发酵稻壳通过增强氮代谢途径影响烟草幼苗的生长发育

为探究发酵稻壳替代炭化稻壳在烟草(Nicotiana tabacum L.)漂浮育苗中的可行性,以商用基质为对照,用不同比例发酵稻壳(fermented rice husk, FRH)替换湘烟7号栽培基质中的炭化稻壳(carbonized rice husk, CRH),并在温室中漂浮育苗60 d,测定幼苗形态指标;选取长势最好处理组FRH1,测定根系和生理指标,进行转录组测序,并对相关代谢通路和关键基因进行鉴定和分析。结果表明,6个处理间整齐度差异不大,但FRH处理生长势优于CRH处理;综合比较,FRH1处理在株高、根冠比和壮苗指数方面优于其他处理。FRH1处理的一级侧根数量、长度和表面积分别为292条、39.7 mm、4.9 cm^(2),根系脯氨酸含量、CAT和SOD活性分别为7.0μg·g^(-1)、232 U·g^(-1)·min^(-1)和45.7 U·g^(-1)·min^(-1),均显著高于CRH处理;FRH1和CRH处理共有294个显著差异表达基因参与氮代谢、戊糖和葡萄糖醛酸相互转化等20个KEGG代谢通路,并得到了显著富集;共挖掘出12个参与氮代谢的关键基因,并通过qRT-PCR进行了验证,同时发现硝酸盐/亚硝酸盐转运体基因newGene_31743在2个处理(FRH1和CRH处理)中相对表达量都较高。与CRH处理相比,FRH1处理中烟苗根系硝酸还原酶、亚硝酸还原酶活性分别显著提高8%和7%,氮含量上升1.7%(无显著差异)。发酵稻壳替代炭化稻壳进行漂浮育苗可以增强烟草幼苗氮代谢途径,从而改善烟草根系酶活性,提高根系活力,改良根系形态,进而促进烟苗生长。

稻壳炭强化城市污泥蚯蚓堆肥过程中重金属变化特征

为探讨稻壳炭强化蚯蚓堆肥对污泥性质和重金属的影响,本研究以城市污泥为研究对象,添加不同比例稻壳炭对蚯蚓堆肥进行强化处理,探究不同生物炭剂量(污泥干质量的2%、4%、6%、8%)对城市污泥蚯蚓堆肥过程中重金属有效态以及赋存形态的影响。结果表明:堆肥过程中pH呈先上升后降低的趋势,电导率先降低后升高,有机质呈下降趋势;与对照组(不添加稻壳炭)相比,添加不同比例稻壳炭强化后的电导率、有机质分别降低28.96%~47.46%、2.84%~18.87%;稻壳炭强化的污泥堆肥中养分增加,总氮、总磷和总钾在8%添加量时分别提高9.89%、24.39%和2.51%。当稻壳炭添加到蚯蚓堆肥后,重金属从易迁移转化形态向稳定态转化,在8%添加比例时,Cd、Cu、Ni的残渣态占比较对照组分别提高3.57、19.12、9.27个百分点,有效态分别降低56.25%、34.22%、28.20%;添加4%稻壳炭使Pb由可交换态、碳酸盐结合态向稳定的有机结合态转化,且有效态降低27.69%。相关性分析发现稻壳炭强化蚯蚓堆肥,升高堆体pH降低了污泥中Cd、Cu、Ni、Pb有效态含量。研究表明,稻壳炭强化蚯蚓堆肥可显著提升城市污泥营养元素,改善理化性质,提高污泥中重金属钝化效率。

稻壳生物炭/过硫酸盐降解水中四环素的研究

以稻壳为原料,制备了稻壳生物炭,并运用FTIR、XRD等进行表征,详细研究了稻壳生物炭/过硫酸盐体系对水中四环素的去除效果和机制,并对四环素降解过程进行了动力学分析。结果表明,制备的稻壳生物炭对过硫酸盐具有良好的活化性能,能协同过硫酸盐实现四环素的高效去除。稻壳生物炭/过硫酸盐体系对四环素的去除率显著高于单一生物炭、过硫酸盐体系和活性炭/过硫酸盐体系。稻壳生物炭/过硫酸盐体系降解100 mL浓度10 mg/L四环素的最佳工艺条件为:生物炭投加量3 g/L,过硫酸盐投加量12 mmol/L,反应温度60℃,初始溶液pH为5.5,反应时间为120 min。该条件下,四环素的去除率达93.9%。FTIR证实,制备的稻壳生物炭表面富含羟基、羧基等含氧官能团,可活化过硫酸盐产生更多硫酸根自由基。此外,水中共存阴离子对降解过程存在不同程度的抑制作用。动力学分析表明,四环素降解过程符合一级反应动力学模型;自由基猝灭实验证实,反应体系主导自由基为硫酸根自由基。

稻壳在化工领域应用的专利技术研究动向

【目的】为各创新主体如何在国家政策指向下实现粮食副产物资源最大化利用提供专利方面的技术支持。【方法】从专利视角分析了稻壳在化工领域应用的专利申请,重点分析了国内外申请趋势、主要创新主体的状况及相关技术等内容。【结果】稻壳资源在化工领域应用的专利技术主要涉及电池、电容器、石墨烯,且以国内专利申请为主。创新主体主要为科研院所和企业,科研院所具有较为先进的研发团队,企业在政策导向下也加大研发力度,呈现良好的发展态势,但专利转化率较低。【结论】稻壳资源在电池、电容器、石墨烯等化工领域具有较好的应用前景,可作为大力发展的方向之一。基于科研院所较强的研发实力,地方政府及企业可加强与之的合作,在降低成本的同时实现粮食资源的最大化利用。

水泥-石灰和水泥-稻壳灰稳定土的力学性能和冻融耐久性研究

为研究水泥-石灰和水泥-稻壳灰对土体进行加固良的效果及掺量,利用水泥、石灰和稻壳灰分别以水泥∶石灰=1∶1和水泥∶稻壳灰=1∶1制备两种稳定掺料。按照掺入比分别0%、2.5%、5%、7.5%和10%制备稳定土试样,并通过力学试验以及冻融试验对两种稳定土的三轴力学特性以及抗冻融循环的性能进行研究。结果表明:随着围压、稳定掺料和龄期的增加,稳定土的强度逐渐增加;脆性也明显增强;稳定土在3~7 d的强度增长率明显大于7~28 d的强度增长率,且在相同条件下,水泥-石灰稳定土的强度大于水泥-稻壳灰稳定土的强度。冻融循环后质量损失率和超声波变化规律表明土样的冻融耐久性顺序为:水泥-稻壳灰稳定土>水泥-石灰稳定土>纯土。

稻壳废弃物在可持续聚合物基复合材料中的应用

稻壳是一种产量丰富、成本低廉、可再生的生物质资源,被广泛应用于聚合物基复合材料中,以提高复合材料的性能并降低其成本。该文简述了稻壳废弃物的组成、结构与物化特性,重点阐述了稻壳、稻壳灰及稻壳二氧化硅等对热塑性树脂、热固性树脂和橡胶材料结构与性能的影响,并对稻壳废弃物在可持续聚合物基复合材料中的应用进行了展望。

利用稻壳制备纳米二氧化硅的工艺研究

在水稻生产过程中会产生大量稻壳,对于稻壳的处理,大部分的人会选择燃烧或者填埋处理,导致稻壳资源的浪费,稻壳中含有20%的二氧化硅,利用稻壳制备纳米二氧化硅可以将稻壳这一资源进行利用。本文使用盐酸进行预处理,采用高温煅烧法利用稻壳制备纳米二氧化硅。探究制备过程中各种参数对产率的影响,例如灼烧温度、盐酸浓度等。采用SEM对所制备的纳米二氧化硅进行表征,有明显纳米二氧化硅的外貌特征。采用IR对所制备的纳米二氧化硅进行光谱分析,出现明显的Si-O-Si特征峰。

基于腐熟稻壳的育苗混配基质及其应用效果

为研发以腐熟稻壳为主要成分的育苗基质,在测定腐熟稻壳等单一基质理化性质的基础上,根据基质理化性质模型,初步确定了以腐熟稻壳为主的11种育苗配方,并以番茄和叶用莴苣幼苗为试材,对配方进一步筛选确定适宜蔬菜幼苗生长的基质配方。结果表明:腐熟稻壳EC值与容重适宜,但持水孔隙度偏小,不适宜单独作为育苗基质材料;通过模型预测的11种基质配方复合合意值为0.91~0.98,均在育苗基质适宜指标范围内,且11种基质配方的理化性质实测值与模型预估值相对误差较小,为3.23%~9.63%;混配后的腐熟稻壳基质可以满足蔬菜苗期的生长需要,其中腐熟稻壳∶蛭石∶珍珠岩以6∶2∶2的混配基质栽培的番茄和叶用莴苣生长效果最好,壮苗指数分别比对照提高82.76%和184.80%,植株生长健壮。基质理化性质预测模型用于基质的研发方法可行。

密度对稻壳/聚氯乙烯发泡复合材料尺寸稳定性及力学性能的影响

针对传统木塑复合材料(wood plastic composites,WPCs)密度大、尺寸稳定性差等问题,以稻壳和聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)为原料制备三种密度的稻壳/聚氯乙烯发泡复合材料(rice husk/polyvinyl chloride foamed composites,RHPC),分别标记为RHPC-Ⅰ、RHPCⅡ、RHPC-Ⅲ,探究密度变化对RHPC性能的影响。结果显示:随着发泡程度的增加及密度的减小,RHPC的泡孔均匀程度有所降低。RHPC的线性热膨胀系数(coefficient of linear thermal expansion,CLTE)及吸水膨胀率均逐渐升高,且长度、宽度和厚度三个方向上的尺寸变化率均表现出各向异性;不同湿度和温度作用下的尺寸变化率表明湿度对RHPC尺寸的影响大于温度。RHPC-Ⅰ、RHPCⅡ、RHPC-Ⅲ的弯曲强度、弯曲模量和抗蠕变性能呈下降趋势;RHPC-Ⅱ由于均匀的泡孔结构呈现出最高的冲击强度和比冲击强度,分别为14.3 kJ/m2和19.9(k J·m^(-2))/(g·cm^(-3))。本研究为轻质高强WPCs的开发和拓宽其应用领域提供指导。

稻壳灰粒径对水泥砂浆的碱硅酸反应风险影响

固废资源化是实现可持续发展的重要内容.稻壳灰的火山灰活性高,有望作为辅助性胶凝材料用于水泥砂浆或混凝土,但其中K 2O和Na 2O含量较大,需探明不同粒径稻壳灰的掺入可能带来的碱硅酸反应风险.现有研究表明,粉煤灰的火山灰活性能抑制碱硅酸反应,已得到广泛应用.对比起见,设置了基准组、掺4种粒径粉煤灰组和稻壳灰组,在分别测试其抗压、抗折强度的基础上,测试膨胀率,通过SEM和EDS测试了掺粒径为5μm的稻壳灰试件和未掺稻壳灰试件的微观形貌和元素组成.试验结果表明:稻壳灰或粉煤灰的掺入均可以提高砂浆的力学性能,稻壳灰粒径越小提高的程度越大,中值粒径为5μm的稻壳灰可以使砂浆28 d抗压强度提高50.6%,抗压强度提高64.7%,效果均好于粉煤灰;稻壳灰的粒径不超15μm时,对砂浆的膨胀率可起到显著的抑制作用,且抑制效果优于粉煤灰,5μm的稻壳灰能使14 d膨胀率减小90%,并使骨料表现为无害,而8~20μm粉煤灰均仅减小60%左右的14 d膨胀率,骨料仍表现为有害;稻壳灰的火山灰活性不仅能生成低Ca/Si比的C-S-H凝胶,降低碱含量,还能使砂浆致密性提高,抑制碱离子和水的渗透,从而表现为对碱硅酸反应的抑制效果.

氯盐含量对矿粉-稻壳灰固化盐渍土强度特性的影响

针对氯渍土作为路基填料时易发生盐冻胀和溶陷引起的强度降低和稳定性不足等工程问题,采用矿粉-稻壳灰为固化剂,以氯盐含量和固化剂掺量为试验因素,通过无侧限抗压强度试验、水稳定性试验、冻融与干湿循环试验评估矿粉-稻壳灰固化盐渍土的宏观力学性能和耐久性能;利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)试验和X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)试验分析氯盐含量对矿粉-稻壳灰固化盐渍土微观特征的影响。结果表明:以28 d抗压强度作为评判标准,掺量为15%矿粉+15%稻壳灰时固化效果最佳;氯盐含量为0.3%~9.0%时,矿粉-稻壳灰固化盐渍土的抗压强度随着氯盐含量的增加先增大后减小,在氯盐含量为3.0%时抗压强度达到峰值,其耐久性与水泥固化盐渍土相比较优。微观表征分析显示,矿粉-稻壳灰固化盐渍土的火山灰反应产物和Fs盐随着氯盐含量的增加而增加,土体强度得到提升,当氯盐含量超过3.0%时,固化土内部被过多的火山灰反应产物和Fs盐充填并产生裂缝,进而劣化固化土强度。

一种酿酒用稻壳提升装置的设计与应用

在白酒酿造中,稻壳作为酿酒生产的主要辅料,是发酵过程中优质的填充剂和疏松剂。当前,酿酒辅料稻壳的输料过程中通常会用到链板或履带等机械运输设备,而常规的金属链板履带因其多链板间的缝隙,会出现大量稻壳的掉落,也可能导致灰尘飞扬等问题。基于上述问题,本文分析与探讨了一种酿酒用稻壳提升装置,该装置主要包括进料口、提升带、挡板、料板、盖板、支腿和转轴等部分,该装置可实现防止稻壳等物料撒落,并增加运输量的作用。生产实践表明,该装置的结构简单,操作方便,可有效解决链板运输多链接造成的物料撒落等问题,提升了车间的卫生水平,提高了酿酒的工作效率。

稻壳灰-废旧砖再生透水混凝土的配合比研究

为探究稻壳灰-废旧砖再生透水混凝土的配合比,采用4因素3水平正交试验,探究水灰比、目标孔隙率、废旧砖骨料取代率、稻壳灰掺量对透水混凝土的强度、透水性、抗冻性的影响。结果表明:水灰比为0.3、目标孔隙率为10%、废旧砖骨料取代率为40%、稻壳灰掺量为6%时,稻壳灰-废旧砖再生透水混凝土的性能更优,其抗压强度为11.28 MPa、劈裂抗拉强度为1.99 MPa、透水系数为0.56 cm/s、孔隙率为37.5%、50次冻融循环后抗压强度为3.74 MPa。

稻壳灰地聚物固化黄土强度及微观结构试验

为研究稻壳灰地聚物对黄土的固化效果及固化机理,通过击实试验、无侧限抗压试验、扫描电镜、X射线试验,结合Image J、MDI Jade图像分析软件进行定量分析。结果表明,随着稻壳灰掺量的增大,固化土最大干密度减小,最优含水率增大;稻壳灰对黄土无侧限抗压强度提升了87.4%,碱激发稻壳灰提升效果更大,最高增幅为黄土的2.36倍,存在稻壳灰最优掺量7.5%,NaOH最优掺量10%;稻壳灰地聚物使土体微观孔隙形态分布分维数逐渐减小,大幅减小了土体孔隙面积与孔隙连通度;稻壳灰地聚物固化土晶面间距比黄土更小,可显著减小土颗粒间的间距,使土颗粒间排列更为紧密,整体性更强。

稻壳灰对地聚合物混凝土收缩开裂性能的影响

地聚合物混凝土制品的体积收缩严重,影响其在建筑工程中的推广应用。为提高体积安定性,在粉煤灰-矿渣地聚合物混凝土中掺入吸水性较强的稻壳灰颗粒,研究稻壳灰对混凝土强度发展和收缩行为的影响。采用BET氮吸附法和扫描电子显微镜(SEM)表征硬化体的微观结构。结果表明,稻壳灰在地聚合物中的反应活性较高,可有效加速碱激发反应进程,提高地聚合物混凝土的抗压强度,同时可有效改善自收缩和干燥收缩。掺入30%稻壳灰的混凝土的自收缩和干燥收缩分别为56.2μm/m和447.9μm/m,相较于未掺稻壳灰的试样,自收缩和干燥收缩减缩率分别为62.4%和48.0%。干燥的稻壳灰颗粒可吸附液体碱激发剂中的水分,有助于保持基体内的相对湿度。此外,掺入稻壳灰还有助于硬化体结构的致密化,降低毛细孔所占比重,抑制裂纹扩展。

微波焙烧赤泥-稻壳压块回收铁

本文提出了一种利用微波体相加热还原焙烧赤泥−稻壳压块并从中回收铁的新方法,研究了进料方式、生物质用量、焙烧温度和时间等主要工艺参数对铁回收的影响。结果表明:在稻壳赤泥比为3、焙烧温度为1000℃、焙烧时间为20 min的优化条件下,得到铁品位为60.1%、回收率为86.3%的铁精矿。利用X射线衍射和X射线荧光光谱分析研究了赤泥中铁氧化物还原过程的机理,赤泥中的含铁矿物被还原成Fe和FeO等磁性物质。

聚乙烯亚胺改性稻壳的制备及吸附性能研究

稻壳是稻谷脱壳后的副产物,是一种产量巨大的农业废弃物资源。但是,目前这种可再生资源并没有得到高效利用,从而造成了自然资源的极大浪费。因此,利用价格低廉的稻壳制备具有高附加值的高效吸附材料,有着不容小觑的实际意义。该文以稻壳为原料,通过简单的交联反应将聚乙烯亚胺成功接枝到稻壳表面,制备了一种对Cr(Ⅵ)具有良好吸附性能的生物质吸附剂。研究结果表明,改性稻壳吸附Cr(Ⅵ)的最佳条件为:温度60℃,pH=2。在最佳吸附条件下,改性稻壳对Cr(Ⅵ)的最大吸附量达到113.76 mg/g。吸附等模型和吸附动力学的拟合结果表明,改性稻壳对Cr(Ⅵ)的吸附较好地符合准二级动力学模型和Freundlich等温模型,吸附过程以多层化学吸附为主。改性稻壳吸附Cr(Ⅵ)的热力学参数显示吸附Cr(Ⅵ)的过程中ΔG<0、ΔH>0、ΔS>0。结果表明,改性稻壳对Cr(Ⅵ)的吸附过程是自发进行、吸热且熵增的过程。此外,XPS分析表明吸附过程中有部分Cr(Ⅵ)被还原为Cr(Ⅲ)。经过4次循环吸附后,改性稻壳的吸附活性仍然较高,对Cr(Ⅵ)的去除率仍可达到69.08%。

以稻壳为原料的介孔MoO_(3)/SiO_(2)制备及其氧化脱硫性能

以稻壳为硅源和介孔模板,四水合钼酸铵为钼源,通过等体积浸渍法制备了一系列不同MoO_(3)负载量的介孔MoO_(3)/SiO_(2)。通过XRD、UV-Vis、FT-IR和N 2吸附-脱附等温线的技术手段对样品进行了表征。结果表明,低负载量的样品,MoO_(3)在载体SiO_(2)上分散较好;高负载量的样品开始出现正交晶系的MoO_(3)晶体。样品具有较大的比表面积和明显的介孔结构。采用二苯并噻吩(DBT)和4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)模拟油的氧化脱硫反应,评价了样品的催化性能,筛选出合适的催化剂为10%MoO_(3)/SiO_(2)。在优化的反应条件下,DBT和4,6-DMDBT的转化率均为99.9%。

基于稻壳基无定形碳的负极材料对锂离子电池低温性能的影响

碳基材料是目前锂离子电池最常用的电极材料,然而低温使基于碳基电极的锂离子电池(LIB)容量损失巨大。本文将农业废弃物——稻壳通过高温碳化制得多孔碳,多孔为锂离子(Li^(+))提供更多传输路径及活性位点,并促进Li^(+)在低温下的传输与扩散。研究发现,不同碳化温度对稻壳衍生活性炭(RHC)的微观结构有影响,基于不同RHC电极构建的电池性能也不同。其中,碳化温度为1 000℃获得的RHC-10负极具有最高的剩余可逆比容量,在0.2 C和2 C倍率下循环100圈后可达230和147 mAh/g;在不同倍率下循环10圈后再次在0.2C倍率下循环时,仍能保持最高的可逆比容量;在-20和-40℃可逆比容量分别可达175和98 mAh/g,表现出优异的低温充放电性能。

掺稻壳灰与纤维素纤维混凝土抗氯离子渗透和抗冻性试验研究

为了研究水胶比、稻壳灰和纤维素纤维对混凝土耐久性能的影响,以稻壳灰掺量(0、10%和20%)、纤维素纤维掺量(0.7 kg/m^(3)、1.1 kg/m^(3)和1.6 kg/m^(3))和水胶比(0.37、0.41和0.45)为变量,通过9组正交试验得到3种因素对混凝土抗氯离子渗透性能和抗冻性能的影响规律,并分别建立了掺稻壳灰纤维混凝土质量损失率与相对动弹性模量的冻融预测模型.结果表明:各因素对混凝土抗氯离子渗透性能和抗冻性能影响显著程度依次为:水胶比>稻壳灰掺量>纤维素纤维掺量;混凝土的抗氯离子渗透性能和抗冻性能随稻壳灰掺量的增加显著增强,随纤维素纤维掺量的增加呈先增强后减弱的趋势,在水胶比为0.37时最优;稻壳灰掺量为20%时,混凝土抗氯离子渗透性能最佳,抗冻性能最优;纤维素纤维掺量为1.1 kg/m^(3)时,混凝土抗氯离子渗透性能最好,抗冻性能最强;增加稻壳灰掺量、添加适量的纤维素纤维可以提高混凝土基体的密实度、减少微裂缝,进而增强混凝土的耐久性能;所建立的掺稻壳灰纤维混凝土质量损失率与相对动弹性模量的冻融预测模型与试验结果吻合较好,具有一定的适用性,可为制备绿色高性能混凝土提供理论依据和支撑.