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脱脂米糠全组分膜的制备及表征

中国油脂 2024年第1期49卷 50-56页

作者：徐永川刘晔罗彪王明明翟爱霞武汉轻工大学化学与环境工程学院武汉430023

为开发低成本、高产能的可降解膜材料加工原料和制备工艺,探索了利用米糠加工副产物制备膜材料的技术途径。以米糠饼粕为原料制备多种米糠基制膜原料,再采用碱处理-湿法成膜工艺制备多种米糠基膜材料,比较不同米糠基膜材料的机械性能,... 详细信息

为开发低成本、高产能的可降解膜材料加工原料和制备工艺,探索了利用米糠加工副产物制备膜材料的技术途径。以米糠饼粕为原料制备多种米糠基制膜原料,再采用碱处理-湿法成膜工艺制备多种米糠基膜材料,比较不同米糠基膜材料的机械性能,优选出最佳的制膜原料,在此基础上对制膜助剂(交联剂与增塑剂)进行选择,采用正交试验优化膜制备工艺条件,并对其结构进行表征。结果表明:米糠压榨饼经醇洗得到的醇洗米糠(AWRB)全组分为最佳的制膜原料;以戊二醛(GA)为交联剂,甘油(Gly)为增塑剂制膜,AWRB全组分膜制备最优工艺条件为固液比1∶5、碱处理温度50℃、碱处理时间60 min、Gly用量10%(以AWRB质量计)、GA用量1.6%(以AWRB质量计),在此条件下所得AWRB全组分膜的拉伸强度为16.9 MPa,断裂伸长率为1.6%。结构表征结果显示,AWRB全组分膜的热稳定性较高,结构致密,无皲裂。AWRB中的多糖和蛋白质在GA交联作用下形成了热稳定性更高的网络结构;而不溶性的粗纤维及蛋白质起到协同增效作用,有效提升了米糠基膜材料的机械强度。AWRB全组分膜的原料制备无需复杂分离操作,且有望实现米糠制油、植酸提取及米糠基可降解膜的制备等米糠资源的全效利用。

关键词：米糠可降解膜醇洗米糠制备工艺表征

有机肥基可降解膜成膜助剂的优选及膜性能研究

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环境科学研究 2023年第9期36卷 1755-1764页

作者：杨哲张婷龚天成李东阳杨天学王铭卢欢亮贵州民族大学生态环境工程学院贵州贵阳550025 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012 广东省环境科学研究院广东广州510170 粤港澳生态环境科学中心广东广州510555

研发可降解膜对于缓解由传统塑料膜引起的土壤环境污染具有重要意义.在不同的生物可降解材料中,利用有机肥中丰富的纤维素、半纤维素和腐殖酸为骨架材料制备生物可降解膜成为一种新的选择,而成膜助剂是有机肥制备可降解膜的关键.为了探... 详细信息

研发可降解膜对于缓解由传统塑料膜引起的土壤环境污染具有重要意义.在不同的生物可降解材料中,利用有机肥中丰富的纤维素、半纤维素和腐殖酸为骨架材料制备生物可降解膜成为一种新的选择,而成膜助剂是有机肥制备可降解膜的关键.为了探究膜制备过程中成膜助剂对膜性能的影响,分析成膜助剂对有机肥可降解膜的作用机理以及膜的降解规律,以海藻酸钠、丙三醇、戊二醛和羧甲基纤维素钠为成膜助剂,通过正交设计试验,以拉伸强度、断裂伸长率与气体透过性为指标,对成膜助剂最佳浓度进行优化.结果表明:当海藻酸钠、丙三醇、戊二醛和羧甲基纤维素钠添加量(以质量分数计)分别为0.70%、1.00%、0.20%和1.00%时,有机肥可降解膜的综合性能最佳,其中机械性能中的拉伸强度为16.88 MPa、断裂伸长率为28.47%,氨气和二氧化碳透过系数分别为1.23×10^(−11)和1.03×10^(−11)g·m/(m^(2)·d·Pa).光谱学分析结果表明,成膜后羟基、羧基、醛基等官能团含量和结晶度均有增加,因而实现了松散有机肥成为稳定性的可降解膜材料.土壤掩埋试验结果表明,膜材料降解过程符合二级降解动力学模型,降解速率常数为0.004,32 d降解失重率为58.97%,具有较好的降解性.因此,成膜助剂对有机肥制备的可降解膜机械性能和气体透过性影响显著,且降解性良好,在农业生产领域具有一定的实用价值.

关键词：可降解膜有机肥成膜助剂机械性能气体透过性

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国内外可降解膜研究热点及趋势对比分析

中国塑料 2023年第1期37卷 119-132页

作者：杨天学杨哲张军平王铭龚天成张婷侯佳奇席北斗中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012 中节能工程技术研究院有限公司北京100089 贵州民族大学生态环境工程学院贵阳550025

结合文献计量学和内容分析法,通过对2000—2020年间中国知网和Web of Science核心数据库中1 932篇与“可降解膜”相关中英文文献客观、系统地分析,对比了国内外可降解膜的研究进展。分析了国内外可降解膜研究历程、主要研究力量,包括国... 详细信息

结合文献计量学和内容分析法,通过对2000—2020年间中国知网和Web of Science核心数据库中1 932篇与“可降解膜”相关中英文文献客观、系统地分析,对比了国内外可降解膜的研究进展。分析了国内外可降解膜研究历程、主要研究力量,包括国家、机构和作者。对比分析了国内外可降解膜研究前沿及热点的演变,主要包括可降解膜的类型、可降解膜性能优化方法及其在多个领域的应用效果评估。结果表明,低成本、高性能可降解膜研发及其全生命周期环境风险评估等是未来可降解膜的研究重点。

关键词：可降解膜文献计量学内容分析法研究前沿研究热点

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大豆分离蛋白基可降解膜的研究进展

食品研究与开发 2022年第9期43卷 198-204页

作者：郑彦钊陈复生河南工业大学粮油食品学院河南郑州450001

随着环境问题日益凸显,新型绿色包装材料成为研究热点。大豆作为我国主要农产品被广泛接受。大豆分离蛋白作为天然大分子,其较好的成膜能力和生物降解性逐渐成为石油基高分子材料的替代品之一,被广泛应用于生产生活中。该文以大豆分离... 详细信息

随着环境问题日益凸显,新型绿色包装材料成为研究热点。大豆作为我国主要农产品被广泛接受。大豆分离蛋白作为天然大分子,其较好的成膜能力和生物降解性逐渐成为石油基高分子材料的替代品之一,被广泛应用于生产生活中。该文以大豆分离蛋白为成膜基质,综述对大豆分离蛋白的本体改性、表面改性、纳米改性以及与聚合物共混改性等,以改善可降解膜性能,满足更多应用要求,并对可降解膜的应用和发展前景进行分析与展望。

关键词：大豆分离蛋白可降解膜纳米改性共混改性应用

秸秆-禽畜粪便覆膜发酵产物再生转化可降解膜制备及应用

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秸秆-禽畜粪便覆膜发酵产物再生转化可降解膜制备及应用

作者：杨哲贵州民族大学

学位级别：硕士

近年来,我国秸秆和畜禽粪便等有机固体废弃物不断增加,对人居环境造成了严重影响。当前,覆膜发酵技术是秸秆和畜禽粪便资源化、减量化的重要方式之一,受到农业农村部重点推广。但覆膜发酵技术中使用的膜材料存在不可降解的问题,且覆膜... 详细信息

近年来,我国秸秆和畜禽粪便等有机固体废弃物不断增加,对人居环境造成了严重影响。当前,覆膜发酵技术是秸秆和畜禽粪便资源化、减量化的重要方式之一,受到农业农村部重点推广。但覆膜发酵技术中使用的膜材料存在不可降解的问题,且覆膜发酵产物也存在产品单一、附加值低、销路不好等问题,但其含有纤维素、半纤维素、腐殖酸等物质,可用于制备可降解膜材料。因此,为了拓宽覆膜发酵产物的利用途径,提高其附加值,本研究决定选用覆膜发酵产物为主要原料,经碱热处理提取成膜组分,并耦合海藻酸钠、丙三醇、戊二醛和羧甲基纤维素钠等成膜助剂,以流延成膜的方式制备了一种可降解膜材料。并对膜材料进行表征分析,探究成膜机理。另外,对膜进行降解分析和应用效果评估,以期通过小型模拟实验完成由研发阶段到生产应用阶段的过渡,最终实现大规模工业生产和环境应用。主要研究结果如下:（1）通过单因素实验和正交实验优化得到最佳膜制备方案,当碱浓度为0.50 wt.%（质量百分数）,海藻酸钠、丙三醇、戊二醛和羧甲基纤维素钠含量分别为0.70 wt.%、1.00 wt.%、0.20 wt.%和1.00 wt.%时,膜性能最佳。此时,膜的拉伸强度为16.88 Mpa,断裂伸长率为28.47%,氨气和二氧化碳透过系数分别为1.23×10 g·m·（m·d·Pa）和1.03×10 g·m·（m·d·Pa）。（2）通过红外光谱、XRD光谱、扫描电镜等方式对膜产品的结构和形貌分析表明,成膜助剂和发酵产物成膜组分间的羟基、羧基和醛基等官能团存在相互作用,同时通过缩醛反应和分子间氢键协同作用下形成了相对致密的膜结构。（3）膜降解分析表明,膜材料具有较好的降解性能。前期降解失重率较快,在10天内降解失重率达到了75%左右。后期降解逐渐变缓,在31天的实验中,降解失重率达到了79.97%。通过红外光谱、XRD光谱、扫描电镜等方式对膜降解过程中的结构和形貌分析表明,降解过程中存在氢键和分子键的断裂,导致膜材料内部解聚,表面破损,达到降解效果。（4）通过利用可降解膜进行覆膜发酵处理秸秆和畜禽粪便的应用发现,膜成型速度较快,且在35天的发酵过程中,膜表面保持完整,具有较好的耐久性。与覆戈尔膜和不覆膜的发酵产品对比发现,覆可降解膜的发酵产品有机质和总养分含量更高,蛔虫卵死亡率达100%,也优于其他两种产品。此外,覆可降解膜发酵的产品质量符合《有机肥料》（NY/T 525-2021）标准,可以作为有机肥料使用。同时,经核算,可降解膜成本远低于现有常用的覆膜发酵膜材料,具有推广价值。（5）本研究通过碱热处理提取覆膜发酵产物中纤维素、半纤维素、腐殖酸等成膜组分,耦合海藻酸钠、丙三醇、戊二醛和羧甲基纤维素钠等成膜助剂,以流延成膜的方式制备了一种可降解膜材料,该膜材料具有较好的机械性能和气体阻隔性,且降解速度较快,在模拟应用中变现良好,覆盖发酵的产品质量较好,同时该膜材料成本较低,具有应用推广价值。

关键词：覆膜发酵产物可降解膜机械性能气体透过性覆膜发酵

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地膜对花生土壤水热环境和生长的影响

灌溉排水学报 2024年第1期43卷 17-27页

作者：唐永齐张友良王凤新窦允清李躲冯绍元扬州大学水利科学与工程学院江苏扬州225009 中国农业大学中国农业水土问题研究中心北京100083 山东省日照市岚山区农业局山东日照276800

【目的】研究不同可降解地膜与普通地膜对花生土壤水热环境和生长的影响。【方法】设置农用白色地膜(WM)、黑色地膜(BM)、白色全生物可降解膜(WDM)、黑色全生物可降解膜(BDM)及不覆膜(CK)共5个处理,开展大田试验探究不同颜色可降解膜和... 详细信息

【目的】研究不同可降解地膜与普通地膜对花生土壤水热环境和生长的影响。【方法】设置农用白色地膜(WM)、黑色地膜(BM)、白色全生物可降解膜(WDM)、黑色全生物可降解膜(BDM)及不覆膜(CK)共5个处理,开展大田试验探究不同颜色可降解膜和普通地膜覆盖对花生土壤水热环境及其生长的影响机制。【结果】(1)WDM处理与BDM处理较WM、BM处理增温保墒效果更好,苗期WDM处理0~25 cm土层平均土壤温度较WM处理高0.8℃,BDM处理较BM处理高0.6℃;苗期WDM处理夜间5 cm土层土壤平均温度较WM处理提高0.8℃,BDM处理较BM处理高0.6℃;苗期WDM处理夜间有效土壤积温较WM处理高88℃,BDM处理较BM处理高60℃;WDM处理全生育期土壤含水率较WM处理提高11.7%,BDM处理较BM处理提高7.2%。(2)WDM处理花生产量较WM、BM、BDM处理分别增加5.3%、6.6%、17.3%,WDM处理水分利用效率较WM、BM、BDM处理分别提高7.8%、11.7%、22.8%。(3)白色可降解膜较黑色可降解膜降解程度提高14.6%。【结论】综上可知,山东花生种植中适宜选用白色全生物可降解膜。

关键词：可降解膜普通地膜花生土壤水热产量

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可降解膜覆盖对土壤水分蒸发特性的影响

干旱地区农业研究 2020年第2期38卷 1-9页

作者：贾浩李文昊王振华丁宏伟许虎石河子大学水利建筑工程学院新疆石河子832000 现代节水灌溉兵团重点实验室新疆石河子832000

于2017年5-11月开展室内土柱蒸发试验,研究了5种覆盖层(无膜:CK;普通地膜:PE;A型完全生物降解地膜:BD1;B型完全生物降解地膜:BD2;C型生物降解地膜:BD3)在2种辐射方式(连续、间断)、3种光照环境(近光、中间光、远光)下对土壤水分蒸发特... 详细信息

于2017年5-11月开展室内土柱蒸发试验,研究了5种覆盖层(无膜:CK;普通地膜:PE;A型完全生物降解地膜:BD1;B型完全生物降解地膜:BD2;C型生物降解地膜:BD3)在2种辐射方式(连续、间断)、3种光照环境(近光、中间光、远光)下对土壤水分蒸发特性的影响。结果表明:红外灯光连续和间断辐射方式下的各处理累积蒸发量曲线分别呈对数形和震荡波形。2种辐射方式下,各阶段蒸发量的变化关系都是近光>中间光>远光,且近光、中间光条件下的累积蒸发量较远光条件下分别高72%、50%(连续辐射)和70.5%、48.9%(间断辐射)。同样,连续和间断辐射方式下,与CK相比PE、BD1、BD2、BD3处理的抑蒸率分别为32.5%、16.51%、14.34%、16.35%和26.74%、16.69%、15.74%、17.18%。综合分析来看,覆膜可有效减小土壤水分蒸发,同覆盖层对土壤累积蒸发的抑制作用由大到小排列为:PE>BD2>BD1>BD3>CK。在相同的辐射情况下,B型完全生物降解膜处理的累积蒸发量Rose模型的拟合效果优于其他处理。

关键词：土壤水分蒸发特性可降解膜辐射方式光照环境 Rose蒸发模型

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可降解膜覆盖对一维土柱水分蒸发的影响

排灌机械工程学报 2020年第8期38卷 835-840,854页

作者：贾浩李文昊王振华张金珠王久龙丁宏伟许虎石河子大学水利建筑工程学院新疆石河子832003 现代节水灌溉兵团重点实验室新疆石河子832000

为解决残膜污染问题、探讨降解膜覆盖对土壤水分蒸发过程的影响规律,开展室内土柱蒸发试验,研究了在2种辐射方式(连续、间断)下5种覆盖层——CK(无膜);PE(普通地膜厚0.008 mm);BD1(A型降解地膜厚0.010 mm,诱导期45 d);BD2(B型降解地膜厚... 详细信息

为解决残膜污染问题、探讨降解膜覆盖对土壤水分蒸发过程的影响规律,开展室内土柱蒸发试验,研究了在2种辐射方式(连续、间断)下5种覆盖层——CK(无膜);PE(普通地膜厚0.008 mm);BD1(A型降解地膜厚0.010 mm,诱导期45 d);BD2(B型降解地膜厚0.010 mm,诱导期60 d);BD3(C型降解地膜厚0.012 mm,诱导期60 d)对土壤水分蒸发特性的影响.结果表明:地膜覆盖对土壤水分蒸发影响显著,连续辐射蒸发下,处理CK的累积蒸发量为34.2 mm,与CK相比处理PE,BD1,BD2,BD3的抑蒸率分别为31.22%,15.61%,15.94%和15.35%;间断辐射蒸发下,处理CK的累积蒸发量为32.5 mm,与CK相比处理PE,BD1,BD2,BD3的抑蒸率分别为25.84%,15.69%,16.74%和12.15%,抑制作用从大到小依次为PE,BD2,BD1,BD3,CK.在相同的辐射方式下,降解膜处理累积蒸发量的Rose模型拟合效果优于其他处理.从2种辐射方式下降解膜的蒸发特性和其拟合效果得出,B型完全生物降解地膜相对于A,C型完全生物降解地膜,能更有效地抑制水分的蒸发散失,其模型拟合效果更好.

关键词：可降解膜水分蒸发累积蒸发量 Rose蒸发模型

中国可降解膜覆盖对玉米产量效应的Meta分析

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农业工程学报 2017年第19期33卷 1-9页

作者：银敏华李援农申胜龙任全茂徐路全王星垚西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室杨凌712100 西北农林科技大学水利与建筑工程学院杨凌712100

可降解膜是解决农业生产中地膜残留污染的有效措施,但覆盖可降解膜的作物产量效应仍存在较大分歧。该研究以玉米为研究对象,分别以不覆盖和覆盖普通地膜作为覆盖可降解膜的对照,通过检索已发表的相关田间试验数据,利用Meta分析方法定量... 详细信息

可降解膜是解决农业生产中地膜残留污染的有效措施,但覆盖可降解膜的作物产量效应仍存在较大分歧。该研究以玉米为研究对象,分别以不覆盖和覆盖普通地膜作为覆盖可降解膜的对照,通过检索已发表的相关田间试验数据,利用Meta分析方法定量研究覆盖可降解膜对玉米的产量效应和影响因素。结果表明,在可降解膜和不覆盖组合中,覆盖可降解膜的玉米产量较不覆盖平均提高17.8%(95%置信区间14.8%~20.9%);该组合不存在发表偏倚和极端值。可降解膜和普通地膜组合存在发表偏倚,校正前覆盖可降解膜的玉米产量显著低于覆盖普通地膜(平均相差1.8%),校正后二者差异不显著(置信区间-0.9%~2.7%);该组合也不存在极端值。与不覆盖和覆盖普通地膜相比,覆盖可降解膜的累计平均产量效应均随时间趋于稳定。近5 a来,覆盖可降解膜与覆盖普通地膜的玉米产量差异和变幅均较2000—2010年有所减小。在高海拔、低气温区域,平作和使用0.008 mm厚度降解膜时,更有利于提高可降解膜的增产效应。该研究可为降解膜的大规模推广应用和开发研制提供依据。

关键词：温度降雨异质性可降解膜普通地膜产量 Meta分析玉米