灰化条件对稻壳灰和稻秆灰理化特性的影响

采用X射线荧光光谱仪、X射线衍射、扫描电镜、能谱分析等实验方法研究了不同灰化温度(600和815℃)下制得的稻壳灰和稻秆灰的理化特性。通过马弗炉灼烧实验考察了灰化温度和灰化时间对稻壳和稻秆灼烧后的灰分量及其表观形貌的影响,并基于灰成分对2种生物质灰的结渣特性进行对比分析。结果表明:不同灰化条件对生物质灰的灰分量、灰组成、灰熔点、物相变化和积灰结渣等特性均有较大影响;灰分量随着灰化温度和时间的增加而降低,稻壳灼烧后的灰分量明显高于稻秆;灰化温度高于600℃时,灰样逐渐出现烧结结构,815℃时灰颗粒表面逐熔融,黑色碳颗粒逐渐暴露而被氧化去除;相同温度下灼烧,2种灰的颜色均由黑变为灰白,最后呈浅红色;稻秆灰中K、Na、Ca等碱金属和Cl含量明显高于稻壳灰,更易造成设备腐蚀;灰化温度对灰的结渣特性影响较小;600℃灰化时形成絮状颗粒,815℃的灰表面发生软化熔融,絮状物减少,逐渐有碱金属物质析出,并以熔融状态粘结形成块状结构。

秸秆灰直接还田对土壤的影响

本文以成都白家镇基本农田土壤作为土壤样本,分别加入比例为2.5%,5.0%,7.5%的秸秆灰,混匀后置于自然环境中,另设置对照组,每隔7 d取样,共取样6次。对土壤的部分理化性质进行测量,研究不同秸秆灰的加入量对土壤的饱和持水率、有机质、p H值、速效钾含量、速效磷含量的影响。结果表明,加入秸秆灰之后土壤的p H值明显升高,而且随着秸秆灰加入量的增加,土壤p H增加的也越多。该结论对加入秸秆灰后土壤的饱和持水率以及土壤速效磷含量的影响同样适用,然而,加入秸秆灰对土壤有机质含量的影响较小。本试验说明秸秆灰对土壤有一定的积极作用,可以提高土壤的饱和持水率、p H值、速效钾含量、速效磷含量,但对土壤有机质的含量的影响很小。

稻草和稻草灰合成中孔分子筛MCM-41及性能分析

以稻草(RS)和稻草灰(RSA)为硅源合成了中孔分子筛RS-MCM-41和RSA-MCM-41,并将其与以水玻璃(SDS)为硅源合成的中孔分子筛SDS-MCM-41进行了比较;采用接枝法对RSA-MCM-41进行改性以提高其酸性,制备了RSA-Al40/MCM-41和RSA-Al10/MCM-41(Si和Al的物质的量比分别为40∶1和10∶1),用于催化合成丙酸香叶酯(GP)。样品的XRD、FT-IR、NH3-TPD、N2吸附-脱附和气相色谱(GC)等分析结果表明:RS-MCM-41和RSA-MCM-41尽管具有中孔分子筛的六方介孔结构以及良好的长程有序性和结晶度,但用其催化合成GP,与SDS-MCM-41一样,活性都较弱;通过接枝法将改性铝以铝氧四面体接枝引入到分子筛骨架上,铝的接枝对中孔分子筛的结晶不利,但可使其表面产生更多的Brnsted酸中心;铝的接枝量越多,分子筛的催化活性就越强;RSA-Al10/MCM-41催化合成GP的转化率可达54.47%,选择性为74.82%。

稻草灰对滨海盐土改良的试验研究

为改善滨海盐土质量，以稻草灰作为改良剂，分别研究了灰土体积比为O％、10％、20％和30％滨海盐土在水稳定性团聚体含量、稠度指标、最大干密度和最优含水率等指标的变化规律。结果表明：稻草灰可以提高滨海盐土中粒径在5．0～10．0mm和2．0～5．0mm水稳定性大团聚体的含量，减小粒径小于0．25mm微团聚体的含量；稻草灰可以提高滨海盐土的塑限、液限和塑性指数，但对塑限、液限的影响显著，对塑性指数的影响相对较小；稻草灰可以显著降低滨海盐土的最大干密度，提高最优含水率。由此说明，稻草灰可以提高滨海盐土的保水性能与疏松度，把稻草灰运用于滨海盐土的改良，可取得工业废弃物资源化与土地合理改良的双重生态效益。

秸秆灰渣制备多孔莫来石陶瓷

为了综合利用秸秆灰渣,以水洗除杂预处理后秸秆灰渣为硅源,α-Al_2O_3粉为铝源,稻壳粉为造孔剂制备多孔莫来石陶瓷。探讨了烧成温度(1 250、1 300、1 350和1 400℃)、n(Al_2O_3)/n(SiO_2)(1. 0、1. 2、1. 5、1. 8和2. 0)、保温时间(2、3和4 h)对试样性能的影响。结果表明:当n(Al_2O_3)/n(SiO_2)从1. 0增加到1. 8时,烧结试样的抗弯强度增加79%,而显气孔率下降23%;当n(Al_2O_3)/n(SiO_2)大于1. 8时,抗弯强度有所降低。n(Al_2O_3) n(SiO_2)=1. 8,外加20%(w)稻壳粉,经1 350℃保温4 h反应烧结可一步制备出主晶相为莫来石的多孔陶瓷,其显气孔率为30. 24%,抗弯强度为45. 46 MPa。

焚烧稻草产生的多环芳烃及其他有害物的检验

通过对焚烧稻草的产物稻草灰和焚烧稻草所产生的气体溶于蒸馏水(制得溶解液来模拟酸雨)中多环芳烃(PAHs)及其他有害物进行检验,并对PAHs含量特点进行分析,从而间接评价了焚烧稻草对环境的影响。

稻草灰对上海潮土改良的试验研究

采用稻草灰对上海潮土进行改良试验研究,按不同灰土体积比研究稻草灰对上海潮土水稳定性大团聚体含量、稠度指标和击实性能的影响。试验结果表明:稻草灰可以提高潮土水稳定性大团聚体的含量,减小微团聚体的含量,其中在灰土比为20%时,水稳定性大团聚体的含量最大;随着稻草灰含量的增大,塑限和塑性指数呈现先增大后减小,液限先减小后增大的规律,其中在灰土比为20%时,塑性指数最大;随着稻草灰含量的增大,最佳含水率逐渐增大,最大干密度逐渐减小。因此,稻草灰作为潮土改良剂,能有效改善水稳定性大团聚体含量,稠度指标和击实性能,是绿色农业发展的有益探索。

不同粉碎程度与还田方式对稻草焚烧特性的影响

为从根本上禁止稻草焚烧,促进稻草还田,本研究依托自主研发的稻草粉碎均匀抛撒装置,通过大田试验与野外模拟试验,以目前水稻收获的常规模式稻草不粉碎条带还田(T1)及中度粉碎条带还田(T2)为对照,设置稻草粉碎条带还田模式(T3)及稻草粉碎均匀抛撒还田模式(T4),研究不同粉碎程度与还田方式对稻草焚烧特性的影响。结果表明:稻草抛撒均匀度及还田密度随着粉碎程度的增加而显著增加,稻草还田厚度则呈显著减少趋势。T4的稻草平均长度为5.3 cm,分别仅为T1、T2的13.6%、36.8%;稻草抛撒均匀度为87.4%,较T1、T2分别增加49.7个和42.0个百分点;稻草还田厚度为2.7 cm,仅为T1、T2的22.1%、27.8%;稻草还田密度为17.6 kg·m^(-3),较T1、T2分别增加88.3%、17.3%。在稻草条带还田(T1、T2、T3)模式下,粉碎程度越高,含水率下降越慢,燃烧时间越长,燃烧率越低,燃烧速率越慢,灰分越高,燃烧越不充分。T4通过稻草均匀抛撒虽可加速稻草含水率的下降,但燃烧时间、燃烧率及灰分仅分别为0.3min、6.0%、1.7%,均显著低于其他处理,几乎未燃烧。表明稻草粉碎均匀抛撒还田条件下无法燃烧,有利于从根本上实现秸秆禁烧。

掺加粉煤灰与稻草的砂浆的配合比优化研究

研究粉煤灰和稻草两种废弃物对砂浆性能的影响,分析了两者之间的相互作用.结果表明,这两种废弃物对砂浆的强度和容重都有显著的影响,但两者之间没有明显的交互作用.以强度为条件,以容重为目标函数,对砂浆的配合比进行了优化.优化结果表明,若要在强度一定的情况下获得最低的容重,应减少粉煤灰掺量、增大稻草掺量.

焚烧稻草对生态环境的危害研究

本文对焚烧稻草进行模拟污染实验研究,测试焚烧稻草气体溶解液的理化指标,发现焚烧稻草所产生气体的溶解液含有15种多环芳烃(PAHs),表明焚烧稻草会污染环境。通过水体模拟实验,运用相关分析法,发现了稻草灰的增加对水体pH值的影响规律。

污泥与草木灰不同配比对机插水稻秧苗生长的影响

规模化育秧是机插秧的重要环节,研究育秧用土的替代材料有助于解决规模化育秧用土紧张的问题。探讨以草木灰与生活污泥为原料,研究两者不同配比对机插水稻秧苗生长的影响。结果表明:污泥混合草木灰的基质中,随着污泥比例的提高,成苗率和株高及1、2叶的叶鞘和叶片长有下降趋势;而叶绿素含量、茎基宽、地上干重、地下根重和总干重随着污泥比例的加大具有增加的趋势。

不同秸秆还田方式对小麦产量及土壤养分与生理活性的影响

为了探究秸秆还田方式对小麦产量及土壤养分的影响,以扬麦25为材料,于2018-2019年度和2019-2020年度设计水稻秸秆直接还田、草木灰还田和秸秆不还田(对照)3个处理进行田间试验,研究不同秸秆还田方式对稻茬冬小麦产量以及土壤有机质含量、氮素含量和酶活性的影响。结果表明,两个试验年度草木灰还田处理的土壤氮素含量在0~20 cm土层显著高于秸秆还田处理和秸秆不还田处理,其土壤硝态氮含量、铵态氮含量较秸秆不还田处理均显著提高,同时草木灰还田处理下0~60 cm土层土壤蔗糖酶活性也显著提高;两个试验年度秸秆直接还田处理的土壤有机质含量在0~20 cm土层显著高于草木灰还田处理和秸秆不还田处理,同时秸秆直接还田处理下0~40 cm土层土壤脲酶活性也显著提高。两个试验年度草木灰还田处理对冬小麦的增产效果最佳,分别较秸秆不还田处理增产13.65%和6.70%,主要原因在于穗数的增加。综上,草木灰还田对土壤养分与生理活性的提高以及冬小麦增产有明显作用。

白云石添加剂对稻秆灰熔融特性及固钾能力的影响

在管式炉中研究了稻草秸秆的结渣特性与白云石作为添加剂对稻秆燃烧结渣的影响及其机理。采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)和X射线衍射(XRD)表征了稻秆灰分与白云石之间的相互作用。结果表明,当白云石添加质量分数为5%时,对稻秆的结渣特性具有明显的改善。白云石具有较好的固钾能力,在900和1000℃下尤为明显。白云石中富含的Mg和Ca元素能够与稻秆灰分中的SiO2反应形成高熔点的硅酸盐矿物,包括透辉石、钙镁橄榄石和镁硅钙石。

水热炭化温度对稻秆燃料特性影响的研究

采用水热炭化法对稻秆进行预处理,用ICP-OES和元素分析的方法对固相产物(生物炭)的燃料特性进行表征。结果表明:相对于未处理的稻秆,150℃所得的生物炭中氮与硫元素含量分别降低了34%和33%,且生物炭的能量密度随反应温度的上升而升高,250℃所得的生物炭具有最高热值(21.14 MJ/kg)和最低的H/C(0.09)与O/C(0.76)。另外水热炭化可以有效去除稻秆中的主要成灰金属元素,100℃所得的生物炭中钠、钾、镁、钙和铁5种金属元素的去除率均可高达80%以上。同时,水热炭化处理能够明显减轻稻秆燃烧过程中存在的积灰和结渣现象,250℃时所得生物炭的结渣与积灰指数分别降至0.19和3.69。

受污染水稻秸秆热解产物中镉含量及溶出性研究

以镉污染土种植水稻秸秆为原料,通过500℃不同时间(10~720 min)处理制备秸秆热解产物(生物炭和秸秆灰),测定产物中镉的含量及其溶出性.结果表明,水稻秸秆经热解处理后挥发镉总量的29.6%~48.4%;样品产率随热解时间的增加而下降;单位质量生物炭和秸秆灰中镉含量为2.35~7.05 mg·kg^(-1)和15.0~16.4 mg·kg^(-1),分别是水稻秸秆中镉含量(0.948 mg·kg^(-1))的2.5~7.4倍和15.8~17.3倍;通过不同提取剂得到镉溶出率由低到高依次为0%~43.2%(采用0.01 mol·L^(-1) CaCl_(2)提取)、0%~44.3%(采用Toxicity Characteristic Leaching Procedure提取)、28.8%~58.8%(采用1 mol·L^(-1) pH 5.0乙酸-乙酸钠单次提取)、35.1%~98.4%(采用1 mol·L^(-1) pH 5.0乙酸-乙酸钠连续4次提取);随着热处理时间的延长,样品中镉溶出率逐渐降低;由于热解过程中镉的挥发和形态转变,水稻秸秆转变为生物炭和秸秆灰后镉的可溶出总量(采用1 mol·L^(-1) pH 5.0乙酸-乙酸钠连续4次提取)由0.933 mg·kg^(-1)降至0.223~0.384 mg·kg^(-1),表明受镉污染的水稻秸秆热解转化为生物炭和秸秆灰可以有效缓解镉潜在的溶出风险.

低灰分稻草浆的研制

稻草浆的杂细胞含量较高,严重地影响了稻草浆的质量。有必要降低稻草浆中的杂细胞,扩大稻草浆的应用领域。实验研究了低灰分稻草浆的制备。结果表明,采用NaOH蒸煮,可以使原料中的灰分65%左右转入蒸煮废液。蒸煮液中含亚硫酸钠,会使灰分的溶出量大大下降,亚硫酸化度大于0.4,灰分溶出量降至最低。采用下述蒸煮工艺条件:用碱量12%(Na2O计),最高温度150℃,保温120min。然后强化筛选净化,使浆的得率高于25%,灰分低于6%。

稻草氧碱浆疏解特性的研究

对稻草经氧碱蒸煮后进行疏解,研究疏解对稻草氧碱浆滤水性能的影响,并分析纤维质量、浆中灰分及硅含量的变化。结果表明:去除杂细胞后浆料的打浆度能降低近10°SR,疏解对浆料滤水性能的下降作用明显,同时疏解对纤维细胞的变形作用影响了浆料的打浆度,而杂细胞的存在与否对疏解浆料的打浆度影响不明显。与除杂浆料相比,未除杂浆料在疏解过程中细小纤维组分增加3.7个百分点,未除杂浆的扭结指数、卷曲指数、纤维宽度以及所含灰分中的硅含量随疏解而下降。

水稻秸秆灰对水中双酚A的吸附去除性能研究

以比表面积为1572 m^2·g^-1的粉末活性炭为参照,研究了水稻秸秆于350和500℃灼烧产生的灰对双酚A的吸附性能,为认识和利用水稻秸秆灰去除水中有机微污染物提供参考.结果显示,水稻秸秆灰对双酚A的去除过程符合两室模型,其快吸附阶段在2 h内平衡,慢吸附阶段需5~7 d才能平衡,慢于活性炭的吸附平衡过程(需2.5 h).水稻秸秆灰的吸附等温线符合Dubinin-Ashtakhov模型,单位质量的最大吸附容量为18.0 mg·g^-1(350℃灰分)和10.3 mg·g^-1(500℃灰分),是活性炭(245 mg·g^-1)的4.2%~7.3%;单位比表面积的最大吸附容量为1.81 mg·m^-2(350℃灰分)和1.68 mg·m^-2(500℃灰分),是活性炭(0.156 mg·m^-2)的11~12倍,表明水稻秸秆灰是一种单位比表面吸附效率较高的双酚A吸附剂.

水稻秸秆灰对混凝土抗压性能及微观结构的影响

为探究水稻秸秆灰对普通混凝土性能的影响规律,以不同养护天数和不同取代率(0%、5%、10%、15%、20%)的水稻秸秆灰混凝土为研究对象进行受压试验,以本构关系、峰值应力、峰值应变、弹性模量、泊松比为评价指标,揭示水稻秸秆灰对混凝土性能的影响规律,提出并建立了水稻秸秆灰混凝土本构模型,利用有限元法分析水稻秸秆灰混凝土试件受压破坏形态,通过扫描电子显微镜进行微观分析,结果表明:对比普通混凝土,随着取代率的增加,养护28 d的水稻秸秆灰混凝土应力-应变曲线有明显区别,峰值应力、峰值应变均有不同程度下降;养护128 d时曲线稍有变化,峰值应力、峰值应变均有不同程度增加,取代率5%时峰值应变提高12.24%,且长期强度最好。扫描电子显微镜图像分析表明:水稻秸秆灰中的二氧化硅可与水化产物反应,促进后期强度。研究结果可为水稻秸秆灰混凝土工业化应用提供技术支持,为生物质发电厂生产的水稻秸秆灰副产物利用以促进农业循环、增加农业收入提供了理论依据。

流化床燃烧稻草床料聚团及灰行为

流化床燃烧生物质发电是生物质能利用的重要技术,但床料聚团影响系统的稳定运行。该文使用石英砂流化床在760℃燃烧稻草,研究床料聚团机理和生物质灰行为。实验结果表明:床料发生了严重的聚团,床层流化状态明显恶化;碱金属在床料颗粒表面富集,在床料颗粒表面形成了约5μm厚的灰层。K2O-CaO-SiO2三元系相图可以有效解释床层中融化物的出现。聚团机理可概括为:由于稻草灰熔点低,燃烧的半焦表面变粘,粘结床料颗粒产生聚团;通过与细灰碰撞、融化的碱金属化合物冷凝,床料颗粒表面形成一层均匀的灰层并融化,当灰层足够厚时,床料颗粒通过有限的点粘结在一起,也会形成聚团。