Preparation and Characterization of Semi-Carbonized Rice Straw Fiber

The semi-carbonization method is a kind of waste treatment to carbonize rice straw fiber at low semi-carbon temperature. The rice straw fiber is carbonized incompletely, which serves as building materials additive. The results reveal that the optimized carbonization condition is at 313 ℃ for 20-40 min with H3PO4 as activator. The structure of semi-carbonized straw fiber displays a large quantity of micropores, with which the wall thickness and the pore diameter are in the range of 1-4 μm, presenting the iodine sorption value of 1 320-1 470 mL/g and the methylene blue sorption value of 1 330-1 460 mg/g, respectively. Moreover, the acidic oxygen-containing groups impart the structure higher sorption of polar molecules. The semi-carbonized rice straw fiber with open and closed micro-mesopores demonstrates good hygroscopicity, implying the potential application as a functional additive in building materials.

生物处理对稻草秸秆厌氧发酵产甲烷的影响及动力学分析

厌氧发酵制沼气是农作物秸秆能源化利用的有效途径,但产气效率低是其规模化应用的制约因素之一。本实验通过外源添加微生物的方式对稻草秸秆进行处理,研究其对厌氧发酵产甲烷的影响,并采用Gompertz模型对发酵过程进行拟合分析。结果表明:生物处理可有效促进稻草秸秆厌氧发酵产甲烷,且复合菌种具有协同促进作用。单种添加纤维素降解菌后,稻秆单位挥发性固体(VS)甲烷产量达203.52~213.52 mL/g,比未添加菌种的对照组提升了0.42%~5.35%;添加复合菌种的甲烷产量达217.33~245.52 mL/g,比对照组提升5.90%~19.64%。动力学分析表明Gompertz模型对稻秆厌氧发酵产甲烷过程拟合效果佳,模型相关系数R2达0.9999,产气预测值与实测值的绝对百分偏差小。研究表明,生物处理是提高稻草秸秆厌氧发酵产气率的有效手段。

不同稻秆处理方式下双季稻温室气体排放通量研究

通过田间试验研究了不同稻秆处理方式下(常规处理(移出稻田+NPK),直接还田(RS)+NPK,原位焚烧还田(BIS)+NPK)双季稻温室气体排放.结果表明,相对于常规处理,RS+NPK处理显著增加CH4排放与减少N2O排放,BIS+NPK处理降低水稻生长季稻田CH4;RS+NPK和BIS+NPK处理稻田N2O排放差异并不显著(P>0.05);早、晚稻秸秆焚烧过程中产生的CH4与焚烧处理田间CH4排放相当,焚烧过程产生的N2O分别为BIS+NPK处理早、晚稻生长季N2O排放总量的90.1%和53.4%,贡献极大.不同处理温室效应表现为RS+NPK>NPK>BIS+NPK,单位产量的温室效应表现为秸秆直接还田处理最高,秸秆原位焚烧处理最低.

化学处理和微生物混合培养对水稻秸秆腐解和组分变化的影响

利用化学处理和微生物混合培养对水稻秸秆进行接力腐解处理。结果表明 ,化学处理后秸秆中二氧化硅的含量降低了 5 0 %左右 ,C/N从 5 3降到 2 1。经过接力处理的秸秆中半纤维素、纤维素和木质素的降解率均极显著高于其它处理 ,分别高达 12 .84 %、12 .12 %和 15 .96 %。微生物在经过化学处理后的秸秆中生长较在未处理秸秆中迅速。秸秆中碳氮含量的消长反映了微生物分解和利用秸秆的动态过程。化学处理和微生物接力处理有利于促进秸秆腐熟度的提高 ,并能保持微生物的持续生长 。

水稻秸秆接力处理过程中的红外光谱研究

作物秸秆就地焚烧已经和正在引起严重的大气污染 ,土壤微生物对作物秸秆的较难分解是作物秸秆农业利用的主要限制因子之一。文章采用傅里叶红外光谱 (FTIR)分析技术对水稻秸秆接力处理 (化学水解 微生物培养 )过程进行了研究 ,分析探讨了接力处理的化学机理。由红外光谱的分析可见 ,经过接力处理 ,水稻秸秆半纤维素和纤维素大大降低 ,C/N比也降低到适合微生物生长的范围 ,硅元素的含量也降低 ,水溶性的物质含量升高 ,其结果与化学分析的结果一致。

预处理改变稻草亚细胞结构的化学基础

以氢氧化钠、碳酸氢铵和尿素处理的稻草为研究对象，采用糖腈乙酰酯法和碱性硝基苯氧化法，分别测定了化学预处理前后稻草用80％乙醇浸提残渣中结构性多糖和木质素组分的变化．试验结果显示，化学预处理后稻草结构性多糖水解产物下降7．9％～17．7％；木质素组分中愈伤木基木质素下降31．9％～37．7％，对羟基苯基木质素下降16．6％～28．5％，紫丁香基木质素下降11．5％～16．8％，对香豆酸下降16．6％～26．3％，阿魏酸下降5．5％～11．1％．各组分下降幅度均以氢氧化钠处理最高．上述结果表明，化学预处理通过破坏木质素与结构性多糖、木质素单体之间的连接，导致细胞壁各层的木质素组分不同程度的下降是化学预处理后稻草亚细胞结构变化的化学基础所在．

不同化学处理对稻草体外发酵动态变化的影响

采用瘤胃体外发酵技术评定了不同化学处理对稻草体外发酵特性的影响。试验以3头装有永久性瘤胃瘘管的荷斯坦奶牛为瘤胃液供体,用复合碱、氨及尿素处理稻草后,称量1g样品于含有10mL瘤胃液和90mL培养基的39℃发酵瓶内体外发酵,分别于24,48,72,96h冰浴终止发酵,测定产气量、发酵液中挥发性脂肪酸、氨态氮及微生物蛋白浓度。结果表明,化学处理提高了稻草发酵的产气量、挥发性脂肪酸、氨态氮以及微生物蛋白浓度。其中复合碱处理组的发酵速度最快,累计产气量、干物质消失率和挥发性脂肪酸浓度最高,显著高于其他各组,其次为尿素处理组和氨化处理组,对照组最低;尿素处理组的pH、氨态氮浓度和微生物蛋白含量最高,显著高于其他各组,氨化处理组和碱化处理组次之,对照组最低。化学处理提高了稻草的体外降解率,其中复合碱化处理的效果最好。

改性处理对水稻秸秆纤维结构和性能的影响

采用酸处理、碱处理与球磨研磨相结合对水稻秸秆纤维进行改性处理。通过红外光谱(FT-IR)、广角X射线衍射(XRD)、热失重分析(TGA)等表征方法对处理前后的水稻秸秆纤维的结构与性能进行了测试分析。FT-IR结果表明,酸、碱化学处理方法能有效去除水稻秸秆中的木质素和半纤维素。XRD结果揭示了处理后的秸秆纤维的结晶度得到提高。TGA测试表明,经酸、碱改性处理后,秸秆纤维的热稳定性得到改善,分解温度提高。酸处理和碱处理均可以有效去除部分杂质,达到纯化稻草秸秆的目的,提高水稻秸秆中纤维素的比例。

化学处理水稻秸秆水溶性有机物的光谱特征研究

采用紫外(UV)、傅里叶红外光谱(FTIR)和核磁共振(1H和13CNMR)分析技术对13C标记水稻秸秆化学处理过程中的水溶性有机物进行了研究。由光谱变化的分析可见,随着化学处理的进行,水稻秸秆DOM中甲基、亚甲基含量逐渐降低,脂肪性降低;含芳环的化合物逐渐分解,芳香性降低;碳水化合物分解一部分形成碳酸盐类物质,另一部分形成CO2和H2O;羧酸和羧酸脂类化合物形成羧酸盐类物质;有机成分中的无机元素硅释放出来,形成硅酸盐类的无机硅氧化合物;DOM中的氮素以铵盐的形式存在并逐渐积累。

微波处理对稻草表面特性的影响

利用FEIXG型电子自旋共振波谱仪和Nicolet Nexus 670型傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)研究了微波处理对稻草表面特性的影响。研究结果表明,经微波处理后的稻草表面自由基浓度显著增加,最高可以达到处理前自由基浓度的7倍左右。且随着处理时间的延长和微波强度的增加,稻草表面自由基浓度的增加幅度有所上升。经微波处理后,稻草外表面的化学成分(包括SiO2、羟基、木素和纤维素)变化都不明显,而稻草内表面SiO2略有减少,羟基显著增加,木素和纤维素也有一定变化。微波处理可以改善稻草内表面的特性,使之比外表面更具活性,有利于稻草与胶黏剂之间的交联。

不同预处理方法对稻秸纤维表面化学特性及稻秸纤维板性能的影响

通过水热、2％乙酸、2％Na2SO3及2％NaHSO3预处理秸秆原料,再将原料分离成纤维,并试制了相应的秸秆纤维板,对比分析了4种预处理方法对秸秆纤维的表面化学特性及稻秸纤维板性能的影响。结果表明,预处理方法对秸秆纤维表面的主要官能团影响不大,但乙酸预处理能显著地降低稻秸纤维表面的pH值,有利于脲醛树脂胶黏剂和纤维形成良好的胶合界面,从而提高秸秆纤维板的性能。

稻草末固定白腐菌处理染料废水的研究

对采用微电解—白腐菌生物降解—石炭絮凝系统处理活性染料废水进行了研究。试验结果表明 ,废水的COD去除率和色度去除率均达到 95 %以上 。

有机溶剂对秸秆蜡质层溶解和生物降解率的影响

水稻或小麦秸秆表面均有蜡质层,它的存在是否影响微生物对秸秆的降解?试验选用几种不同有机溶剂,并以传统的酸碱预处理方法为对照,以溶解水稻秸秆表层的蜡质,然后接种微生物,探讨秸秆蜡质层对秸秆微生物降解速率的影响。结果表明,用乙醚、氯仿、正己烷等3种有机溶剂对秸秆进行预处理后,生物降解速率明显提高,正己烷处理效果最佳,秸秆失重率为29.4%,比未处理样(24.3%)提高了21.0%;有机溶剂正己烷预处理秸秆的半纤维素、纤维素和木质素的降解率分别为50.4%、28.1%、27.8%,比对照分别提高了22.2%、20.8%、28.0%,但低于传统的碱预处理。结果表明秸秆蜡质层影响秸秆生物降解,如果将秸秆蜡收集利用与秸秆生物降解预处理相结合,可探索出一条秸秆综合利用与生物降解新途径。

碱处理水稻秆对成型工艺的影响分析

以水稻秆颗粒为原料,通过NaOH处理制成生物质成型燃料的粘结剂,采用三因子二次正交旋转试验设计,研究NaOH质量分数、碱处理温度和碱处理时间对成型燃料剪切粘结强度的影响。利用SPSS13.0的回归分析方法以及Matlab 7.1的响应面分析法,建立并分析了3个因子对剪切粘结强度影响的数学模型。结果表明,所得回归方程显著,拟合情况良好;3个因子对剪切粘结强度的影响大小依次为:碱处理温度、NaOH质量分数、碱处理时间;最佳碱处理温度为95℃,NaOH质量分数为1.5%,碱处理时间为17 h,剪切粘结强度达到2.608 MPa。

水稻秸秆降解研究进展

水稻秸秆是一种重要的生物质能源,其降解关系着农田资源的再利用与环境保护。目前大量的秸秆采用焚烧处理,既浪费资源又污染环境。秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素等成分导致水稻秸秆降解率低。目前常用的降解方法可以分为直接还田、物理降解、化学降解以及生物降解,其中通过秸秆与微生物作用的生物降解法是目前处理秸秆最实际且有效的方法。另外,随着转基因水稻的问世,转基因水稻秸秆的基因、蛋白质残留情况是当前研究的热点。

稻草基质的制备处理对水稻秧苗生长的影响

为解决机插水稻育秧基质来源,研究了不同配制和制备处理的稻草基质育秧对水稻秧苗生长的影响。结果表明:稻草基质育秧的配制成分和制备方法对秧苗素质有明显的影响。基质中加肥加菌堆沤和不加肥堆沤处理的出苗率高于其他处理5%~10%;加土基质和加发酵菌堆沤发酵处理,能增加水稻秧苗的苗高、假茎宽、单株干物重、植株叶绿素和氮素含量,降低植株糖氮比,显著地提高水稻秧苗素质。加土稻草基质处理的秧苗可溶性糖含量高于全稻草基质处理秧苗约1~13 mg/g,淀粉含量低约8~28 mg/g,糖氮比低于全稻草基质。机插稻秧苗氮含量在30 mg/g左右、非结构碳水化合物含量65~80 mg/g、糖氮比为2.5左右,秧苗的综合素质相对较好。稻草可以取代营养土作为培育水稻机插秧苗的基质。加入少量土壤和发酵菌堆沤发酵的稻草基质育秧效果更好。

氢氧化钙尿素食盐复合调制稻草的效果研究

用氢氧化钙、尿素、食盐组成的复合处理剂调制稻草 ,共设 8个处理组 ,稻草水分调至 4 5 % ,填紧压实 ,密封保存于贮罐内 1个月 ,然后用瘤胃尼龙袋法测定稻草有效降解率 ,分析相关营养指标。试验结果表明 :①复合处理剂可提高稻草中CP、Ash、Ca含量 ,降低 (P <0 .0 1)NDF、ADF含量。复合处理剂可极显著地提高 (P <0 .0 1)稻草中DM、OM、NDF有效降解率 ,其中以H组 ,即 4 %Ca(OH) 2 +4% (NH2 ) 2 CO +2 %NaCl处理组效果最佳 ,与对照、A组比较 ,分别提高DM、OM、NDF有效降解率 4 4 .0 4 %、4 3.0 5 %、31.85 % ,其效果优于Ca(OH) 2 +尿素处理稻草或单独用尿素处理稻草的效果 ,差异极显著 (P <0 .0 1)。生产实践中应用时 ,要考虑反刍动物的消化生理特点和秸秆加工成本 ,可适当降低尿素和食盐添加量。②复合处理剂中添加食盐、尿素有利于提高 (P <0 .0 1)稻草中DM、OM、NDF有效降解率 ,2 %食盐添加量优于 1%食盐添加量 ,4 %尿素添加量优于 2

不同处理稻草纤维类物质瘤胃的降解特性

选用 4只装有瘤胃瘘管的山羊 ,采用尼龙袋法对 4种不同方法处理的稻草按 4× 4拉丁方设计 ,测定纤维类物质 (NDF、ADF、CEL和 HC)瘤胃降解率 .同时对 4种稻草进行了脆性测定 .结果表明 :氨化、微贮、调理稻草和普通干稻草 (对照组 ) NDF动态降解率分别为 32 .6 3%、30 .32 %、2 6 .79%和 2 1.6 6 % ;ADF动态降解率分别为 2 8.32 %、2 4 .87%、2 5.4 2 %和 19.35% ;CEL动态降解率分别为 35.15%、30 .19%、32 .51%和 2 7.51% ;HC动态降解率分别为 4 0 .0 4 %、2 9.88%、2 6 .77%和 2 3.0 4 % ;脆性测定结果分别为 56 .0 2 %、56 .16 %、57.87%和4 8.6 9% .可见几种处理都可使稻草瘤胃降解率提高 ,增加反刍家畜的采食量 ,尤以氨化最为明显 ,其次是微贮 .

水稻生产全程机械化农机系统优化配备研究

针对浓江农场当前农机配备主要以经验配备方式的现状,结合当前水稻全程机械化生产的农艺要求,将水稻收获后秸秆的打捆、运输等环节列入农业机器系统的优化研究中,应用模糊综合评价方法对水稻全程机械化生产机器系统进行选型,并构建整数线性规划模型,给出浓江农场科学合理的农机系统配备方案。与当前配备量的对比分析表明:优化后的配备方案具有更好的经济效益,同时明确了该农场闲置农机的台套数,并给出了闲置农机合理的处理措施。

稻草原料表面特性FTIR和XPS分析

运用红外光谱(IR)和X射线光电子能谱分析(XPS)方法.考察了热磨处理对稻草表面特性的影响。结果表明:稻草秸秆内表面的活性基团数量和氧碳元素百分比都明显高于外表面;经热磨处理,稻草纤维表面的羟基、甲基、亚甲基等官能团含量显著增加,氧碳元素百分比相对秸秆表面有大幅度提高,证明热磨处理能增强稻草表面活性,为脲醛树脂稻草中纤板制造的技术可行性提供了依据。