芦苇秆浸出液对铜绿微囊藻抑制作用的研究

研究了芦苇浸出液对铜绿微囊藻(Microcystis aetuginosa)生长的抑制作用。结果表明,不同部位的芦苇浸出液对铜绿微囊藻的生长抑制有差异,抑制效果为:根浸出液>穗浸出液>秆浸出液。新鲜烘干的芦苇秆和干燥的芦苇秆抑藻效果相当,粉末状芦苇秆抑藻效果不明显;未过滤的芦苇秆浸出液与灭菌、过滤的浸出液对铜绿微囊藻的生长的抑制作用差距不大;每升水浸泡40 g芦苇秆,15 d时浸出液的抑藻效果最好,培养10 d后的抑制率达67.8%;同时藻细胞的生物量和叶绿素a含量显著降低,SOD酶活性呈先升高后下降趋势,藻细胞出现聚集现象。

芦苇秆热解特性及动力学分析

为了充分利用芦苇秆生物质能源,以不同升温速率对芦苇秆进行热重实验,分别运用Coats-Redfern(CR)法、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法、Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法计算芦苇秆热解动力学参数,并利用主函数图法确定反应机理和动力学。结果表明:芦苇秆热解可分为4个阶段,其中190~400℃为主要热解阶段。在此阶段,将3种方法计算所得转化率(α)与实验数据进行对比,发现当温度大于250℃时,Coats-Redfern法计算值与实验数据偏差较大,而Flynn-Wall-Ozawa法与Kissinger-Akahira-Sunose法在整个阶段内吻合度较高。由主函数图法可知芦苇秆热解最佳反应机理为随机成核,反应级数为2。对比残差平方和发现,Kissinger-Akahira-Sunose法相比于Flynn-Wall-Ozawa法更适合计算芦苇秆热解动力学参数,计算的表观活化能随转化率的增大呈先增大后减小的趋势,并在转化率为50%时达到最大值286.9kJ/mol。

芦苇秆浸出液抑藻的最佳环境条件研究

应用全面正交设计试验方案,研究了三种主要环境因子温度、pH、氮磷比及其互作对芦苇秆浸出液抑制铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的影响。结果表明:芦苇秆浸出液使藻细胞出现聚集现象,对铜绿微囊藻细胞密度和叶绿素a的含量变化的影响均与这三个环境因子及其互作显著相关,温度是影响抑藻的主效环境因子,其次是pH和氮磷比,温度与pH以及温度与氮磷比之间也存在一定的交互作用,pH与氮磷比之间无显著差异。具体表现为,低温组(10℃)抑藻效果显著,随着温度升高抑藻效果逐渐减弱,pH和氮磷比对抑藻效果的影响都与温度水平密切相关,所有的低温组(10℃)及大部分中温组(18℃)的温度、pH、氮磷比各水平均与高温组(25℃)之间存在显著差异(P<0.05)。经过方差综合分析,芦苇秆浸出液抑藻的最佳环境条件为:温度为10℃,pH为9,氮磷比为2,在此条件下连续培养7d后,藻细胞密度下降到原来的40.48%,叶绿素a下降到原来的51.26%,故推测芦苇秆应用于控制水华的发生及水体蓝藻污染的恢复具有良好应用前景。

芦苇秆粉末高密度材料无胶温压成形与表征

为寻求高质清洁利用农林木质剩余物的新途径,运用响应面实验设计与分析方法对芦苇秆粉末实施无胶温压成形,制备高密度木质材料,用三维立体数码显微镜、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、核磁共振光谱、热重分析和热解析-气相色谱/质谱联用分析技术对试件的微观结构、物相、纤维素结晶度、热脱附挥发物进行研究。结果表明,芦苇秆粉末粒度对试件性能的影响不明显;芦苇秆粉末在压力、温度、时间的复合作用下,木质素发生软化与流展,纤维素的结晶度得以提高,粉末颗粒间发生化学反应并产生化学链接;芦苇秆粉末的最优无胶温压工艺条件:成形压力为70 MPa,成形温度为160℃,保温保压时间为30 min;在最优工艺条件下制备的木质材料塑化明显,质硬而耐磨,具有韧性断裂特征,且在40、60、90、160℃环境温度下的挥发物中,有益、有害成分的种类和芦苇杆原粉相当,但有益成分的总含量远高于原粉,表明温压成形工艺具有环境友好性,无胶温压成形可以获得高品质人工木质材料。

不同环境条件对芦苇秆浸出液抑藻作用的影响

研究了3种不同环境条件下（温度10～35℃、pH 7～10、氮磷比 4～72）对芦苇秆浸出液抑制铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）生长的影响.结果表明,3种环境条件均对芦苇秆浸出液抑制铜绿微囊藻（以下简称“藻”）产生了不同程度的影响.培养12d后,不同温度条件下,35℃时芦苇秆浸出液的抑藻作用最强,抑制率为51.88％,10℃抑制率为42.86％,25℃抑藻作用最弱;在pH 7.0、7.5、8.0时,藻密度随pH的上升而上升,pH 8.9和9.6两组保持平缓下降,pH 9.6抑藻效果最好,培养6d后,抑制率达到了57.98％;不同氮磷比对芦苇秆浸出液抑藻作用的影响基本一致,均使藻密度呈现上升趋势,相对而言,当氮磷比为72时铜绿微囊藻生长最为缓慢.

不同豆腐废水添加量下芦苇秆水热焦燃烧特性研究

为研究豆腐废水添加量对生物质水热碳化行为的影响,以芦苇秆为原料,纯水溶剂为参照,在反应温度250℃、停留时间240 min、液固比5~30条件下进行了水热碳化实验,分析了水热焦元素组成和燃烧特性的变化规律。结果表明,随着液固比的增加,豆腐废水溶剂中水热焦产率从49.27%增至63.53%,而纯水溶剂中水热焦产率从46.30%下降至38.30%,两者变化趋势相反;豆腐废水中水热焦的C和N质量分数变化范围分别为68.35%~70.30%和1.48%~3.26%,高于纯水中水热焦的相应参数,且随着液固比增加,豆腐废水中水热焦的C和N质量回收率增加;豆腐废水促进了芦苇秆的脱羧反应,水热焦H/C原子比和O/C原子比均与褐煤相近,高位热值最高为29.53 MJ/kg,能量密度约为1.80,能量回收率从0.85增至1.17,而燃料比从1.09减小至0.78。在液固比不大于10时,豆腐废水溶剂中的芦苇秆水热焦有与纯水溶剂水热焦相近的燃烧特性,其燃烧性能良好。

金针菇工厂化常规栽培配方中添加芦苇秆的可行性研究

为了充分发挥食用菌在生态循环农业中的作用,进一步利用废弃芦苇资源,以芦苇秆部分替代栽培原料中的玉米芯和甜菜渣,设计2种试验配方进行金针菇的栽培试验,研究不同添加量对金针菇菌丝生长、出菇产量及其经济效益的影响,以期筛选出适合金针菇生长的芦苇秆添加配方。试验结果表明:添加7.68%的芦苇秆试验配方中,金针菇菌丝能够正常生长,出菇产量和品质与目前金针菇工厂化栽培的常规配方结果无异,且能一定程度降低生产成本,提高经济效益,具有广阔的应用前景。

施加不同形态氮肥对芦苇生长和茎秆理化特性的影响

在位于四川省绵阳市涪城区青义镇的西南科技大学芦苇温室大棚,于2022年5月20日,将购自河北雄安聚鹏生态科技有限公司的白洋淀白花芦苇、白洋淀黄花芦苇、宿州芦苇的地下根系扦插盆内,在大棚内育苗15 d, 6月5日选取长势良好,大小一致的幼苗盆栽;选用不同形态氮素(酰胺态氮(CO(NH_(2))_(2))、铵态氮(NH4Cl)、硝态氮(KNO_(3)))设计单施、混施8种施肥方案(其中以不施氮肥为对照)对芦苇(Phragmites australis)扦插苗进行施肥试验,每个处理3次重复,每个重复4株,共96株;10月6—7日,测定成熟期芦苇的株高、第三节节间长、植株干质量,各处理分别随机选取3株,以全株收获取样,测定生物量、纤维形态、纤维素、木质素;分别取未施肥前盆中、施肥后成熟期盆中3~7 cm土层的土壤,测定土壤肥力(包括全氮磷钾、速效氮磷钾、土壤pH等);结合测定指标,应用方差分析法(ANOVA)、最小显著性差异法(LSD),分析施加不同形态氮肥对芦苇生长和茎秆理化特性的影响。结果表明:混施酰胺态氮和铵态氮,对白洋淀黄花芦苇的表型和干质量有促进作用,对改善白洋淀白花芦苇、白洋淀黄花芦苇的纤维形态效果最佳;混施酰胺态氮和铵态氮,白洋淀黄花芦苇、白洋淀白花芦苇的纤维素质量分数显著提高,白洋淀黄花芦苇的木质素质量分数最低;单施酰胺态氮,对宿州芦苇纤维素质量分数促进效果最显著。综合试验结果,混施酰胺态氮和铵态氮,对促进植株生长、改善纤维形态、提高纤维利用率的效果最佳;综合各项指标,白洋淀黄花芦苇更具有优良纤维用原料的潜力。

芦苇夹持输送装置台架的静力学及模态分析

相比于北方芦苇,南方芦苇秆更高、直径更粗,给芦苇收获带来了极大的困难,而目前国内缺少针对高秆芦苇的收获机械,大多采用人工收获或改装其他作物收割机收获,效率远不能达到要求。为此,对南方芦苇茎秆过高进而导致输送过程中发生倒伏、卡死等问题,设计了一种芦苇夹持输送装置台架。为了确保台架工作的可行性,采用Ansys软件对台架结构进行静力学分析,得到了机架的应力云图和变形云图,验证了其强度刚度;对台架结构进行模态分析,得到了台架的8阶固有频率,分析了台架受到的所有外部激励,并通过对比分析验证了台架的稳定性。

在芦苇不同生长期灌溉造纸废水的成熟芦苇秆纤维形态

为了研究造纸废水中化学需氧量含量对芦苇(Phragmites australis)秆纤维形态的影响,于2015年4月28日~10月28日,以辽宁省双台河口湿地灌溉造纸废水的芦苇秆为实验材料,在芦苇的不同生长期,灌溉化学需氧量质量浓度为300 mg/L、175 mg/L和50 mg/L的造纸废水,芦苇成熟后,测定芦苇秆纤维的长度、宽度和长宽比。研究结果表明,成熟芦苇秆的纤维长度、宽度和长宽比随着水中化学需氧量含量的增加而增大。在芦苇的快速生长期灌溉化学需氧量质量浓度300 mg/L的废水,成熟芦苇秆的纤维长度、宽度和长宽比都达到最大值,分别为1.49 mm、10.35μm和143.96。造纸废水中的化学需氧量质量浓度(x)与成熟芦苇秆纤维长度(y_1)(r=0.414)、宽度(y_2)(r=0.340)和长宽比(y_3)(r=0.715)都线性正相关,其关系式分别为y_1=0.001x+0.845,y_2=0.006x+7.057和y_3=0.039x+118.508。

芦苇茎秆表皮特性及防水剂用量对刨花板性能的影响

芦苇Phragmites australis作为一种天然的生物质材料在木质复合材料的应用方面具有很大潜力。运用扫描电子显微镜、红外吸收光谱仪对芦苇茎秆表皮的微观构造及化学成分进行了分析,并测试了芦苇茎秆硅的质量分数及表面接触角。在此基础上研究防水剂用量对板材性能的影响,以解决芦苇刨花板胶合强度差的问题。结果表明:芦苇茎秆表皮含有蜡质层和硅物质,茎秆硅的质量分数达到20.9 g.kg-1;当不添加防水剂时,制得刨花板的物理力学性能达到了国家标准GB/T4897.3-2003中的技术指标要求,添加防水剂使刨花板的物理力学性能下降,其中内结合强度的降幅最大。经机械粉碎后的芦苇刨花均匀地分散在板坯中,刨花表皮中的硅物质可以起到防水作用,因此,在不添加防水剂的条件下采用脲醛树脂胶黏剂可以制造出合格的芦苇刨花板。

4WG-1.5型高秆芦苇收割机的研制

针对我国南方芦苇生产的实际 ,如收割季节短、劳动强度大 ,研制了适应南方地区的芦苇收割机 ,重点解决了芦苇的收割、输送。

应用聚乙二醇对芦苇茎秆的增韧改性

采用不同相对分子质量聚乙二醇(PEG)改性剂,经负压浸渍方法进行芦苇(Phragmites australis)茎秆增韧改性试验。应用扫描电镜(SEM)观察芦苇茎秆增韧改性前后微观形貌变化;应用万能力学试验机(WAW)及动态热机械性能分析(DMA)测定增韧改性后芦苇茎秆的弯曲性能,并利用三点弯曲法计算弯曲弹性模量、应力-应变关系;应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)观察改性芦苇茎秆表面主要官能团的变化;采用干燥器法测定改性芦苇茎秆的吸湿性能。依据试验结果分析不同相对分子质量PEG改性剂对芦苇茎秆力学性能的影响。结果表明:经过PEG改性后,试样的弯曲弹性模量均有不同程度的降低,表明PEG改性较好地提高了芦苇茎秆的韧性。改性芦苇茎秆的韧性,随PEG相对分子质量的提高而增强,其中,PEG6000改性试样的弯曲弹性模量达到181.941 MPa,韧性较未改性试样提高了73%。PEG改性剂可浸入细胞壁或附着在芦苇细胞内部,影响其微观结构以及力学性能。通过动态力学测试可知,改性后的芦苇茎秆在60℃以下时,随温度的升高柔韧性逐渐增大。经吸湿稳定性分析,在相对湿度33%的环境中,改性芦苇茎秆的吸湿稳定性提高,吸湿稳定性随PEG相对分子质量的增加而提高;在相对湿度95%的条件下,PEG6000试样的吸湿稳定性较好。

碱浸渍对芦苇茎秆微观结构及其机械浆性能的影响

探究了不同条件碱浸渍处理对芦苇茎秆微观结构的改变及对后续芦苇机械浆性能的影响。结果表明,在不同用碱量和温度下,碱浸渍对芦苇茎秆的表观和内部结构有不同程度的改变;随着用碱量和浸渍温度的增加,芦苇茎秆微观表层和内部结构被破坏的程度增大,且破坏程度与后续的成浆性能有一定的关联性。当用碱量6%(以NaOH计)、温度120℃、时间90 min时,芦苇茎秆的微观结构变化较大,表面覆盖的由蜡质层和硅质化膜层组成的角化层破损严重,维管束中的填充物消失,碱液通道打开,此时芦苇机械浆各项性能最好。