玉米秸秆资源化为植物营养液及生物多孔炭的研究

发布时间：2020-09-24 12:34

　　玉米秸秆作为我国的主要农业废弃物之一,其处理问题一直没有得到有效的解决,使政府和广大农户备受困扰。没有适当的处置方法,秸秆只能被焚烧处理,秸秆直接焚烧会产生大量有害气体对周围环境和人体健康造成严重危害。本论文通过将玉米秸秆浸提处理制备植物营养液和用ZnCl_2活化在无氧条件下煅烧制备生物炭用来吸附染料废水中的亚甲基蓝、罗丹明B和生活污水中的氨氮,不仅解决了玉米秸秆难处理的问题同时还将秸秆作为营养液还田使用,减少了农业上对化肥的使用,缓解了因过度使用化学肥料对土壤和水体造成的危害,同时将秸秆制备成生物炭后,还可以用来吸附水中的污染物,将秸秆进一步的资源化利用。本论文的研究内容主要有以下两个方面:(1)玉米秸秆在水中浸提处理将氮、磷、钾等营养物质浸提出来制备植物营养液,在浸提过程中加入微生物去除营养液中的化感物质。经过试验研究发现秸秆与水质量比为1:15时浸提处理5天时营养液中的氮、磷、钾达到最大值分别为氮含量223.3 mg·L~(-1)、磷含量75.1 mg·L~(-1)、钾含量240.7 mg·L~(-1)。与未加入微生物的营养液相比,加入微生物后浸提处理的营养液中化感物质(酚类化合物和萜类化合物)的含量有明显的减少,酚类化合物从17.4 mg·L~(-1)下降到了3.6 mg·L~(-1),萜类化合物从37.4 mg·L~(-1)下降到了6.7 mg·L~(-1)。在浸提过程中,在产酸菌的作用下营养液的pH会逐渐降低,在本实验中用磷酸氢二钾和磷酸二氢钾调节营养液至所需的pH。(2)将玉米秸秆用ZnCl_2活化后在氮气炉中550℃煅烧制备了生物炭,用XRD、FT-IR、SEM和BET对生物炭进行表征,分析了生物炭的晶相、表面官能团、形貌和比表面积及孔径。并研究了不同活化程度的生物炭、生物炭的不同用量、溶液的不同初始浓度、不同pH、不同温度的条件下对吸附印染废水中亚甲基蓝、罗丹明B和生活污水中氨氮的吸附效果。实验结果表明,经浓度为30wt%的ZnCl_2溶液活化的生物炭对浓度分别为100 mg·L~(-1)、25 mg·L~(-1)和21.3 mg·L~(-1)的亚甲基蓝、罗丹明B和氨氮吸附率达到了97.1%和93.1%和22.9%,可以看出玉米秸秆制备的生物炭在吸附污染物方面有着极佳的性能,并且生物炭的活化程度越高吸附性能越好。在实验中还研究了生物炭吸附亚甲基蓝、罗丹明B的循环使用能力,在5次循环使用后仍有良好的吸附效果,说明生物炭具有良好的循环使用能力。
【学位单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X703
【部分图文】：

年产量,秸秆,玉米秸秆

图 1-1 我国玉米年产量分布Fig. 1-1 Annual corn production distribution in China尽管玉米在我国分布范围广、产量大，但玉米秸秆的处理问题一直没有得到良好的解决。玉米秸秆的不当处理不仅会对生态环境造成严重的危害，同时还会极大程度上影响人体健康。在一些地区大部分秸秆没有经过有效的处理被随意丢弃或直接露天焚烧，而秸秆直接焚烧可能会带来区域环境污染[15]，秸秆在燃烧时将产生大量的空气污染物，如烟尘、二氧化硫、氮氧化物和多环芳烃等[16][17]，这些污染物会导致空气质量恶化并对人体的眼睛、喉咙、气管、肺部造成危害，威胁人们的身体健康[18]。1.2.2 玉米秸秆资源化利用方式秸秆是农业生产中最主要的生物资源之一，近年来，随着对环境污染的日益

营养液,浸提

黑龙江大学硕士学位论文含量越高。图（d）为玉米秸秆与水质量比为 1:15 时浸提处理五天营养液中氮、磷、钾含量的对比，可以看出浸提营养液中钾的含量最高，磷的含量略低于钾的含量，而磷的含量远远低于氮、磷的含量，表明营养液是以钾肥、磷肥为主的复合有机肥料。

萜类化合物,浸提液,酚类

第 3 章玉米秸秆浸提植物营养液的研究产生化感作用的化学物质被定义为“化感物质”[69]。20 世纪 70 年代 E生植物产生的化感物质主要有萜类化合物和酚类化合物两种，这两浸提液中同样存在，并会对营养液施用后的作物生长效果产生一定实验通过向浸提液中加入微生物来，利用微生物自身的代谢作用来的萜类化合物和酚类化合物，以减少甚至消除其在作物生长过程中产生抑制效果。

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