甘蔗渣微波裂解制備糖醛及土壤改良劑的研究.pdf

1、以木質(zhì)纖維素為主要成份的農(nóng)林生物質(zhì)是陸地上最豐富的可再生資源,它不僅是寶貴的天然高分子材料寶庫(kù),其中還蘊(yùn)藏著豐富的化學(xué)能量以及比較齊全的植物營(yíng)養(yǎng)元素。但是如果不考慮生物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)中的作用,一味的獲取則是危險(xiǎn)的,只有對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行合理開(kāi)發(fā),充分利用才能確保人類的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。通過(guò)采用不同預(yù)處理措施和微波裂解條件,試圖在增加蔗渣微波裂解液體產(chǎn)物中糠醛的含量的同時(shí),把殘留的生物焦調(diào)制成土壤改良劑,讓生物焦把大部分的植物養(yǎng)分回田利用,防止

2、因生物質(zhì)過(guò)度開(kāi)發(fā)利用而導(dǎo)致的土壤養(yǎng)分流失和土壤有機(jī)質(zhì)平衡的破壞。
　　 以可再生的木質(zhì)纖維素蔗渣為原料,采用微波裂解的加工技術(shù)對(duì)蔗渣進(jìn)行熱裂解,通過(guò)對(duì)各種方法的比較,最終選定紫外可見(jiàn)分光光度法來(lái)測(cè)定生物油中的糠醛含量。系統(tǒng)地研究了微波功率,反應(yīng)時(shí)間,催化劑添加量,反應(yīng)時(shí)間對(duì)生物油中糠醛含量的影響。當(dāng)紅壤粘粒的添加量介于蔗渣干重的0-200％的情況下,紅壤粘粒的添加量為蔗渣干物質(zhì)重量的100％時(shí),蔗渣裂解糠醛得率達(dá)到蔗渣干重的4％

3、,顯著大于同組其它處理。
　　 以單因素實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),通過(guò)響應(yīng)面法分析得到最佳的工藝參數(shù)為:微波功率900w,時(shí)間33.7min,磷酸用量14.7％,紅壤用量103.1％。
　　 收集微波裂解的固體產(chǎn)物即生物焦,并對(duì)其進(jìn)行紅外光譜分析和掃描電鏡分析,結(jié)果顯示紅外光譜中出現(xiàn)了P—O-C脂肪族的伸縮振動(dòng)峰,木質(zhì)纖維素中的羥基與磷酸發(fā)生了酯化反應(yīng),蔗渣焦中有機(jī)磷酸酯賦予其緩慢釋放磷肥的潛力；加紅壤粘粒的蔗渣焦樣品紅外光譜中還出現(xiàn)

4、較強(qiáng)的Si-C的特征吸收峰,生物焦中形成了穩(wěn)定性好的有機(jī)一無(wú)機(jī)復(fù)合體。經(jīng)過(guò)掃描電鏡觀察,生物焦疏松多孔,在蔗渣焦和粘粒之間存在既不同于粘粒、又不同于蔗渣焦的物質(zhì),說(shuō)明粘土生物焦中存在有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合物。
　　 酸性的蔗渣焦經(jīng)過(guò)石灰中和成為富含植物養(yǎng)分和有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的土壤改良劑。對(duì)施用了蔗渣焦土壤改良劑的土壤做了一系列的土壤理化性質(zhì)測(cè)定,包括土壤的有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、速效磷含量、速效鉀含量、陽(yáng)離子代換量、含水率、pH值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯

5、示100％的紅壤粘粒作為催化劑對(duì)吸附裂解產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)效果最好。紅壤施用蔗渣焦土壤改良劑增加了土壤的有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、速效磷含量、速效鉀含量、陽(yáng)離子代換量、含水率、土壤的pH值,白菜盆栽土壤效果最好的一組各理化性質(zhì)分別是對(duì)照組的4.5倍、1.5倍、26.5倍、9.8倍、1.2倍、11.2倍、1.3倍。
　　 通過(guò)大豆盆栽實(shí)驗(yàn),白菜盆栽實(shí)驗(yàn),豌豆盆栽實(shí)驗(yàn),蘿卜盆栽實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)蔗渣焦土壤改良劑實(shí)用效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:
　　

6、1)粘土添加量為100％時(shí)蔗渣焦土壤改良劑的效果最佳；
　　 2)改良效果明顯:白菜盆栽之后的土壤進(jìn)行第二次種植,種植的豌豆表現(xiàn)出明顯差異,效果最好的一組的株高、上鮮重、上干重、根濕重、根干重分別是對(duì)照組的1.4倍、2.2倍、2.5倍、1.1倍、2.0倍。
　　 3)盆栽大豆出苗率、株高、地上部干重、地下部干重、根瘤數(shù)量、單株結(jié)莢數(shù)分別比對(duì)照提高了33.3％、24.3％、115％、60％、326％和267％。盆栽白菜抗旱