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玉米芯生物炭饼的太阳能水蒸发性能及其应用

农业工程学报 2022年第10期38卷 286-295页

作者：解晓明索习东王璐瑶赵保卫乔洪涛忻州师范学院化学系忻州034000 兰州交通大学环境与市政工程学院兰州730070

针对太阳能水蒸发技术中的关键核心光热转化材料存在太阳能利用率不高、价格昂贵且制备工艺复杂等问题,该研究提出以农业废弃物玉米芯为生物质原材料制备玉米芯生物炭饼,探究了热解温度对其理化性质的影响及其在太阳能水蒸发中的应用性... 详细信息

针对太阳能水蒸发技术中的关键核心光热转化材料存在太阳能利用率不高、价格昂贵且制备工艺复杂等问题,该研究提出以农业废弃物玉米芯为生物质原材料制备玉米芯生物炭饼,探究了热解温度对其理化性质的影响及其在太阳能水蒸发中的应用性能。结果表明,玉米芯生物炭(Corncob Biochar,CB)的理化性质受热解温度的影响明显,随着热解温度升高,CB逐渐由大孔主导转向微孔/介孔主导,CB的热稳定性增强,对光的吸收增强。在一个太阳光照强度下(1 kW/m),CB的太阳能水蒸发速率和表观能量利用率随CB热解温度的升高而增大;相较于250和450℃,650℃制备的玉米芯生物炭(CB650)具有最高的水蒸发速率(4.16kg/(m^(2)·h))和表观能量利用率(97.8%);CB650高效太阳能水蒸发性能主要基于其具有较高的光吸收能力(润湿条件下达96.4%)及以微孔为主的孔隙结构通过毛细管力提供适当的水传输,Li离子蒸发试验证实其水蒸发机制为小水团簇形式蒸发。此外,CB650不仅表现出一定的耐用性,且对海水、重金属和染料废水具有优异的水蒸发处理效果。研究结果不仅为玉米芯的资源化和减量化处置提供了新的技术途径,亦为其在太阳能水蒸发技术中的应用提供了必要的理论和技术依据。

关键词：生物炭重金属玉米芯太阳能水蒸发海水淡化污水处理

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玉米芯基氮掺杂活性炭的制备及吸附性能研究

化学工业与工程 2023年第5期40卷 135-143页

作者：刘雨春苏伟孙艳赵宇朱荣娇陈雷天津大学化工学院天津300350 天津大学理学院天津300350 中国石化胜利油田分公司石油工程技术研究院山东东营257000

以玉米芯为原料,KOH为活化剂,尿素为氮源来制备氮掺杂活性炭,采用77 K氮气吸附、XRD、XPS、红外、元素分析等来表征活性炭样品,主要考察了尿素添加量和添加阶段对活性炭性能的影响。结果表明,在适宜条件下,氮掺杂活性炭的比表面积可以达... 详细信息

以玉米芯为原料,KOH为活化剂,尿素为氮源来制备氮掺杂活性炭,采用77 K氮气吸附、XRD、XPS、红外、元素分析等来表征活性炭样品,主要考察了尿素添加量和添加阶段对活性炭性能的影响。结果表明,在适宜条件下,氮掺杂活性炭的比表面积可以达到3 000 m^(2)·g^(-1)以上。在不同阶段添加尿素,所得活性炭具有相近的孔径分布,但由于比表面积和氮含量的不同,使得其对N_(2)、CH_(4)和CO_(2)的吸附性能存在较大差异。尿素的添加可以提高样品中吡咯氮的含量,进而提高活性炭对CO_(2)的吸附选择性。样品ACNA2在268 K下对CO_(2)/N_(2)和CO_(2)/CH_(4)的分离系数分别为10.30和3.74,与未进行氮掺杂的活性炭样品AC相比,分离因子分别提高了87.6%和59.8%。

关键词：玉米芯尿素氮掺杂活性炭吸附

玉米芯颗粒对风沙土毛管水运移和蒸发特性的影响

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中国农业科技导报 2024年第2期26卷 198-207页

作者：丛文成袁立敏蒙仲举杨宇内蒙古农业大学沙漠治理学院呼和浩特010018 内蒙古自治区林业和草原科技创新中心呼和浩特010010 内蒙古自治区林业科学研究院内蒙古自治区沙地(沙漠)生态系统与生态工程重点实验室呼和浩特010010 内蒙古自治区林业科学研究院沙地生物资源保护与培育国家林业和草原局重点实验室呼和浩特010010

为探索玉米芯在干旱地区的有效利用方式、提高其利用率,通过土柱模拟的方法,将1.5~6.0 mm玉米芯颗粒与风沙土混合开展吸水与蒸发试验。以未添加玉米芯的土柱为对照,设置10种添加玉米芯处理,对不同处理土柱的吸水量、湿润锋、蒸发量、蒸... 详细信息

为探索玉米芯在干旱地区的有效利用方式、提高其利用率,通过土柱模拟的方法,将1.5~6.0 mm玉米芯颗粒与风沙土混合开展吸水与蒸发试验。以未添加玉米芯的土柱为对照,设置10种添加玉米芯处理,对不同处理土柱的吸水量、湿润锋、蒸发量、蒸发强度等进行测定,分析玉米芯及其用量对风沙土吸水、保水效果的影响。结果表明,混合土壤毛管水上升高度比对照低0.0%~76.3%,毛管水平均上升速率比对照低7.3%~78.7%,蒸发强度比对照低10.7%~64.2%。玉米芯添加量≤40%时,吸水量比对照高8.6%~16.2%;玉米芯添加量>40%时,吸水量比对照低1.1%~46.0%。毛管水上升高度与时间之间呈幂函数关系,水分补给量与时间之间呈幂函数关系,水分补给量与毛管水上升高度之间呈线性相关。吸水条件下的Green-Ampt模型调整后可用于模拟混合土壤的毛管水上升过程。Rose蒸发模型能很好地表达混合土壤累计蒸发量随时间的变化特征。研究结果为沙化土地治理、秸秆还田改良耕地等研究与实践提供理论依据。

关键词：玉米芯风沙土水分运移模型毛管水上升水分蒸发

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玉米芯与秸秆作为缓释碳源的改性研究

沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2024年第2期40卷 372-377页

作者：徐丽钱永崔鹏沈阳建筑大学市政与环境工程学院辽宁沈阳110168

目的为解决低C/N污水中碳源不足的问题,探究以玉米芯与秸秆作为固体缓释碳源的可能性。方法分别使用NaOH溶液、H2O2溶液及NaOH与H2O2的混合液对玉米芯与秸秆进行改性,通过静态试验测定改性后固体碳源的质量变化,分析改性后固体碳源的... 详细信息

目的为解决低C/N污水中碳源不足的问题,探究以玉米芯与秸秆作为固体缓释碳源的可能性。方法分别使用NaOH溶液、H2O2溶液及NaOH与H2O2的混合液对玉米芯与秸秆进行改性,通过静态试验测定改性后固体碳源的质量变化,分析改性后固体碳源的浸出液中COD、NH_(4)^(+)-N、TN、TP的释放规律,对改性后固体碳源的可生化性能进行研究。结果经过预处理后的固体碳源释碳能力均有不同程度的提升,经过碱处理组的质量减少最为明显,经过碱处理后的玉米芯具有良好、持久的释碳能力,氮磷的释放量几乎可忽略不计,经过碱处理后的玉米芯和秸秆的可生化性均有所提高,玉米芯的可生化性能增强更明显,更适合微生物的生长繁殖。结论经过碱性溶液处理后的玉米芯更适于作为固体缓释碳源应用于低C/N污水的脱氮除磷。

关键词：低C/N污水固体缓释碳源玉米芯秸秆

玉米芯对磺胺甲恶唑和甲氧苄啶的吸附效果及机制

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环境工程技术学报 2023年第3期13卷 1108-1117页

作者：张艳杰董伟羊王欢闫国凯常洋王海燕凌宇环境基准与风险评估国家重点实验室中国环境科学研究院环境污染控制工程技术研究中心中国环境科学研究院

为探究农业废物是否能吸附去除抗生素以及不同抗生素之间是否存在相互作用,通过对玉米芯的理化特征分析、傅里叶红外光谱分析、吸附动力学和吸附等温线分析,研究了玉米芯对磺胺甲恶唑(SMX)和甲氧苄啶(TMP)的吸附效果及机制。结果表明:... 详细信息

为探究农业废物是否能吸附去除抗生素以及不同抗生素之间是否存在相互作用,通过对玉米芯的理化特征分析、傅里叶红外光谱分析、吸附动力学和吸附等温线分析,研究了玉米芯对磺胺甲恶唑(SMX)和甲氧苄啶(TMP)的吸附效果及机制。结果表明:在只含有单一抗生素(初始浓度为10 mg/L)、温度为25℃、玉米芯浓度为25 g/L的体系中,玉米芯对SMX和TMP吸附量分别为131.18和358.75 mg/kg;在同时含有SMX和TMP的体系中(初始浓度均为10 mg/L),玉米芯对其的吸附量分别为131.02和358.74 mg/kg,SMX和TMP之间为非交互吸附过程。在2种体系中,SMX和TMP的吸附均较好地符合准二级反应动力学方程,Langmuir和Freundlich等温线较好地拟合了SMX的吸附过程,而Freundlich等温线对TMP的拟合效果较好。SMX吸附主要为静电作用、π-π堆积作用,且以静电作用为主;TMP吸附主要通过疏水分配、π-π堆积作用和氢键作用。

关键词：玉米芯吸附磺胺甲恶唑(SMX) 甲氧苄啶(TMP) π-π堆积作用

玉米芯释碳影响因素及其在低碳氮比污废水处理中的应用进展

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大连海洋大学学报 2023年第1期38卷 168-175页

作者：国显勇吴英海陈锋刘海燕臧黎锋张翠雅大连海洋大学海洋与土木工程学院辽宁大连116023

低碳氮比(C/N)污废水中碳源不足,常会导致污水中生物反硝化不充分,继而引发硝酸盐大量积累的问题。农业废弃物玉米芯具有价格低廉、来源广泛及生物可降解性良好等优势,其经过适当处理可提高释碳量,在水环境污染处理领域中具有一定的应... 详细信息

低碳氮比(C/N)污废水中碳源不足,常会导致污水中生物反硝化不充分,继而引发硝酸盐大量积累的问题。农业废弃物玉米芯具有价格低廉、来源广泛及生物可降解性良好等优势,其经过适当处理可提高释碳量,在水环境污染处理领域中具有一定的应用潜力。本文综述了玉米芯的释碳过程、影响因素和预处理技术,以及在低碳氮比污废水处理过程中的应用,并针对目前研究应用中存在的问题,提出开展精确计算玉米芯在生物反应器中的投放量、玉米芯耦合其他材料联用技术、其他杂质离子对玉米芯释碳的影响机理、环境友好型玉米芯预处理化学药剂的研发、玉米芯在不同盐度海水养殖废水中的应用及玉米芯作为载体形成生物膜的机理等未来重点研究方向,以期为玉米芯的广泛资源化利用提供科学参考。

关键词：玉米芯释碳低碳氮比污废水处理研究进展

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玉米芯半纤维素提取、乙酰化改性及结构表征

食品工业科技 2022年第11期43卷 45-51页

作者：彭俏赵四九范国枝程群鹏宋光森武汉轻工大学化学与环境工程学院湖北武汉430023

以玉米芯为原料提取半纤维素,并对所提取的玉米芯半纤维素进行乙酰化改性。采用超声辅助碱法提取玉米芯半纤维素,浓硫酸(H_(2)SO_(4))和单质碘(I_(2))共催化玉米芯半纤维素进行乙酰化改性;采用红外光谱(IR)、热重分析(TGA)和核磁共振光... 详细信息

以玉米芯为原料提取半纤维素,并对所提取的玉米芯半纤维素进行乙酰化改性。采用超声辅助碱法提取玉米芯半纤维素,浓硫酸(H_(2)SO_(4))和单质碘(I_(2))共催化玉米芯半纤维素进行乙酰化改性;采用红外光谱(IR)、热重分析(TGA)和核磁共振光谱(NMR)对玉米芯半纤维素及其乙酰化产物进行表征。玉米芯半纤维素得率和提取率分别为33.7%和81.0%,其中半纤维素含量为85.3wt%,乙酰化产物产率和取代度(DS)分别为84.6%和1.27。超声辅助有效缩短了碱法提取玉米芯半纤维素的时间,且玉米芯半纤维素得率和提取率均得到提高。H_(2)SO_(4)和I_(2)是半纤维素乙酰化改性的高效共催化体系,IR和NMR结果表明半纤维素被成功改性,改性产物中存在乙酰基,TGA分析表明乙酰化产物热稳定性增加,且DS值适中,有望进一步用于制备可生物降解的食品包装材料。

关键词：超声辅助玉米芯半纤维素碱法提取乙酰化结构表征

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玉米芯骨料生态混凝土的制备及性能

农业工程学报 2021年第6期37卷 289-294页

作者：冀晓珊李秋义刘娟青岛农业大学建筑工程学院青岛266109

农村大量玉米芯焚烧或占地堆放,严重污染环境且造成资源浪费。玉米芯具有轻质、保温等建筑性能,可用于制备生物质建筑材料,该研究将破碎后的玉米芯颗粒掺入再生砂浆中制备玉米芯骨料生态混凝土,通过改变胶砂比及玉米芯体积分数探讨生态... 详细信息

农村大量玉米芯焚烧或占地堆放,严重污染环境且造成资源浪费。玉米芯具有轻质、保温等建筑性能,可用于制备生物质建筑材料,该研究将破碎后的玉米芯颗粒掺入再生砂浆中制备玉米芯骨料生态混凝土,通过改变胶砂比及玉米芯体积分数探讨生态混凝土的基本性能。试验结果表明:玉米芯小颗粒(4.75 mm≤直径d(27)9.5 mm)与大颗粒(9.5 mm≤d(27)19 mm)的质量比为1∶1.5时骨料的级配较合理,生态混凝土的强度较高;生态混凝土的胶砂比对干密度影响不大,但导热系数和强度则随胶砂中再生砂比重的增加而降低;随生态混凝土中玉米芯含量的增加,混凝土的干密度、导热系数及强度均明显降低。试验范围内,生态混凝土的干密度为1200~1550 kg/m^(3),导热系数为0.20~0.26 W/m·K,28 d强度为2.0~5.7 MPa。玉米芯骨料生态混凝土的研究可为开发轻质保温的墙体材料用于农业农村建设提供参考。

关键词：生态混凝土复合材料玉米芯再生砂浆颗粒级配

玉米芯基多孔炭电极材料的制备及其电化学特性研究

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电子元件与材料 2023年第2期42卷 158-164页

作者：王英杰向静苏永强杨文耀王翀重庆文理学院重庆市高校新型储能器件及应用工程研究中心重庆402160 电子科技大学材料与能源学院四川成都610054

采用高温碳化法、氢氧化钾活化等手段,制备出具有较好充放电性能与循环稳定性的玉米芯基生物质活性多孔炭。探究了碳化温度和无机碱质量占比对玉米芯基多孔炭材料的微观形貌结构、比表面积和电化学性能的影响。结果表明:碳化与活化温度... 详细信息

采用高温碳化法、氢氧化钾活化等手段,制备出具有较好充放电性能与循环稳定性的玉米芯基生物质活性多孔炭。探究了碳化温度和无机碱质量占比对玉米芯基多孔炭材料的微观形貌结构、比表面积和电化学性能的影响。结果表明:碳化与活化温度为900℃时,基炭材料与无机碱质量比为1∶2时,该玉米芯基多孔碳材料的比表面积为1591.8 m^(2)/g,在电流密度0.2 A/g时其比容量达到168.6 F/g,在电流密度0.5 A/g时其比容量为159.5 F/g。该生物质活性多孔碳材料具有较好的导电性和储能性能,对超级电容器应用具有十分重要的意义。

关键词：玉米芯生物质活性炭超级电容器电化学特性