污泥热解液与牛粪混合厌氧消化特性研究

为处理污泥热解液并利用其中所含的能量,研究了250~550℃温度下产生的污泥热解液单独厌氧发酵和与牛粪混合厌氧消化的特性.首先研究250~550℃热解液单独厌氧发酵的情况,发现各温度下热解液可发酵、且350℃下热解液产气性能相对较好;但是总体上产气量很少.其次以250℃下的热解液为例,研究与牛粪在高温[(55±1)℃]下混合厌氧发酵时不同质量比(5/80,10/80,15/80;g/g)的影响,发现热解液在一定程度上抑制了牛粪的厌氧发酵,且热解液的量越大抑制作用越明显.第三步选择最低的热解液添加量比5/80,研究热解温度(250~550℃)对混合物厌氧发酵的影响;结果表明,350℃下的热解液与牛粪混合厌氧发酵累计产气量最高,达116.42m L/g VS,高于纯牛粪对照组的110.36m L/g VS;其他依次是550℃组、450℃组和250℃组.另外,550℃组的总挥发性脂肪酸(TVFA)的初始值最高,为1528mg/L,发酵后降低至254mg/L,为最大降幅,证明污泥热解液中的有机物得到有效降解.因此,适当热解温度下的污泥热解液可以适量与牛粪进行混合厌氧发酵,为污泥热解液处理和能源化提供新出路.

松木屑低温热解液形成机理的实验研究

利用GC-MS对松木屑低温热解液的组成成分进行分析,并探讨热解液的形成机理。松木屑低温热解液主要为含氧化合物,随热解温度的升高会发生二次反应生成新的化合物。400℃热解液的组成来源于松木屑中木质素、纤维素和半纤维素中大分子键的断裂。在热解温度由400℃升高到600℃的过程中,松木屑热解液经历了由酮类、呋喃类和愈创木酚类化合物向甲苯、苯甲醛等苯基化合物和酚类化合物的转化,部分酚类化合物则进一步转化为萘及其衍生物和茚及其衍生物。

纤维素热解液发酵制乙醇

纤维素热解液中的主要产物是1,6-脱水-b-D-吡喃葡萄糖(简称内醚糖),通过催化水解内醚糖和脱毒处理,热解液可直接发酵产乙醇. 研究结果表明,在121oC和0.2 MPa条件下的多种催化处理中,0.2 mol/L硫酸处理的热解液获得的葡萄糖产量最高,达17.35%. 水解后含葡萄糖的热解液经Ca(OH)2中和、硅藻土吸附处理,能被Candida krusei YZ-1发酵为乙醇,产率为0.42 g/g(乙醇/葡萄糖), 达理论产率的84%. 而Zymomonas mobilis对于各种处理液的发酵结果都很差.

生物质热解液对甜瓜炭疽菌的抑菌及保鲜作用

为了开发低毒无害的新型果蔬保鲜剂,以生物质热解液(简称热解液)为主要研究对象,研究热解液对甜瓜炭疽菌的抑菌效果、抑菌机理及对甜瓜的保鲜效果。结果表明,热解液对甜瓜炭疽菌有明显的抑菌效果,EC50为1.8%,EC70为2.4%。热解液可以破坏甜瓜炭疽菌的细胞膜结构,导致蛋白质、核酸类及糖类物质外渗。保鲜试验结果表明:热解液可以有效减缓甜瓜果肉硬度、可溶性固形物含量及可滴定酸含量的降低,抑制多酚氧化酶和多聚半乳糖醛酸酶活性,并抑制酚类物质的消耗及可溶性果胶含量的增加。热解液浓度越大,对甜瓜保鲜效果越明显。

农废热解液与多菌灵混配对水稻纹枯病的协同防病作用

为探究农废热解液与多菌灵混配对水稻纹枯病的协同防病、减农药以及水稻的增产作用,进行了室内抑菌试验和盆栽、大田防病试验。结果表明:2.5mL/L的农废热解液与多菌灵混配有明显的协同增效作用。2.5mL/L农废热解液与0.4和0.667g/L多菌灵混配时抑菌率分别比1.667g/L高5.86%和8.05%,并减少了多菌灵使用量76.00%和59.99%。盆栽和大田防病试验结果表明,2.5 mL/L农废热解液与0.4和0.667g/L多菌灵混配时不仅显著减少多菌灵使用量,还比1.667g/L多菌灵单独使用时的防效基本一致或更高,并且显著提高水稻产量。用农废热解液喷晒处理的水稻叶片中过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)的酶活性以及叶绿素含量均比对照分别提高了5.81%、27.81%、94.84%和9.6%。

农废热解液对植物病原菌的抑菌作用及稻苗生长的影响

为探究农废热解液对植物病原菌的抑菌作用及对稻种发芽和稻苗生长的促进作用,采用纸片法进行室内抑菌试验,结果表明:农废热解液对供试的9种植物病菌均具有抑制作用,具有广谱性。由EC50可见,农废热解液对红景天立枯病菌的抑制作用最强,其次是红景天根腐病菌,再次为水稻纹枯病菌。农废热解液对稻苗生长促进作用及测定稻苗叶片内叶绿素含量和保护酶酶活性结果表明,不同浓度的农废热解液和不同处理方法均对稻苗生长及稻苗叶片中CAT、POD、SOD酶活性提高有明显的促进作用。其中,用2.5mL/L农废热解液浸种后再配合叶面喷施对稻苗生长、稻苗叶片中CAT、POD、SOD酶活性的提高作用最明显。

生物质热解液的精制及其理化特性研究

研究了精制方法对生物质热解液理化特性的影响,并将其特性与木醋液进行比较。结果表明,蒸馏法精制的生物质热解液的总酸和可溶性固形物含量比活性炭吸附法低,同时,焦油含量也明显低;蒸馏法中减压蒸馏的生物质热解液总酸量最高,焦油含量最低,且微量元素种类丰富。减压蒸馏法精制的生物质热解液与木醋液相比较,密度、总酸、可溶性固形物等指标相差不大,但生物质热解液的Mg、Al、Ca、Mn、Zn等元素含量高,焦油和挥发性酚含量低。

脱毒对热解液中内醚糖及紫色光合菌利用热解液的影响

研究了不同脱毒材料和处理方式对热解液中内醚糖及紫色光合菌利用热解液的影响.实验结果表明,脱毒处理能显著改善紫色光合菌对热解液的利用效率,不同的脱毒材料对热解液中的内醚糖吸附程度有较大的差异.以氢氧化钙和活性炭联用处理后,紫色光合菌对热解液的利用效果最好,对内醚糖的利用率在培养的第4d即达到77.7%,培养6 d对热解液的利用率达到94.1%,远高于未脱毒处理时的利用效率(61.9%,14 d).几种脱毒处理方式中,以氢氧化钙处理时对内醚糖的吸附最少(15.1%),而以717阴离子交换树脂处理时对内醚糖的吸附量最高(68.8%).

核桃饼粕热解液与支化聚合物复合体系性能评价

为了进一步降低改性成本,提高植物蛋白基体系的胶接性能,首先对市售支化聚合物进行了端基接枝改性,然后将其与核桃饼粕热解液进行不同比例的复合,对比分析了改性前后支化聚合物与热解液复合体系的粘接强度变化,并利用差示扫描量热仪(DSC)对复合体系的固化特征进行了测试和分析。结果表明,接枝改性后支化聚合物的黏度由1325 mPa·s降至370 mPa·s,固体质量分数由50%升至58%,分子质量的分布由原来的参差不齐转变成了正态分布。支化聚合物的引入有利于复合体系固化特征温度的降低,意味着在相同条件下将形成更加牢固的交联体系,并且改性后支化聚合物的作用效果更加显著。顺纹杨木胶接制品粘接强度的变化进一步印证了改性支化聚合物在复合体系中的突出作用,特别是湿粘接强度可从未改性的0.19 MPa提升至1.00 MPa。

土霉素菌渣热解液的理化特性及成分分析

采用元素分析仪、水分测定仪、粘度计、GC-MS等分析了土霉素菌渣热解液理化特性和成分。热解液油相C元素含量比较高,达到了50%(质量分数)以上,热解液油相和水相中N元素分别占6.48%(质量分数)和7.89%(质量分数),O元素分别占27.89%(质量分数)和13.54%(质量分数)。温度为300～600℃热解液的油相粘度为6 980～8 913mPa·s,水相粘度为324～372mPa·s;热解液的油相密度为1.089 8～1.127 9g/cm3,水相密度为1.041 9～1.075 6g/cm3。热解液腈类物质较多,油相和水相分别占了23.69%(体积分数)和9.32%(体积分数);热解液油相与水相中碱性氮化物体积分别占0.83%和1.46%;热解液油相与水相中非碱性氮化物体积分别占1.56%和0.35%;其余的有机物体积在油相与水相分别占3.30%和4.11%。分析结果为进一步资源化利用提供了技术指导。

生物质热解液和壳聚糖复合保鲜剂对辣椒炭疽病菌抑菌作用研究

为探究生物质热解液在农业生产中的应用及复合保鲜剂开发,采用气相色谱-质谱联用仪分析检测了生物质热解液的化学成分,以辣椒炭疽病菌为实验菌种,用生长速率法进行了生物质热解液和壳聚糖对辣椒炭疽病菌的抑菌实验,通过共毒因子法确定了生物质热解液和壳聚糖的相互作用。结果表明:生物质热解液和壳聚糖对辣椒炭疽病菌的EC_(50)值分别为50倍和0.7 g/L;生物质热解液对辣椒炭疽病菌的最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MFC)分别为32.5倍和29倍;两者以不同比例混合使用时对辣椒炭疽病菌的抑制具有增效作用,且生物质热解液和壳聚糖EC_(50)溶液按1∶1比例混合时共毒因子最大。

生物炭对污泥热解液与牛粪共厌氧发酵的影响

利用4种以芦苇和互花米草为原料的生物炭促进含大量毒性有机物的污泥热解液(SSPL)和牛粪的共厌氧发酵,以实现SSPL的降解并促进其产甲烷,同时分析了炭源中无机质的影响.结果表明:与对照组相比,添加生物炭后可将产甲烷高峰日提前4~8d,累计甲烷产量提升78.8%~157.2%;4种生物炭的促进效果与其炭源中无机质的含量呈负相关.生物炭通过吸附SSPL降低其生物有效性、为微生物提供载体和微量元素、促进种间电子转移来提升甲烷产量.炭源中无机质含量越高,生物炭对SSPL的吸附效果越差,厌氧发酵结束后SSPL的残留量越高;炭源中的碱土金属盐比碱金属盐对厌氧发酵过程更有利.

生物质热解液与壳聚糖处理对圣女果保鲜效果的影响

为了提高生物质资源利用率,开发低毒无害的新型果蔬保鲜剂,进行了3.3%生物质热解液以及热解液和不同浓度(0.50、0.75、1.00 g/L)的壳聚糖复合涂被液处理对圣女果保鲜效果的研究,主要观察了多聚半乳糖醛酸酶(PG)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)的活性及相关物质含量的变化。结果表明:生物质热解液与壳聚糖复合可较好地抑制圣女果PG和PPO活性的增长并减缓POD活性的下降速率,同时可减缓可溶性果胶和过氧化氢含量的增长并延缓酚类物质含量的下降,说明生物质热解液与壳聚糖复合涂被液处理有利于圣女果的贮藏与保鲜。

高效利用内醚糖微生物的筛选鉴定及预处理对菌株利用热解液的影响

以纤维素热解产物内醚糖为碳源筛选到4株高效利用内醚糖的微生物,经ITS测序和菌落形态特征鉴定,4株菌分别为嗜松青霉(Penicillium pinophilum)、桔青霉(Penicillium citrinum)、冠突散囊菌(Eurotium cristatum)和红假单胞菌(Rhodopseudomonas sp)。对各菌株利用内醚糖的研究结果表明,嗜松青霉和桔青霉5 d内对2%内醚糖的利用率为100%,冠突散囊菌7 d内对2%内醚糖的利用率为100%,红假单胞菌在10 d对2%内醚糖的利用率为52%。将4株菌作用于热解液发现,红假单胞菌能在未经预处理的热解液中生长,14 d后对热解液中内醚糖的利用率为69%,另外3株菌能在经5%活性炭+Ca(OH)2预处理后的热解液中生长。对预处理后热解液成分的分析表明,预处理对热解液成分有显著影响,其中六甲基环三氧硅烷、1,2-环戊二酮、5-甲基糠醛、3-甲基-1,2-环戊二酮和羟甲基呋喃酮的去除率达100%,内醚糖的损失为27.1%。

生物质热解液活化法制备活性炭技术及对亚甲基蓝吸附性能研究

为加深学生对碳排放、碳中和在化学工程与能源利用领域的理解,设计了一个完全基于生物质资源的活性炭制备与吸附性能探究综合性实验。以生物质热解液替代常规化学品(如磷酸、氢氧化钾或氯化锌等)作为活化剂,以玉米芯或核桃壳为原料制备活性炭,并对其吸附性能进行研究。结果表明:浸渍时间对活性炭吸附量影响不大,浸渍比对玉米芯基活性炭吸附量影响较大。玉米芯基活性炭和核桃壳基活性炭分别在浸渍比1∶12和1∶8时吸附量最大,对应的亚甲基蓝吸附量分别达8.67 mg/g和14.53 mg/g。

生物质热解液采前处理对苹果梨贮藏品质的影响

为研究生物质热解液的保鲜效果,以苹果梨为材料,在采前以不同浓度的`生物质热解液对苹果梨果实进行喷洒处理。结果表明:生物质热解液采前处理能减缓苹果梨在贮藏过程中的水分含量、硬度及可溶性固形物下降速率;抑制苹果梨的腐败变质及组织老化,其中,以100倍的生物质热解液的保鲜效果最佳,且随着贮存时间的延长保鲜效果越明显。

Y-S-Y12发酵液和生物质热解液混配对辣椒炭疽病的防治及作用机理

为探究解淀粉芽孢杆菌Y-S-Y12拮抗菌发酵液和生物质热解液混配对辣椒炭疽病的协同防病作用及其作用机理,对不同浓度生物质热解液、拮抗细菌Y-S-Y12菌株的发酵浓缩液及其混配溶液对辣椒炭疽病的抑菌作用进行检测,计算出毒力方程,根据EC50值将两种溶液进行混配,求得最佳配比。通过活体试验检测Y-S-Y12菌株对辣椒炭疽病果实的防治效果,测定叶片超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)和过氧化氢酶(hydrogen peroxidase,CAT)活性,并探究各药剂对辣椒炭疽病病菌菌丝的细胞膜通透性、生理代谢和菌丝形态的影响。结果显示,Y-S-Y12菌株发酵浓缩液和生物质热解液以1∶9混配具有明显的协同增效作用;混配的防效显著高于单剂,防效达到79.62%,进一步说明混配具有增效作用。混剂处理的辣椒炭疽病菌菌丝中的几丁质酶活性、β-1,3-葡聚糖酶活性和蛋白酶活性显著高于对照和单剂处理,处理后菌体的保护屏障被打破,使培养液的电导率、外渗液中蛋白质和核酸含量上升。混剂处理的辣椒叶片中SOD、POD、CAT酶活性显著高于对照和单剂处理,说明辣椒植株抗病性增强。综上,Y-S-Y12菌株发酵液和生物质热解液混配对辣椒炭疽病有协同防病作用,可能是因为Y-S-Y12菌株具有破坏辣椒炭疽病菌菌丝和诱导辣椒植株抗病性作用。研究为辣椒炭疽病无公害防治提供理论依据。

生物质热解液和腐霉利混配对番茄灰霉病的防病作用及机理研究

为探究生物质热解液和农药腐霉利混配对番茄灰霉病的协同防病作用、减农药作用及机理,进行了室内抑菌试验,测电导率、蛋白质和核酸外渗浓度、总糖含量、蛋白质含量、蛋白酶活性、几丁质酶活性、β-1,3-葡聚糖酶活性,活体植株上测防疫酶活性以及离体果实上进行了防病试验。结果表明,生物质热解和腐霉利1∶9混配具有明显的协同增效作用且防效最高,在果实防病试验中,达到69.36%,混剂中减少腐霉利含量时也得到较高的防治效果;混剂处理的番茄灰霉病菌菌丝中的几丁质酶活性、β-1,3-葡聚糖酶活性和蛋白酶活性显著高于对照和单剂处理,结果菌体的保护屏障被打破,使培养液的电导率、蛋白质和核酸含量上升;混剂处理的番茄叶片中SOD、POD、CAT酶活性及叶绿素含量明显高于对照和单剂处理。总之,生物质热解液和腐霉利混配对番茄灰霉病有协同防病作用和减农药作用,其机理为混配对病菌菌丝的破坏作用增强和番茄植株抗病性的诱导作用。

不同作物秸秆热解液对辣椒炭疽菌的抑制及其生理指标的影响

为探究秸秆热解液对植物病原菌的抑菌作用,采用抑菌圈法测定了不同作物秸秆(稻壳、稻草、大豆秸秆、玉米芯、玉米秸秆)热解液对辣椒炭疽菌的抑菌率、最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MFC),并从细胞膜通透性、生理代谢、菌体形态等方面探讨了秸秆热解液的抑菌机理。结果表明:5种秸秆热解液均对辣椒炭疽菌具有良好的抑菌效果,且玉米芯热解液的抑菌效果最好,其EC50值为6.1 mL/L,MIC和MFC值分别为9.1和10.0 mL/L,其次是玉米秸秆热解液,稻草热解液的抑菌效果最差。不同秸秆热解液均能够使菌悬液的相对电导率增大,并且增加蛋白质和核酸类物质的释放量。5种秸秆热解液中玉米芯热解液对辣椒炭疽菌细胞膜透性的影响最大,其相对电导率为44.71%,蛋白质和核酸物质的释放量分别为5.69 mg/mL和193.42μg/mL。不同秸秆热解液均能激活细胞壁组分水解酶活性,降低菌体细胞蛋白质和糖类物质的含量,其中,玉米芯热解液处理的菌丝蛋白质和总糖含量最低,分别为122.35 mg/g和1.6%,几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶、蛋白酶活性最高,分别为1.03 U/(μg·s)、15.364 U/(μg·s)和6.865 U/(μg·s)。不同秸秆热解液对辣椒炭疽菌胞膜通透性及生理代谢的作用大小与抑菌效果大小相吻合。因此,以作物秸秆为原料的生物热解液有望开发成天然抑菌剂,并应用到辣椒绿色生产以及采后贮藏保鲜中。

生物质热解液和壳聚糖复合处理对苹果果实贮藏品质的影响

为了解生物质热解液在绿色食品保鲜中的应用及开发高效低毒果蔬保鲜剂,试验用生物质热解液和壳聚糖复合溶液对苹果果实做了采后处理,并观察了苹果果实贮藏过程中品质指标的变化。结果表明:1.4%生物质热解液与1.4g/L壳聚糖不同比例复合溶液的处理能够抑制苹果果实水分、硬度、可溶性固形物、有机酸、Vc含量、酚类物质含量的减少,同时可抑制苹果果实腐烂率的上升,从而可延缓苹果果实贮藏品质的下降进程。1.4%生物质热解液与1.4g/L壳聚糖复合溶液的处理与1.4%热解液溶液处理相比对苹果果实贮藏保鲜有一定的增效作用,其中,复合比例为1∶1的相对于其他比例效果较为理想。