多辊式仿垄形木薯秸秆粉碎还田机设计与试验

针对木薯宽窄双行起垄种植农艺模式,为解决传统平刀式秸秆粉碎还田机垄沟秸秆残留多及粉碎不彻底的问题,研发了多辊式仿垄形木薯秸秆粉碎还田机。机具采用长、短刀轴分别对应垄面、垄沟的排布方式,结合粉碎刀片高速旋转完成作业。田间试验表明:机具平均工作效率为0.51hm^(2)/h,秸秆粉碎合格率为95.04%,留茬高度为0~3cm,有效解决了粉碎不彻底腋芽萌发的问题,满足了木薯秸秆粉碎还田的实际需求,杜绝了资源浪费与环境污染,为木薯块根机械化收获提供了先决条件。

木薯茎秆粉碎还田对土壤肥力的影响

将上季木薯茎秆粉碎堆沤腐熟,通过设计不同的还田量于木薯下种前还田,研究木薯茎秆粉碎还田对土壤肥力的影响。结果表明,木薯茎秆粉碎还田可以有效降低土壤容重,增加土壤孔隙度,显著改善土壤的物理性状;还可以提高土壤脲酶和过氧化氢酶活性,增加土壤碱解氮、速效钾等速效养分含量,但对土壤速效磷含量的增效不明显。在木薯茎秆粉碎还田各处理中,以18000kg/ha处理对土壤的培肥效果最佳。

巯基改性木薯秸秆对Cd(Ⅱ)吸附性能的研究

通过化学改性的方法向木薯秸秆中添加巯基官能团,研究了溶液的p H、投加量、吸附时间、Cd(Ⅱ)的初始含量以及温度对其吸附性能的影响,并通过扫描电镜、红外光谱、元素分析和X射线光电子能谱等技术分析表征,研究吸附机理。结果表明,经过巯基改性后的木薯秸秆的吸附量得到提升,吸附量随p H的升高而增大,随温度的升高而降低。适宜的p H为6~8,对Cd(Ⅱ)的吸附120 min内达到平衡。吸附Cd(Ⅱ)的反应符合Langmiur等温模型和准2级动力学方程,最大吸附量为72.09 mg/g。吸附过程为自发的放热过程。

我国非粮燃料乙醇的原料资源量分析

目前世界燃料乙醇的生产原料约60%为甘蔗或甜菜等糖质原料、33%为玉米或小麦等淀粉质原料,而纤维质原料正日益受到重视。我国可用于生产燃料乙醇的非粮淀粉质原料主要有甘薯、木薯、蕉藕、葛根等。其中蕉藕目前尚未形成产业化生产;葛根原料价格高,不宜作为乙醇原料;甘薯归属粮食范畴;只有木薯是最适宜制燃料乙醇的非粮淀粉质原料。纤维质原料主要包括农作物秸秆、农林废弃物、木屑等,其中农作物秸秆是我国产量最大的非粮燃料乙醇原料。秸秆资源密度考虑,利用区域应主要集中在河南、山东、江苏等地,保守估计这3个省的秸秆量可供生产1117×104t乙醇。目前制约纤维质原料制乙醇的关键瓶颈之一是原料的收集、运输及供应保障,若没有国家大的政策扶持和资金补贴,纤维质原料因缺乏经济可行性而尚不具备工业化生产乙醇的条件。糖质原料主要有甘蔗、甜菜、甜高粱茎秆和菊芋。由于菊芋菊粉附加值高,不宜作乙醇原料;甘蔗、甜菜主要用于糖业,不会作为乙醇原料;从单位土地面积乙醇产量和原料成本、农民种植收益综合来看,甜高粱茎秆是适宜生产燃料乙醇的糖质原料。需要寻求产业化种植模式来落实资源总量,提高资源保障度;另一方面要进一步研究低成本、安全保质的茎秆储藏技术。

巯基改性木薯秸秆吸附水体Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)特性

以废弃木薯秸秆为原料,经碱化、添加巯基官能团进行改性得到吸附剂,对其进行了表征,并研究了不同条件下吸附剂的对Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)吸附性能。结果表明,木薯秸秆成功引入巯基基团。经过巯基改性后的木薯秸秆的吸附量得到提升,吸附量随p H的升高而增大,在30 min内吸附量可迅速达到平衡,吸附动力学符合准2级动力学方程。对Cu(Ⅱ)的等温吸附符合Langmiur等温模型,近似于单层吸附,理论最高吸附量为65.36 mg/g;对Zn(Ⅱ)的等温吸附符合Freundlich等温模型,以多分子层吸附为主,理论最高吸附量为60.24 mg/g。两者吸附过程均为自发的放热过程。

立轴式木薯茎秆粉碎还田机的研制与试验

针对木薯块根收获时同步高效处理木薯茎秆的要求,研制了一种前悬挂于拖拉机、以液压马达为动力的立轴式木薯茎秆粉碎还田机,分单立轴粉碎和双立轴粉碎两种机型,与后悬挂于拖拉机的木薯块根挖掘收获机配合,可实现木薯秸秆粉碎还田、木薯块根挖掘收获联合作业。通过田间作业试验,对比了两种机型的作业性能,表明该设计有一定的实用性,并指出了其技术改进方向。

添加有益微生物厌氧消化木薯杆的效果研究

[目的]探讨不同秸秆发酵剂厌氧消化单一木薯杆或混合基质的效果。[方法]选择活力99生酵剂(1.20×1010cfu/g)、产酶益生素(2.0×1010cfu/g)、粗饲料降解剂(2.0×108cfu/g)3种复合有益菌进行试验。试验组在木薯杆原料中添加微生物发酵剂,对照组只添加同量的水,厌氧消化基质3个月,测定其粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、钙、磷、氨基酸含量。[结果]厌氧消化效果与秸秆发酵剂的种类有关,也与基质种类有关。粗饲料降解剂可以显著提高单一木薯杆的粗脂肪、磷、天冬氨酸、丝氨酸、丙氨酸含量;3种发酵剂对木薯杆混合和单一基质粗蛋白、粗纤维含量均无明显影响;粗饲料降解剂处理木薯杆对改善木薯杆饲料品质有一定效果,产酶益生素、活力99没有效果。[结论]该研究可为木薯秆制作生物饲料新技术筛选出适宜的发酵剂。

木薯秸杆黄原酸酯的制备及其对重金属Cr^(3+)吸附性能的研究

以木薯秸杆为原料,经过碱化处理后,进行黄原酸化反应制得木薯秸杆黄原酸酯(SCX).同时对SCX吸附Cr3+的性能及影响因素进行了研究.结果表明,当Cr3+浓度为20 mg/L时,SCX用量为0.2 g、溶液pH值为9、反应温度为30℃、反应时间为30 min的条件下,SCX对Cr3+的吸附率达79.5%.

热带农业废弃物资源利用现状与分析——木薯废弃物综合利用

阐述和分析了目前我国木薯种植概况和木薯主要废弃物木薯杆、木薯叶、木薯渣等资源的综合利用情况。其中,木薯杆已开始用于粉碎还田、培肥地力,也可气化发酵成沼气等;木薯叶可用于制作饲料、提取黄酮类化合物等;木薯皮和木薯渣主要用于制作饲料、肥料和燃料等。木薯废弃物的综合利用正朝着资源化、肥料化和饲料化的方向发展,提出了我国木薯废弃物综合利用技术存在的不足与发展建议。

绿色木霉降解木薯秆产糖及其工艺优化研究

[目的]对绿色木霉降解木薯秆产糖的工艺条件进行研究。[方法]先用绿色木霉初步降解经预处理的木薯秆,再用纤维素酶水解木薯秆,接着采用响应曲面(RSM)结合单因素试验法优化绿色木霉糖化木薯秆的摇瓶发酵条件。[结果]绿色木霉糖化木薯秆最佳工艺为:接种量11 ml孢子悬浮液,装液量100 ml,初始pH 4.6,发酵时间84 h,发酵温度30℃,摇床转速150 r/min,摇瓶瓶口包裹12层纱布。在此条件下,得到最佳产糖量3.06 mg/g木薯秆,比优化前提高了76%。[结论]虽然目前绿色木霉发酵产糖量与纤维素酶水解相比仍有一定差距,但微生物发酵糖化法成本更低廉,操作更简便,具有工业化生产的应用潜力。

镁浸渍生物炭吸附氨氮和磷:制备优化和吸附机理

利用废弃的木薯杆制备了载镁的生物炭吸附剂。以氨氮、磷为目标污染物,采用控制变量法研究了不同镁盐改性、MgCl2浓度、碳化温度、固液比和碳化时间对氨氮、磷吸附性能的影响,制备最具吸附性能的载镁木薯秆基生物炭(Mg-BC),进行批量吸附氨氮和磷实验。利用等温模型(Langmuir和Freundlich模型)和动力学模型(准一级动力学、准二级动力学和颗粒内扩散模型)探究其吸附特性,在其吸附特性研究的基础上,运用FTIR、XRD、SEM-EDS、XPS等表征手段对其吸附机理进行探讨。结果表明,Mg-BC对氨氮和磷的吸附过程均符合Freundlich模型和准二级动力学模型,为多分子层的化学吸附,理论饱和吸附量分别为43.48 mg·g^-1和96.00 mg·g^-1。结合表征结果推测,Mg-BC吸附氨氮、磷主要通过官能团作用、络合沉淀和离子交换等多过程协同完成。

粒径及填充量对木薯秸秆粉末/PPC复合材料力学性能的影响

利用木薯秸秆粉末和可降解的聚碳酸亚丙酯(PPC),采用挤出造粒、热压成型方法制备木塑复合材料,分析木薯秸秆粉末的粒径和填充量对复合材料的力学性能的影响。综合考虑复合材料的力学性能以及木薯秸秆的利用率,确定较优的木薯秸秆粉末粒径为80～140目,填充量为50%。依此条件制备的复合材料,弯曲强度达到GB/T24137-2009《木塑装饰板》的要求(≥20 MPa)。

玉米秸秆、甘蔗稍与木薯渣混贮饲料育肥肉牛效果试验

【目的】探讨玉米秸秆、甘蔗稍与木薯渣混贮饲料对育肥肉牛生产性能及经济效益的影响,为在肉牛产业化生产中应用推广这一技术提供理论依据。【方法】选择、膘情和毛色一致的30头本地黄牛为试验对象,随机分为2组,每组3个重复,分别以微贮甜玉米秸秆(CK组)和玉米秸秆、甘蔗稍与木薯渣混贮饲料为试验组(Ⅰ组)进行进行为期120d育肥试验。【结果】玉米秸秆、甘蔗稍与木薯渣混贮饲料育肥肉牛,平均日增重达826.50g,比单独饲喂微贮玉米秸秆平均日增重提高1.67%;试验组的头均日增重成本比对照组减少5.69%,头日净增益比对照组高2.23元。【结论】在肉牛育肥阶段应用米秸秆、甘蔗稍与木薯渣混贮饲料,能提高肉牛采食量、屠宰率、净肉率和经济效益,在一定程度上达到降低饲养成本、扩大饲料来源、提高养殖业经济效益的目的。

碳酸钙填料对木薯秸秆/聚碳酸亚丙酯复合材料力学及热稳定性的影响

以木薯秸秆、聚碳酸亚丙酯(PPC)制备复合材料。通过双因素四水平试验法,探究四种碳酸钙及其添加量对复合材料力学及热稳定性的影响。结果表明:添加纳米碳酸钙(尤以添加15%纳米碳酸钙)和活性碳酸钙的试板,力学性能优于添加重质、轻质碳酸钙的试板,弯曲强度最大值达到42.1 MPa,远超GB/T 24137-2009《木塑装饰板》的要求(≥20 MPa);热重分析也表明,碳酸钙在一定程度上能减缓复合材料的热降解,改善其热稳定性。

木薯秸秆/高密度聚乙烯复合材料的制备与性能研究

目的 探讨木薯秸秆粉的粒径和含量对复合材料物理力学性能及界面结合的影响,以期提高废弃木薯秸秆的利用率。方法 以木薯秸秆粉为增强体,高密度聚乙烯(HDPE)为基体,马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)为偶联剂制备木塑复合材料。对木塑复合材料进行拉伸性能、弯曲性能、缺口冲击强度以及吸水性测试,并利用电子显微镜(SEM)对复合材料断面微观结构进行观察和分析。结果 随着秸秆粉含量的增大,拉伸强度和弯曲强度在整体上呈现出增大的趋势,最大值分别可以达到32.5 MPa和49.6MPa,而缺口冲击强度不断下降;当粒径减小时,材料的拉伸强度呈现先下降而后升高的趋势,弯曲强度区别不大,而缺口冲击强度则整体上呈现降低的趋势。当秸秆粉的含量降低、粒径减小时,复合材料表现出较好耐水性能。结论 秸秆粉质量分数为60%,粒径为40~60目时复合材料具有较优异的综合性能,相关性能超过GB/T 24137—2009《木塑装饰板》的使用标准。

玉米秸秆+甘蔗叶梢+木薯渣复合饲料对肉牛生产性能和经济效益的影响

为明确玉米秸秆+甘蔗叶梢+木薯渣复合饲料对育肥肉牛生长情况和经济效益的影响,分别设鲜甜玉米秸秆(对照组,CK)、试验Ⅰ组(鲜玉米秸秆∶鲜甘蔗叶梢∶鲜木薯渣为3∶1∶1)、试验Ⅱ组(鲜玉米秸秆∶鲜甘蔗叶梢∶鲜木薯渣为2∶2∶1)、试验Ⅲ组(鲜玉米秸秆∶鲜甘蔗叶梢∶鲜木薯渣为1∶3∶1)、试验Ⅳ组(干玉米秸秆∶干甘蔗叶梢∶干木薯渣为3∶1∶1)、试验Ⅴ组(干玉米秸秆∶干甘蔗叶梢∶干木薯渣为2∶2∶1)、试验Ⅵ组(干玉米秸秆∶干甘蔗叶梢∶干木薯渣为1∶3∶1)进行饲养试验。结果显示,肉牛的育肥效果排序为对照组(CK)>试验Ⅰ组>试验Ⅳ组>试验Ⅱ组>试验Ⅴ组>试验Ⅲ组>试验Ⅵ组,而毛利润排序为试验Ⅳ组>试验Ⅱ组>试验Ⅴ组>试验Ⅰ组>对照组(CK)>试验Ⅲ组>试验Ⅵ组,综合育肥效果及经济效益以试验Ⅳ组(干玉米秸秆∶干甘蔗梢∶干木薯渣为3∶1∶1)的效果最佳,其平均日增重为858.97 kg·头^-1,毛利润达4839.12元·头^-1,较对照组(CK)显著提高10.83%。

木薯秸秆发酵产糖预处理工艺的研究

为了充分利用生物质资源,本文对农产废弃物-木薯秸秆的水解产糖工艺进行了研究。首先,以纤维素的含量为指标,研究了常规碱处理、微波/碱处理和超声波/碱处理三种方法对木薯秸秆进行预处理的效果。结果显示:经过2%(m/m)Na OH溶液结合微波处理40 min后得到的木薯秸秆,其纤维素含量最高(54.1%),但重量损失也最大(61.3%)。这是由于微波辐射增加了半纤维素在碱液中的溶解度,而使半纤维素被除去,纤维素含量相对增加。然后,对三种预处理方法得到的木薯秸秆进行发酵产糖研究,实验显示微波/碱处理得到的底物经绿色木霉降解可得到最高的还原糖产量,而对木薯秸秆糖化所得残渣的主要化学成分进行分析也证明了这一点。因此,为有利于后期木薯秸秆的发酵产糖,微波/碱处理是木薯秸秆糖化前的一种理想的预处理方法。

国内外燃料乙醇生产和应用情况分析

介绍国内外燃料乙醇的生产和应用情况。美国和巴西的燃料乙醇产量占世界总产量69%,其中美国约占33%,2006年美国的使用量为1514万t;巴西约占36%,巴西的产量为1265万t。同时,还简介了欧盟、加拿大、日本、印度和泰国的燃料乙醇的应用情况。2006年我国燃料乙醇的使用量约110万t,截至2006年底,我国燃料乙醇的总产能达163万t/a。按不同的原料介绍了我国燃料乙醇的生产工艺,即玉米、木薯、糖蜜、甜高粱和秸秆等。最后对我国燃料乙醇的发展提出了几点建议。