竹材微炭化干燥工艺中液体产物特性分析

在固定床反应器上采用微炭化工艺干燥处理竹材,并对干燥尾气进行冷凝回收,探讨微炭化干燥工艺对竹材干燥冷凝液体产物特性的影响。研究结果表明:竹材于210℃微炭化干燥处理得到冷凝液体主要含有酸、醛、酯、酮和酚类物质。微炭化工艺对竹材干燥液体产物特性有显著影响,210℃时醛类物质质量分数达22.14%,250℃时醇、酚类物质质量分数分别为25.13%、28.33%;升温速率造成酸、醛类物质先增加后减少,10℃/min时最大,分别为67.89%、22.14%,酮类物质变化趋势则相反,20℃/min时最大,为21.35%;随氮气流量增大,酸类物质增加,由51.84%增至81.71%,醛类、酮类物质减少,分别由26.07%、10.95%降至8.36%、2.58%。竹材微炭化干燥液体产物成分与木、竹醋液相似,具有用作植物生长促进剂、土壤改良剂等潜力。

KOH共热法和水热活化法制备多孔竹活性炭的比较

我国竹材资源丰富,以竹废料为原料,制备可用于超级电容器电极材料的竹活性炭,有助于推动竹产业发展,助力国家“双碳”目标实现。在本研究中,分别采用KOH共热和水热处理对竹粉进行活化,并对制备的竹活性炭进行电化学性能、比表面积、表面微观形貌等测试。实验结果表明,KOH共热活化法的最佳条件为炭化温度350℃,活化温度900℃,升温速率2℃/min,碱炭质量比4∶1;制备的活性炭比表面积为3 299 m2/g, 0.5 A/g电流密度下的比电容为287.8 F/g, 5 000次充放电测试后,电容保持率为95%~105%。水热活化法的最佳条件为KOH质量分数20%,反应温度150℃,反应时间12 h,制备的活性炭比表面积为192.91 m2/g, 0.5 A/g电流密度下的比电容为170.4 F/g,电容保持率为88.89%。2种方法制备的活性炭孔径结构都是以微孔为主,中孔混合分布,含有少量大孔;2种活性炭均含有双层或多层石墨烯结构,但水热活化法制备的活性炭石墨化程度更高,制备条件更温和。研究结果既可为超级电容器用活性炭的研究提供了理论思路,也有效地扩展了竹材的应用领域。

新型CFRP网格-重组竹复合板力学试验研究

为提高重组竹的力学性能并减轻其各向异性缺陷,设计了一种新型CFRP网格-重组竹复合板(CBCP).分别对8组CBCP拉伸试样和18组CBCP拉拔试样进行单轴拉伸试验和拉拔试验,以分析其力学行为并评估复合方法的影响.选择3个相似的构成模型对拉拔试样的黏结应力-滑移曲线进行拟合,根据试验结果确定CFRP网格和重组竹的临界锚固长度及计算方法,并分析讨论了CFRP层数、横向CFRP束特性和锚固长度对CFRP网格与重组竹黏结性能的影响.结果表明,复合CFRP网格可使重组竹的顺纹和横纹抗拉强度分别提高35.77%和135.20%,从而改善了重组竹的各向异性缺陷.增加网格层数和间距可提高CBCP的拉伸性能.随着锚固长度的增加,平均界面黏结强度呈幂函数递减,而峰值载荷滑移则线性递减.

生物炭对毛竹林土壤有机碳组分及碳库管理指数的影响

为探究不同生物炭施用量对毛竹林土壤有机碳组分及碳库管理指数的影响,本研究以广西桂林漓江上游毛竹林土壤为研究对象,以毛竹废弃物高温热解制备的生物炭为供试材料,通过一年野外施用试验,探究不同生物炭施用量下(0(CK)、10 t·hm^(-2)(BC1)、20 t·hm^(-2)(BC2)、40 t·hm^(-2)(BC4))毛竹林土壤有机碳活性组分和土壤碳库管理指数变化特征,分析环境因素对其影响。结果表明:与对照(CK)相比,高添加量生物炭(BC4)后土壤pH值、速效磷、速效钾、铵态氮、可溶性有机氮、微生物量氮等含量显著提高,但土壤全磷含量显著降低(P<0.05)。生物炭对总有机碳、易氧化有机碳、颗粒有机碳及碳库管理指数等有显著的促进作用,均在生物炭施用量为40 t·hm^(-2)时达到最大值。相关分析表明,土壤碳库管理指数与pH、NH_(4)^(+)-N、EOC、POC均呈极显著正相关关系(P<0.01)。路径分析模型表明在生物炭添加下,土壤性质和可利用性养分直接影响活性碳组分,进而影响土壤碳库管理指数。综上所述,毛竹林中施用生物炭是提高土壤质量、促进土壤碳固存及合理利用竹林废弃物的有效手段,其中生物炭添加量为40 t·hm^(-2)的处理效果最优。

木竹产品碳足迹评价研究进展

气候变化是全球治理的一个重要方面,评估人类活动引起的温室气体排放量是应对气候变化的基础性工作,受到世界各国政府、科研机构和企业广泛关注。随着我国“碳达峰”“碳中和”(简称“双碳”)目标的提出以及相关政策的落地实施,碳足迹作为温室气体排放测度指标,其重要性日益凸显。开展木竹产品碳足迹评价是我国木竹加工企业落实国家“双碳”目标的核心工作,对木竹产业低碳高质量发展亦具有重要意义。本文全面分析锯材、改性材、人造板及其制品、结构用集成材和胶合木等主要木竹产品碳足迹评价的研究现状,以及碳足迹评价方法的研究进展。目前,生命周期评价法是国际主流的碳足迹评价方法,依据的标准主要为ISO/TS 14067、GHG Protocol和PAS 2050;在木竹产品中储存的生物碳及其延迟碳排放效应的评估方法,以及计入产品碳足迹评价结果的形式等方面尚未形成国际共识;因不同国家木竹加工技术水平和能源结构有所不同,同一类别产品碳足迹差异显著。此外,不同科研人员采用的评价标准和研究假设等各异,导致同一产品碳足迹评价结果可比性不强。未来应:1)研制木竹产品延迟碳排放效应的评估方法,科学量化木竹产品对应对气候变化的积极贡献;2)制定适于木竹产品碳足迹评价国际统一的产品种类规则,进一步增强碳足迹核算结果的可比性,推动木竹产品碳足迹评价结果国际互认;3)建立木竹产品全生命周期回溯跟踪体系,助力木竹产品全生命周期碳足迹评价工作的顺利开展;4)构建契合我国木竹产业特点全国统一的碳排放因子数据库,为准确计量木竹产品碳足迹提供数据支撑。

5种主要出口竹笋产品碳足迹评估与减排路径分析

【目的】评估竹笋产品碳足迹,挖掘竹笋产品减排潜力,促进产业低碳高质量发展。【方法】基于2022—2023年浙江省杭州市临安区、湖州市安吉县的实地调查数据,对5种不同类型的竹笋出口产品(调味笋、手剥笋、笋干丝、水煮笋、鲜食笋)种植、生产和分销阶段进行碳足迹评估,识别碳排放热点,进行减排路径设计,并基于情景假设计算减排量;结合中国2015—2023年竹笋产品出口情况,估算中国历年竹笋产品出口隐含碳排放与碳排放强度。【结果】①5种竹笋产品的碳足迹从大到小依次为调味笋(1.3874 kg·kg^(-1))、手剥笋(1.0107 kg·kg^(-1))、笋干丝(0.9274 kg·kg^(-1))、水煮笋(0.3249 kg·kg^(-1))、鲜食笋(0.1748 kg·kg^(-1))。碳足迹构成分析结果显示:5种竹笋产品的碳排放热点主要为农资投入、鲜笋运输、鲜笋加工和附加物投入。②2015—2023年中国的竹笋产品出口平均隐含碳排放为18.4820万t,平均碳排放强度为0.9669 t·万元^(-1)。③基于碳排放热点的减排情景设计显示:2023年5种竹笋产品碳足迹平均下降幅度为20.15%。【结论】不同类型的竹笋产品碳足迹差异较大;2015—2023年的竹笋产品出口隐含碳排放呈波动下降趋势;综合隐含碳排放强度呈波动上升趋势;竹笋产品碳排放热点各有差异,通过减排措施,碳足迹有进一步减排的潜力。图2表7参36.

基于CO_(2)活化的竹基多孔炭催化还原Cr(VI)的性能研究

以竹粉为原料、CO_(2)为活化剂制备竹基多孔炭(ZH-100),并用于催化还原Cr(VI)。分析了反应温度、催化剂用量、还原剂甲酸用量、Cr(VI)初始质量浓度对竹基多孔炭催化活性的影响,采用XPS、XRD和交流阻抗测试技术对反应前后的多孔炭进行表征,以揭示其催化还原Cr(VI)的作用机制。结果表明:竹基多孔炭催化还原Cr(VI)的最佳实验条件为Cr(VI)初始质量浓度120 mg/L、温度60℃、ZH-100炭催化剂添加量0.1 g,还原剂甲酸添加量1.5 mL,在该条件下反应10 min,Cr(VI)还原率高达99.44%;重复使用3次后,ZH-100的催化还原能力略有下降,但仍能在30 min内达到99.22%的Cr(VI)还原率。分析发现,Cr(VI)的去除过程包括物理吸附和化学还原,其中以化学还原占主导;催化剂重复使用性能下降原因包括表面官能团消耗、碳微晶排列无序化及阻抗增大,ZH-100对Cr(VI)的催化还原机制为官能团介导和类石墨微晶介导。

浙江省竹林碳汇测算研究

采用生物量法测算浙江省竹林固碳量,运用能源活动二氧化碳排放测算法估算浙江省碳排放量,将二者进行对比分析竹林碳汇贡献。结果表明:1973—2021年浙江竹林固碳量从1820.64万t增长到3570.88万t,净增长量为1750.24万t,增长率高达96.13%,总体呈现增加的趋势,其中毛竹林为主要固碳林种;浙江省碳排放量呈现出稳定增长的趋势,增长率在2004—2021年有所下降;竹林固碳量与碳排放量呈现趋同的增长趋势,但竹林固碳量对于整体的碳排放量而言占比较小,固碳贡献小。为有效助力浙江省碳达峰、碳中和目标进程,提出应注重稳定竹林碳汇增量、切实巩固竹林碳汇发展,规范引导碳汇经营方案、合理提高竹林碳汇潜力,有效结合企业碳汇主体、科学管控企业排放数量,以此有效发挥竹林碳汇价值。

浙江安吉竹产业改造升级碳汇能力提升项目经济效益评价

随着乡村青壮年人口流出和人口老龄化加剧,林区基础设施建设落后,竹林经营效益不断下降,大量竹林逐渐被荒弃,竹产业产值下降。为此,近年来浙江省安吉县实施了"竹产业改造升级碳汇能力提升项目",旨在通过对竹林资源集约化经营,全面提升安吉县竹产业经济效益以及竹林增汇能力,在保护好绿水青山的同时,实现村民共同富裕。文章从投资估算、经营收入、还款能力3个方面分析评价了"竹产业改造升级碳汇能力提升项目"的经济效益,结果认为该项目是可行的。项目的实施可为其他类似地区升级竹产业、带动乡村振兴提供借鉴和参考。

竹废弃物热解碳足迹分析

文章针对竹废弃物热解及热解产物资源化利用的场景,基于生命周期评价和敏感性分析方法,建立了详细的生命周期碳排放清单和核算方法,确定了热解系统中碳排放和碳减排的主要贡献源,分析了热解系统碳减排能力对多个参数的敏感性程度。结果表明:1 t竹废弃物热解的碳排放为-838.684 kg,我国竹废弃物热解的年减排量为3830万t,年发电量为2.1×10^(10)kW·h;整个系统中碳排放的主要贡献源为生物油和合成气的燃烧发电(34.8%),碳减排最主要的贡献源为竹炭还田(34.0%);热解系统的碳减排能力对竹废弃物占比、年采伐量和热解产物产量的敏感性程度较高,敏感性系数分别为1.297,1.000和0.702;竹炭还田带来的土壤碳汇效应具有巨大的减排潜力,综合产率为8.9%的竹炭可带来1300万t/a的碳减排量。文章认为竹废弃物热解具有较强的碳减排能力,可以为合理利用竹废弃物生产可再生能源、积极应对气候变化,实现“双碳”目标提供一条新途径。

竹基生物质硬碳的制备与储钠性能研究

通过调整竹基生物质硬碳粒径提高电解液的渗透,高温煅烧增加其封闭微孔数量,改善竹基生物质硬碳低电压平台储钠容量和钠离子迁移动力学。结果表明,平均粒径为19μm的竹基生物质硬碳在30 mA/g电流密度下的可逆储钠比容量为374.37 mAh/g,首次库伦效率为76.88%,100次循环后可逆储钠比容量为326.9 mAh/g,在300 mA/g电流密度下容量保持率为91.5%。该研究为精确调节生物质衍生硬碳的微观结构以获得优异的钠离子存储性能提供了一种新的策略。

竹皮活性炭对工业废水中高浓度Cr(Ⅵ)的吸附

以竹皮废料为原料,采用水蒸气活化法制备活性炭,用于吸附水中的高浓度Cr(Ⅵ)离子并探究其吸附性能及吸附机理。通过BET、SEM、FTIR、pH及等电点测定对其微观物理形貌和表面化学性质进行了表征。结果表明,制得的活性炭比表面积高达1 068 cm^(2)·g^(-1),总孔容达0.55 cm^(3)·g^(-1)、微孔比例达72.7%、平均孔径为1.01 nm,主要含有羟基、羰基等含氧官能团。单因素吸附实验发现,对于质量浓度为150 mg·L^(-1)的Cr(Ⅵ)在活性炭用量1.2 g·L^(-1)、pH为2时吸附效果最佳,吸附去除率达99.7%,残留质量浓度符合国家标准。推测吸附机理为活性炭表面官能团质子化、活性炭与铬离子之间静电吸引、Cr(Ⅵ)表面还原、Cr(Ⅲ)的吸附或释放。

竹炭配煤成型活性炭吸附性能研究

【目的】为了探究煤与生物质配比对制备成型活性炭的颗粒强度、表观密度、碘吸附值、亚甲基蓝吸附值以及孔隙结构等影响。【方法】该研究以竹炭配煤制备成型炭,经过水蒸气活化制备颗粒活性炭,采用扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、热重法(Thermogravimetry,TG)、氮气等温吸脱附等表征手段深入分析竹炭配煤成型活性炭的理化特性。【结果】竹炭引入会提高成型活性炭的碘吸附值、亚甲基蓝吸附值,降低成型活性炭强度、表观密度,影响成型活性炭的使用效果。【结论】当煤炭∶竹炭为1∶3时,吸附性能与强度指标均满足要求,此时活性炭碘吸附值以及亚甲基蓝吸附值分别为934.7、165 mg·g^(-1),强度为86.4%,达到饮用水国标规定,具有良好的商业应用前景。

水污染治理K_(2)CO_(3)-尿素活化毛竹制备分级多孔炭及其对RhB的吸附作用

以毛竹粉为原料,低腐蚀性K_(2)CO_(3)和尿素作为活化剂,制备毛竹基活性炭(PAC),分别利用SEM和N_(2)物理吸附仪(Autosorb-iQ)表征活性炭的表面形态和微观孔结构特点,研究不同p H值、时间和PAC用量等因素对PAC吸附RhB性能的影响,并分析其吸附规律。结果表明,当毛竹粉、K_(2)CO_(3)和尿素的质量比为4∶2∶1,热解温度为600℃,活化时间为60 min时,PAC具有微-介孔共存、高比表面积(2 554.85 m^(2)/g)和总孔容大(0.98cm^(3)/g)的特点。PAC对Rh B表现出良好的吸附效果,45℃时最大静态平衡吸附量达到707.29mg/g,且准二级动力学模型对PAC吸附RhB具有更好的拟合性,即吸附过程以化学吸附为速度控制步骤;吸附等温线试验则表明,Langmuir和Freundlic这2种模型与吸附过程均有较高的拟合度,但Langmuir模型的R^(2)更接近1,属于以单层吸附为主同时存在非均匀多层吸附的行为;热力学结果分析表明,PAC对RhB吸附过程的△G°<0,△H°>0,△S°>0,说明吸附行为是自发进行,且以化学吸附为主。

不同秸秆覆盖方式调控地温对雷笋产量和经济效益的影响

[目的]研究不同秸秆覆盖方式对雷竹园地表增温效果及雷笋产量的影响。[方法]设置6组处理:不覆盖(CK),秸秆+砻糠(JL),秸秆+尿素腐熟剂+砻糠(JLNF),秸秆+有机肥腐熟剂+砻糠(JLOF),秸秆+尿素+砻糠(JLN),秸秆+有机肥+砻糠(JLO),持续监测地表温度、出笋量等指标。[结果]利用有机肥或尿素调节秸秆碳氮比同时配施腐熟剂的处理升温效果最好,1月JLOF和JLNF处理的最高温分别为24.25和21.70℃,各处理温度总体变化趋势表现为JLOF>JLNF>JLO>JLN>JL>CK。与温度变化趋势一致,JLOF处理的产量最高,达47355,其次为JLNF处理,为47190 kg/hm^(2)。经成本和产值核算,各处理经济效益趋势表现为JLNF>JLOF>JLN>JLO>JL。与JL处理相比,JLNF处理的经济效益增加了68940元/hm^(2),达627555元/hm^(2)。[结论]在秸秆-砻糠双覆盖模式的基础上,通过外源添加有机肥或尿素调节秸秆碳氮比同时配施腐熟剂是促进雷笋早出,有效提升雷笋经济效益的有效方式。

竹结构住宅全生命周期碳排放分析

为了深入了解竹结构住宅的碳排放特性,基于全生命周期方法评价南京林业大学校园内一栋2层示范性竹结构住宅的碳排放量,提出相应的降碳策略,对比分析相同体量木结构(轻型木结构、胶合木结构)和钢结构住宅的碳排放差异。结果表明,竹结构住宅在运行阶段的碳排放量最多,约占其全生命周期碳排放总量的89.8%,竹材自身碳储量占建筑碳排放总量的8.8%。不同结构体系的竹木结构住宅全生命周期净碳排放量相差不大,而相同体量的钢结构住宅则因建材生产能耗高、保温隔热性能差的劣势,其碳排放量比3种竹木结构住宅碳排放量平均值高约89.9%。

一步活化法竹基厚碳电极的制备及其电容性能

超级电容器作为高功率密度储能设备,一直以来备受关注。本研究使用竹材为原材料,通过一步KOH活化法,借助竹的自然结构,调整活化温度,从而优化孔隙结构以增强电解质离子的传输性能,成功制备出竹基厚碳电极。研究结果表明,随着活化温度的升高,电极的比电容逐渐增加,同时电导率也有所提高,说明更高的活化温度有助于去除杂质和增加孔隙结构的形成,从而提高了电极的比表面积和电子传导性能。当炭化温度为1000℃时,对称超级电容器器件在1 mA/cm^(2)电流密度下,呈现出4.86 mWh/cm^(3)的能量密度和2.57 mW/cm^(3)的功率密度。即使电流密度增至20 mA/cm^(2),对称超级电容器HBC 1000//HBC 1000仍保持3.13 mWh/cm^(3)的能量密度。此外,在20 mA/cm^(2)电流密度下,经过50000次充放电循环测试,HBC 1000//HBC 1000的比电容仍能够维持在初始比电容的77%。本研究旨在为生物质自支撑材料在超级电容器领域的应用提供科学依据和技术支持,以满足不断增长的能源需求和环保要求,并推动超级电容器技术的发展。

竹皮活性炭高效吸附工业废水中高质量浓度铬离子的热力学和动力学研究

采用炭化-水蒸气活化两段法制备的竹皮活性炭吸附铬离子,研究吸附过程的热力学及动力学。研究发现,Langmuir模型最能描述竹皮活性炭对溶液中铬离子的吸附行为,说明竹皮活性炭表面性质均一,官能团分布均匀,铬离子在活性炭表面为单分子层吸附。在30℃时的最大单层吸附量为193 mg·g^(-1),与其他文献报道的生物质活性炭相比具有明显优势。热力学研究结果表明,该吸附是一个自发的过程并且吸收热量,升高温度有利于铬离子的吸附,且吸附剂对活性炭有较强的吸附亲和力。吸附动力学实验结果表明,该吸附过程更符合准二级动力学方程,主要为化学吸附。颗粒内扩散不是吸附过程存在的唯一速率控制步骤,还有其他机制参与。

“双碳”目标下竹制航模技术探索

“双碳”目标是我国基于推动构建人类命运共同体的责任担当和实现可持续发展的内在要求而作出的重大战略决策,为了实现“双碳”目标,需要国家、社会、个人各个层面从小到大做出具体性措施,作为高校学子,西北工业大学民航学院“航育”团队在田薇老师的带领下,结合学校三航特色及学生专业性技能,自主研发制作了一种新型环保型航模,团队取材于西北工业大学定点帮扶地区——广西壮族自治区“毛竹之乡”融水,利用当地丰富的毛竹资源,探讨了竹材料在各向的力学性能,并针对传统型航模的短板,制作出一种更环保更实惠的航模,与当地特色苗族文化进行交融,在乡村振兴战略下为“双碳”目标作出自己的贡献。

竹纤维增强复合材料健身器材受力结构拉伸破坏行为研究

碳纤维、玻璃纤维复合材料等虽然具备极为优异的性能,但在生产、使用、废弃物处理环节却普遍存在一定的污染问题。为解决这一问题,以竹纤维这一天然纤维制备了一种增强复合材料,并以某型号健身器材的受力结构为例,对竹纤维增强复合材料的拉伸破坏行为进行分析。结果表明:材料离散单元尺寸、纤维体积百分含量、纤维强度分布等因素均会对竹纤维增强复合材料健身器材受力结构拉伸破坏行为造成影响,但影响程度和规律存在差异。