生物质炭基复混肥造粒用淀粉胶粘剂的合成条件研究

以淀粉为主要原料、H_2O_2(过氧化氢)为氧化剂、FeSO_4(硫酸亚铁)为催化剂、硼砂为交联剂和硫代硫酸钠为稳定剂,采用正交试验法优选出淀粉胶粘剂的合成条件,进而优选出BCF(生物质炭基复混肥)造粒用胶粘剂的最佳工艺条件。研究结果表明:当m(淀粉)=30 g、氧化温度为45℃和V(H_2O_2)=2.5 m L、氧化阶段10%NaOH(氢氧化钠)溶液4 m L、糊化阶段10%NaOH溶液8 m L和糊化温度为65℃时,制得的胶粘剂之黏性和流动性俱佳;当m(炭粉)∶m(尿素)∶m(磷酸二氢钾)∶m(胶粘剂)≈4∶1∶1∶1时,BCF颗粒的成粒率(为95.60%)和压缩强度(为0.026 MPa)相对最高。

炭基复混肥对烤烟产质量的影响

开展炭基复混肥与常规复混肥对烤烟产量及品质的影响研究,为本地烤烟生产确定适宜的肥料配方。使用毕节本地烤烟生产的配方肥料,在相同施肥水平下设置常规复混肥、炭基复混肥和炭基复混肥不追肥3个处理,研究其对烤烟生长发育、病害发生、烟叶产质量、烟叶化学成分及感官质量的影响。施用炭基复混肥能够明显提升烤烟各项农艺性状指标,提高烟株的抗病性,气候性斑点病及赤星病的发病率分别降低了6.7和1.5个百分点。施用炭基复混肥的烤烟产值较常规肥处理显著提高5.0%~18.1%,烟叶上、中等烟率提升4.7%~21.4%,叶内化学成分及香吃味均较为协调。与施用常规复混肥相比,施用添加了烟草秸秆生物炭的炭基复混肥能够明显促进烟株早生快发,有利于烟叶内在化学物质的积累,降低病害的发生、提升烟株抗病性从而获得较好的经济价值,且在25~30 d内追肥一次效果更佳。因此建议在贵州省毕节市威宁县烤烟产区推广施用炭基复混肥。

炭基复混肥氮钾缓释特性研究

为探究生物质炭及其用量对肥料养分的缓释效果,利用实验室圆盘造粒机制备了生物质炭用量为10%、20%、30%的炭基复混肥,采用土柱模拟淋溶法研究了炭基复混肥在土壤中氮、钾淋出率。结果表明:添加生物质炭能够减少肥料氮、钾淋出量,且随着生物质炭用量的增加炭基复混肥氮、钾素累积淋出率逐渐减小。当第10次淋溶时,生物质炭用量为10%、20%、30%炭基复混肥的氮素累积淋出率分别较不添加处理减少了6.03%、12.49%、33.72%,钾素累积淋出率较不添加处理分别减少了5.15%、5.29%、13.58%,且添加30%生物质炭处理显著大于其他处理。用一级动力学方程、Elovich方程和抛物线方程对各处理养分释放曲线拟合,结果显示一级动力学方程拟合效果最好,可用于表征氮、钾素累积淋出率与时间的关系。

炭基复混肥配方对土壤酶和烤烟生理、养分积累及产量的影响

为筛选适宜配方,通过贵州黄壤田间试验,研究不同炭基复混肥配方处理对土壤酶活和烤烟生理、养分及产量特征的影响。结果表明:随着炭基复混肥配方中生物炭比例的增加,土壤脲酶活性表现为递增趋势;烤烟净光合速率呈递增趋势,钾积累量逐渐升高,增幅为0.3%~10.4%,产量提高。BCF15处理土壤脲酶和硝酸还原酶活性最高;烤烟叶绿素含量、类胡萝卜素含量、净光合速率和水分利用率最高,氮和钾积累量最大,分别为7.28和8.15g/株,经济性状表现最突出,产量和产值分别达206.19kg/667m^2和4804.14元/667m^2。上述结果表明,BCF15(N∶P2O5∶K2O=9∶13∶22,生物炭比例为15%)是炭基复混肥较适宜的配方。

生物炭基复混肥成型及力学特性研究

以稻壳、油茶壳为原料,利用连续热解装置分别在400℃、500℃进行热解,制备稻壳炭和油茶壳炭,利用玉米淀粉在碱性条件下糊化交联反应制得淀粉胶黏剂,将生物炭与尿素、磷酸氢二钾以及淀粉胶黏剂进行挤压造粒,制备生物炭基复混肥,研究发现稻壳炭基复混肥成型率高于油茶壳炭基复混肥,500℃热解的稻壳炭与尿素、磷酸氢二钾、胶黏剂质量比为3∶1∶1∶2时力学性能最佳。本研究为环境友好型缓释复混肥的制备提供新的方法和依据。

炭基复混药肥(噻虫嗪)中噻虫嗪含量的测定

采用超高效液相色谱法,以乙腈-0.1%磷酸水溶液(体积比30∶70)为流动相,使用C18色谱柱,在检测波长为254 nm的条件下对炭基复混药肥(噻虫嗪)中的噻虫嗪进行超高效液相色谱定量分析。结果表明,噻虫嗪的线性相关系数为0.9997。在0.5、1.0、1.5、2.0 mg的添加水平下,平均回收率为98.4%~99.5%,变异系数为0.116%~0.474%。该方法操作快速、简单、准确,可用于炭基有机无机复混药肥(噻虫嗪)中噻虫嗪有效成分的测定。

生物质气化多联产技术的集成创新与应用

生物质气化作为生物质能源的一种主要形式,近几十年来得到了国内外的广泛关注和研究。但是由于传统技术燃气中焦油含量高、气化产物单一致使经济效益不佳、存在一定的环境污染及设备系统不够完善等难题,极大地阻碍了生物质气化技术的发展以及实现工业化规模的步伐。笔者所在的团队在国内外率先提出了基于"生物质气化(能源)多联产技术"的新发展思路,并进行了相应的技术研究与产业化应用。根据生物质资源特性不同,研究开发了适合农作物秸秆类的流化床气化多联产炉、果壳类下吸式气化多联产炉和木质类上吸式气化多联产炉,并针对不同的生物质气化产物研发了相应的产品利用路线。其中气相产物(可燃气)用于发电、供气或者热燃气(未经气液分离)直接烧锅炉供热或带动蒸汽轮机发电,该技术解决了燃气净化和焦油的两大难题;液相产物(生物质提取液)制备液体肥料;固相产物(生物质炭)根据生物质原料的不同可分别用于制备炭基有机-无机复混肥(秸秆类原料)、高附加值活性炭(果壳类和木片类)以及工业用还原剂和民用燃料(木质类)。生物质气化多联产技术新理念的提出以及相关核心技术设备的开发与应用也为生物质利用探索出了一条符合绿色、环保和循环、可持续产业发展的良好路径,生物质能源的发展只有与环境保护(空气、水、土壤及食品安全)相结合才是最根本的出路。