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,其中還蘊藏著豐富的化學(xué)能量以及比較齊全的植物營養(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的,只有對生物質(zhì)進行合理開發(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,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)過度開發(fā)利用而導(dǎo)致的土壤養(yǎng)分流失和土壤有機質(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)對蔗渣進行熱裂解,通過對各種方法的比較,最終選定紫外可見分光光度法來測定生物油中的糠醛含量。系統(tǒng)地研究了微波功率,反應(yīng)時間,催化劑添加量,反應(yīng)時間對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,蔗渣裂解糠醛得率達到蔗渣干重的4％

3、,顯著大于同組其它處理。
　　 以單因素實驗為基礎(chǔ),通過響應(yīng)面法分析得到最佳的工藝參數(shù)為:微波功率900w,時間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,并對其進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、較強的Si-C的特征吸收峰,生物焦中形成了穩(wěn)定性好的有機一無機復(fù)合體。經(jīng)過掃描電鏡觀察,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),說明粘土生物焦中存在有機無機復(fù)合物。
　　 酸性的蔗渣焦經(jīng)過石灰中和成為富含植物養(yǎng)分和有機無機復(fù)合體的土壤改良劑。對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)測定,包括土壤的有機質(zhì)含量、全氮含量、速效磷含量、速效鉀含量、陽離子代換量、含水率、pH值。實驗結(jié)果顯

5、示100％的紅壤粘粒作為催化劑對吸附裂解產(chǎn)生的有機質(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質(zhì)含量、全氮含量、速效磷含量、速效鉀含量、陽離子代換量、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。
　　 通過大豆盆栽實驗,白菜盆栽實驗,豌豆盆栽實驗,蘿卜盆栽實驗來檢驗蔗渣焦土壤改良劑實用效果。實驗結(jié)果顯示:
　　

6、1)粘土添加量為100％時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)分別比對照提高了33.3％、24.3％、115％、60％、326％和267％。盆栽白菜抗旱