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“双一流”建设背景下农业工程类专业教学改革与实践

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科技视界 2020年第27期 24-25页

作者：贺超刘亮张志萍李刚河南农业大学机电工程学院生物质能源河南省协同创新中心

建设世界一流大学和一流学科,是促进我国高等教育改革和发展的重大战略部署。当前,农林院校的双一流建设面临较大压力,特别是在农林院校里举办工程类专业更是面临严峻挑战。对于未进入双一流的农林高校的农业工程类专业,如何进行教学改... 详细信息

建设世界一流大学和一流学科,是促进我国高等教育改革和发展的重大战略部署。当前,农林院校的双一流建设面临较大压力,特别是在农林院校里举办工程类专业更是面临严峻挑战。对于未进入双一流的农林高校的农业工程类专业,如何进行教学改革与发展,带动学科进入下一轮双一流建设的行列,是目前急需研究与探索的课题。因此,本文分析了全国农业工程专业的建设与发展现状,提出了具体的教学改革方案。

关键词：双一流建设农林高校农业工程教学改革

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牛粪厌氧发酵过程中的分层流变特性

农业工程学报 2015年第19期31卷 228-233页

作者：李刚郝炯驹贺超王少鹏苏煌焦有宙河南农业大学机电工程学院农业部农村可再生能源新材料与装备重点实验室生物质能源河南省协同创新中心郑州450002

厌氧发酵过程中,物料分层及各层料液黏度、密度等参数是搅拌装置设计的重要依据。该文采用接力试验研究了牛粪中温厌氧发酵过程中各层料液基础物性的变化情况。结果表明:牛粪厌氧发酵过程中,反应器中料液密度自上而下逐渐变大,且各层密... 详细信息

厌氧发酵过程中,物料分层及各层料液黏度、密度等参数是搅拌装置设计的重要依据。该文采用接力试验研究了牛粪中温厌氧发酵过程中各层料液基础物性的变化情况。结果表明:牛粪厌氧发酵过程中,反应器中料液密度自上而下逐渐变大,且各层密度随总固体含量增加而升高,反应过程中各层密度均在发酵第4天达到最大值,料液总固体质量分数为4%、6%、8%时对应的上中下层溶液的密度最大值分别为1.02、1和1.02,1.02、1.03和1.07,1.03、1.03和1.07 g/cm3。受料液分层的影响,反应器中上层和中层料液黏度呈先增大后减小并逐步趋于稳定,下层料液黏度以初始黏度为最大,且不同初始料液总固体含量对黏度变化过程具有显著影响,TS=4%时,上、中层料液黏度分别在第7天、第4天达到最大值11.5和14.7 m Pa·s,下层初始最大黏度为107 m Pa·s;TS=6%、8%时,上、中层料液黏度均在第4天达到最大值,上层料液黏度最大值分别为25.5和63.5 m Pa·s,中层料液黏度最大值分别为15.5和95.5 m Pa·s,下层初始最大黏度分别为135.5和185.5 m Pa·s。随着初始物料总固体含量的增加日产气量也相应增高,产气高峰出现时间相应提前;TS=8%时的累积产气量分别比6%和4%提高了21.4%和8.71%,但产气中甲烷含量增加速率基本相同,并在第10天左右基本趋于稳定。该结果可为厌氧发酵反应器的搅拌装置设计提供参考。

关键词：粪发酵甲烷密度黏度分层流变特性

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基于计算机智能算法的纤维素生物质醇解优化

河南农业大学学报 2018年第3期52卷 371-376页

作者：吴彦国徐桂转王晨河南省轻工业职工大学信息工程系河南郑州450002 河南农业大学机电工程学院生物质能源河南省协同创新中心河南郑州450002

研究了利用计算机智能算法优化纤维素生物质秸秆醇解制备乙酰丙酸甲酯。考察了反应温度、反应时间和催化剂量对乙酰丙酸甲酯产率的影响。在温度170~190℃,反应时间1~5 h,催化剂量0.3~0.7 g的条件下,进行了Box-Behnken试验方案考察,并利... 详细信息

研究了利用计算机智能算法优化纤维素生物质秸秆醇解制备乙酰丙酸甲酯。考察了反应温度、反应时间和催化剂量对乙酰丙酸甲酯产率的影响。在温度170~190℃,反应时间1~5 h,催化剂量0.3~0.7 g的条件下,进行了Box-Behnken试验方案考察,并利用试验数据进行了人工神经网络的构建与优化。研究表明,经过遗传算法优化的BP神经网络具有更精确的预测能力。在此基础上,利用遗传算法进一步对优化的BP神经网络寻优,得到了优化的醇解工艺条件:反应温度170℃,反应时间4.4 h,催化剂量0.64 g。该条件下的乙酰丙酸甲酯产率达到51.1%,与乙酰丙酸甲酯产率预测值51.0%接近,表明利用智能算法优化纤维素生物质醇解过程是一种有效的方法。

关键词：人工神经网络遗传算法秸秆醇解

硝酸盐促进环磷酸腺苷发酵合成的生理机制研究

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食品工业科技 2021年第1期42卷 115-120,131页

作者：李志刚顾阳陈宝峰王宝石张中华常景玲现代生物育种河南省协同创新中心河南新乡453003 河南科技学院生命科技学院河南新乡453003

目的:阐明硝酸盐促进环磷酸腺苷发酵合成的生理机制。方法:首先通过摇瓶实验确定硝酸钠最适添加条件,并在发酵罐上进行添加硝酸钠的cAMP发酵实验,然后对发酵过程动力学数据、硝酸盐代谢、还原力水平、关键酶活性、氨基酸水平和能量代谢... 详细信息

目的:阐明硝酸盐促进环磷酸腺苷发酵合成的生理机制。方法:首先通过摇瓶实验确定硝酸钠最适添加条件,并在发酵罐上进行添加硝酸钠的cAMP发酵实验,然后对发酵过程动力学数据、硝酸盐代谢、还原力水平、关键酶活性、氨基酸水平和能量代谢进行分析。结果:确定在发酵24 h添加3 g/L-broth硝酸钠为最适条件,cAMP发酵产量和得率分别达到5.02 g/L和0.097 g/g,比对照批次分别提高了22.7%和29.8%,发酵性能得到明显提升。硝酸盐利用过程消耗了大量NADPH,缓解了对6-磷酸葡萄糖脱氢酶的抑制作用,同时糖酵解途径受到抑制而磷酸戊糖途径和三羧酸循环中关键酶活性明显提高,更多碳流分配到产物合成途径。此外,胞内前体氨基酸水平、NADH/NAD+和ATP/AMP均得到明显提高,为cAMP发酵合成提供了物质和能量基础。结论:硝酸盐利用过程消耗了大量的还原力,改变了代谢流分配情况,提高了胞内氨基酸水平和ATP合成,进而促进cAMP的发酵合成。硝酸盐作用机制的阐明,为提高核苷酸类发酵产品的生产水平提供了参考。

关键词：硝酸钠 NADPH 氨基酸能量代谢环磷酸腺苷

高密度聚乙烯微塑料与氯嘧磺隆对大豆生长和根际细菌群落的复合胁迫效应

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环境科学 2024年第2期45卷 1161-1172页

作者：胡晓玥滑紫微姚伦广杜丽牛秋红李玉英闫路陈兆进张浩南阳师范学院生命科学与农业工程学院农业生物质资源化河南省高校工程技术研究中心南水北调中线水源区水安全河南省协同创新中心河南省艾草开发利用工程技术研究中心南阳473061 南阳师范学院水资源与环境工程学院南阳473061

随着我国农业的大力发展,塑料地膜和农药被广泛投入到农业生产中,而塑料地膜降解形成的微塑料和农药在土壤中累积也带来诸多环境问题.目前微塑料与农药单一作用的环境生物学效应已有报道,但两者复合胁迫对作物生长和根际土壤细菌群落的... 详细信息

随着我国农业的大力发展,塑料地膜和农药被广泛投入到农业生产中,而塑料地膜降解形成的微塑料和农药在土壤中累积也带来诸多环境问题.目前微塑料与农药单一作用的环境生物学效应已有报道,但两者复合胁迫对作物生长和根际土壤细菌群落的影响研究较少.因此,设计高密度聚乙烯微塑料(HDPE,500目)与磺酰脲类除草剂代表品种氯嘧磺隆共处理,研究其对大豆生长的影响,并通过高通量测序技术、互作网络和PICRUSt2功能分析,探究HDPE和氯嘧磺隆复合胁迫对大豆根际土壤细菌群落多样性、结构组成、菌群网络和土壤功能的影响,阐明HDPE和氯嘧磺隆对大豆的复合毒性.结果表明1%HDPE处理延长氯嘧磺隆在土壤中的半衰期(由11.5 d升至14.3 d),并且HDPE和氯嘧磺隆复合胁迫较单一污染物对大豆生长的影响更为明显.HiSeq 2500测序表明复合胁迫下的大豆根际细菌群落由20个门、312个属组成,门和属的组成数量显著少于对照和单一处理,并降低具有潜在生物防治特性、植物促生特性等功能菌属的相对丰度(如Nocardioides和Sphingomonas等).Alpha多样性表明复合胁迫显著降低大豆根际细菌群落的丰富度与多样性,Beta多样性则表明复合胁迫显著改变大豆根际细菌群落结构.组间样品LEfSe和PICRUSt2功能分析表明复合胁迫调控根际细菌群落的优势菌群,并减弱土壤氨基酸代谢、能量代谢和脂质代谢等二级功能层的丰度占比.由属水平网络分析推测复合胁迫降低土壤细菌间的总连接数和网络密度,使网络结构简单化,维持网络稳定的重要菌群种类也发生变化.研究结果表明HDPE和氯嘧磺隆复合胁迫显著影响大豆生长,并改变大豆根际细菌群落结构、土壤功能和网络结构,相较于单一处理,复合胁迫的潜在危害更大.研究结果可为评价聚乙烯微塑料和氯嘧磺隆生态风险,以及污染土壤修复提供指导.

关键词：高密度聚乙烯(HDPE) 氯嘧磺隆大豆高通量测序网络分析 PICRUSt2功能分析

生物质灰渣粒径及净化柱高径比对沼液净化效果的影响

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农业工程学报 2017年第18期33卷 237-242页

作者：李刚崔燕平张浩李玲岳建芝焦有宙河南农业大学机电工程学院郑州450002 农业部农村可再生能源新材料与装备重点实验室郑州450002 河南省农村可再生能源重点实验室郑州450002 生物质能源河南省协同创新中心郑州450002

为解决生物质灰渣利用和沼液排放引起的污染环境问题,以生物质灰渣为滤料采用自然渗滤对沼液进行了净化处理试验。结果表明:灰渣对沼液具有较好的净化能力,粒径是影响灰渣对沼液净化效果的重要因素,灰渣粒径越小净化效果越明显,相同质... 详细信息

为解决生物质灰渣利用和沼液排放引起的污染环境问题,以生物质灰渣为滤料采用自然渗滤对沼液进行了净化处理试验。结果表明:灰渣对沼液具有较好的净化能力,粒径是影响灰渣对沼液净化效果的重要因素,灰渣粒径越小净化效果越明显,相同质量灰渣粒径>3 mm时,渗滤速率为4.17 m L/s,出水COD为1 880 mg/L,出水TS为1.46 g/L,COD和TS去除率为58.71%和67.69%;而粒径1~1.5、>1.5~2、>2~3 mm)所采用净化柱的高径比应不小于1.34、2.3、2.68、5.01、10.66,此时对应出水COD值分别为236、276、305、315、342 mg/L,COD去除率分别达到94.82%、93.94%、93.3%、93.08%和92.49%,出水水质接近农田灌溉用水要求。不同粒径(1.0~1.5、>1.5~2.0、>2.0~3.0)灰渣对沼液的最大的过滤能力分别为9~10、10~11、8~9、4~5、3~4 m L/g。

关键词：净化渗滤水质生物质灰渣沼液过滤能力

生物柴油生产中甲醇脱水的NaA分子筛膜研究

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太阳能学报 2019年第5期40卷 1345-1350页

作者：黄大隆刘姝娜王忠铭杨改秀袁振宏中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广州510640 生物质能源河南省协同创新中心郑州450002

以水热法合成的NaA分子筛膜为研究对象,通过分离甲醇/水溶液、扫描电镜观测(SEM)及X射线衍射仪(XRD)等分析方法,对该膜的性能进行分析与实验验证。研究结果表明:按照物质的量之比Na2O:Al2O3:SiO2:H2O=48∶1∶5∶4500的配比,载体放置方... 详细信息

以水热法合成的NaA分子筛膜为研究对象,通过分离甲醇/水溶液、扫描电镜观测(SEM)及X射线衍射仪(XRD)等分析方法,对该膜的性能进行分析与实验验证。研究结果表明:按照物质的量之比Na2O:Al2O3:SiO2:H2O=48∶1∶5∶4500的配比,载体放置方式垂直向下,90℃水热合成4 h制备NaA分子筛膜,50℃分离95%甲醇/水溶液,分离系数最高达64.87。5次渗透汽化反应后,NaA分子筛膜仍表现出渗透汽化性能,为甲醇精馏及生物柴油低能耗生产提供可能。

关键词： NaA分子筛膜渗透通量甲醇/水溶液渗透汽化脱水

氯化胆碱/1,4-丁二醇/AlCl_(3)三元低共熔体系提高毛竹预处理效率的研究

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林产化学与工业 2023年第3期43卷 108-114页

作者：刘旭泽詹云妮赵梦珂黄晨邓拥军房桂干中国林业科学研究院林产化学工业研究所江苏省生物质能源与材料重点实验室国家林业和草原局林产化学工程重点实验室林木生物质低碳高效利用协同创新中心江苏南京210042 南京林业大学江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210037

以毛竹为原料,采用氯化胆碱(ChCl)/1,4-丁二醇(BDO)/AlCl_(3)低共熔溶剂(DES)体系,在90~130℃和固液比1∶4(g∶g)条件下对毛竹进行预处理,探讨了木质纤维高原料装锅量的DES反应体系在不同温度下对毛竹化学组分、酶水解效率和木质素回收... 详细信息

以毛竹为原料,采用氯化胆碱(ChCl)/1,4-丁二醇(BDO)/AlCl_(3)低共熔溶剂(DES)体系,在90~130℃和固液比1∶4(g∶g)条件下对毛竹进行预处理,探讨了木质纤维高原料装锅量的DES反应体系在不同温度下对毛竹化学组分、酶水解效率和木质素回收率的影响。研究结果表明:随着预处理温度的增加,预处理物料木聚糖和木质素质量分数逐渐降低,葡聚糖质量分数升高,酶水解效率显著提高。温度为110℃时,预处理效果最佳,此时预处理物料回收率为59.24%,葡聚糖、木聚糖回收率分别为91.38%和27.03%,木质素脱除率为69.72%,葡聚糖酶水解得率几乎接近100%,表明ChCl/BDO/AlCl_(3)三元低共熔溶剂体系可以极大提高对毛竹的预处理效率。进一步研究表明:通过有机溶剂溶解及沉淀再生的方法,可回收预处理液中90%以上的木质素,且回收的木质素纯度可达99.26%。通过物料衡算发现毛竹各组分可有效分离与转化。

关键词：高原料装锅量低共熔溶剂酶水解木质素

多孔生物质碳材料的制备及其在超级电容器中的应用研究进展

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过程工程学报 2023年

作者：张学民贺冠宇尹绍奇黄婷婷李金平郑健甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点实验室兰州理工大学能源与动力工程学院西北低碳城镇支撑技术协同创新中心

生物质碳材料是一种绿色环保可再生的能源材料，其高效利用对于实现能源环境的可持续发展和能源绿色低碳转型具有重要意义。生物质碳材料具有多孔性、官能团丰富、比表面积大、电化学性能优异、成本低廉和可再生的特点，广泛应用于能源... 详细信息

生物质碳材料是一种绿色环保可再生的能源材料，其高效利用对于实现能源环境的可持续发展和能源绿色低碳转型具有重要意义。生物质碳材料具有多孔性、官能团丰富、比表面积大、电化学性能优异、成本低廉和可再生的特点，广泛应用于能源存储与转化、催化、吸附等诸多领域。然而，生物质碳材料的性质不仅与微观结构密切相关，而且杂原子掺杂对生物质碳材料的结构及电化学性能具有重要影响。实现生物质碳材料结构的精准调控是提高其电化学性能的有效途径。本文全面综述了生物质碳材料的制备方法及其在超级电容器中的应用研究进展，讨论了多孔碳材料结构与性能之间的关系。在此基础上，深入分析了不同条件、不同制备工艺(如材料的选择、材料的处理和活化方式)等因素对生物质碳材料结构特性的影响机理及其规律；详述了多孔生物质碳材料结构特性对电化学性能的影响机制及其规律，分析了生物质碳材料制备过程及其性能调控尚待完善和改进的地方。最后，指出了未来多孔生物质碳材料制备工艺及其电化学性能研究的主要发展方向。

关键词：生物质碳材料制备工艺电极材料结构特性电化学性能