研究可为有效开发利用棉杆资源提供参考依据.

酸性亚硫酸盐预处理对棉杆糖化效率的影响

采用酸性亚硫酸盐法预处理棉杆进行生物质转化,研究了硫酸用量、亚硫酸氢钠用量、预处理温度和保温时间等对棉杆底物酶水解效率和棉杆组分溶出的影响,并研究了棉杆酶水解过程中添加木素磺酸盐对棉杆底物酶水解效率的影响。结果表明,硫酸用量的增加可以明显提高半纤维素的降解溶出,亚硫酸氢钠用量的提高可以增加木素的磺化溶出,一定的预处理温度和保温时间是必要的,但过高的预处理温度和过长的保温时间对棉杆酶解效率没有益处。综合考虑,酸性亚硫酸盐预处理棉杆的最佳条件为:硫酸用量2.2%,亚硫酸氢钠用量8.0%,预处理温度170℃,保温时间40 min。纤维素酶用量为15 FPU/g(绝干底物)时,棉杆底物酶水解糖化率为83.9%。只添加商品木素磺酸盐,添加量为3.0%(对绝干底物),棉杆底物纤维酶水解转化率达到93.4%,基本达到工业生产的标准;黑液可以取代部分商品木素磺酸盐,但全部取代,效果略差。