Wear behavior of straw fiber-reinforced polyvinyl chloride composites under simulated acid rain conditions

In order to investigate the effect of simulated acid rain (SAR) corrosion on the wear-resistance properties of straw fiber/polyvinyl chloride (SPVC) composites, four types of straw fibers (wheat straw (WS), rice straw (RS), corn straw (CS), and sorghum straw (SS) fibers) were utilized and incorporated into poly(vinyl chloride) (PVC). The results show that the SS fibers have high levels of cellulose, lignin and crystallinity, and it also exhibited high adhesion strength with PVC matrix, which endow the SS/PVC with high wear-resistance compared with other three SPVC composites. After SAR corrosion, SPVC composites exhibited severe degradation of the physical, mechanical, and thermal properties, and the fibers were easily pulled out from the matrix to form abrasive particles. The high-speed fiber debris in high-temperature and high-loading environments can be deemed a kind of “incompressible lumps” that will form a certain abrasive wear.     

基于近红外光谱技术的秸秆工业分析

工业分析是生物质热化学工程技术中的一项常规应用分析。文章探讨了近红外光谱技术(NIRS)在秸秆工业组成分析上的应用,并利用近红外光谱技术预测了秸秆中挥发分和固定碳含量。利用Foss 6500光栅型近红外光谱仪在1 108～2 492 nm光谱范围内分别对直接切短秸秆样品中水分、灰分、挥发分和固定碳以及干燥粉碎样品中灰分、挥发分和固定碳的近红外光谱建立了预测模型。对于直接切短秸秆样品,水分、灰分、挥发分和固定碳校正模型外部验证的R2_V(SEP)分别为0.92(0.76%),0.94(0.84%),0.88(0.82%)和0.75(0.65%)。干燥粉碎样品中灰分、挥发分和固定碳的近红外光谱模型外部验证的R2_V(SEP)分别为0.98(0.54%),0.95(0.57%)和0.78(0.61%)。实验结果表明,近红外光谱技术能实现秸秆的快速分析和多组分同时测定, 从而可降低秸秆工业分析的成本。     

基于正交信号校正的秸秆青贮饲料粗蛋白近红外分析模型传递方法

探讨了基于不同数据预处理方法的正交信号校正在秸杆饲料近红外光谱模型传递中的应用.以141个秸杆青贮饲料样品为研究对象,以其粗蛋白含量为目标参数,研究了基于无处理、局部中心化、全局中心化和Z-score标准化预处理方法的正交信号校正,在源仪器(SPECTRUM ONE NTS)和目标仪器1(ANTA-RIS)与目标仪器2(FOSS 6500)之间的模型传递效果.实验表明:对于两台傅里叶变换型近红外光谱仪,采用局部中心化、全局中心化和Z-score标准化预处理方法的正交信号校正均可成功实现模型传递,其中局部中心化和全局中心化法的作用效果基本一致,且优于Z-score标准化法.对于傅立叶变换和光栅型近红外光谱仪,全局中心化的作用效果明显优于其它3组处理效果,且只有全局中心化预处理的正交信号校正传递后的模型可用于实际预测.     

水稻秸秆田间焚烧残留物的结构特征初探

秸秆焚烧残留物(生物质炭,biochar)因其特殊的结构特征,对土壤的碳固定及其污染物的迁移转化行为产生重要的影响。本文利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等一系列定性定量分析方法研究了田间不同焚烧强度下产生的稻杆残留物的基本理化性质及结构特征。结果表明: 田间秸秆焚烧残留物的基本理化特征与焚烧强度密切相关。焚烧强度越高,TOC含量越低,但所产生残留物中碳原子的有序度增加,其中的脂肪性成分逐渐减少而芳香性则逐渐增加。此外,有机组分对田间秸秆焚烧残留物比表面积的贡献较为显著。     

pH值对秸秆腐殖化溶解性有机质紫外光谱和荧光光谱的影响

秸秆是农业生产的主要副产物,也是农业面源污染的新源头。秸秆还田能有效解决其减量化和资源化利用问题,国家“十二五”规划已明确提出“加大秸秆还田力度,保障农业的稳产、增产和可持续发展”。现阶段,对于典型地区不同环境条件下还田秸秆腐殖化行为的研究不多,同时对于腐殖化组分的精细化检测和分析也有待加强。针对黄土区秸秆还田问题,以紫外光谱法和荧光光谱法为切入点,分析pH值对腐殖化产物溶解性有机质(Dissolved organic matter, DOM) 性质的影响,深度揭示秸秆腐殖化过程的内在本质。结果表明：在200～700 nm波长范围内,DOM的紫外吸收强度先增加后减小,主要吸收峰出现于240 nm附近。相对于中性(pH 7)体系,酸性(pH 6)和碱性 (pH 8和9) 条件下的最大吸收波长λ_max值红移。SUVA₂₅₄,E₃/E₄和A₂₅₃/A₂₀₃比值的规律性变化说明反应体系腐殖化程度较低,这与秸秆腐殖化周期较短有关。黄土浸提液DOM的荧光峰主要位于λ_ex/em=250/330和λ_ex/em=325/450区域,分别归属为紫外区类富里酸荧光峰和可见光区类富里酸和腐殖酸类物质荧光峰。随着腐殖化体系pH值的升高,荧光峰位发生红移,表明DOM苯环结构逐渐增多,共轭度有所增加,同时在λ_ex/em=250/450附近检测到新荧光峰。pH值对荧光强度的影响主要体现在紫外区类富里酸荧光峰,峰强先升高后下降,而对可见光区荧光峰强影响不大,这与浸提液的缓冲效应、荧光猝灭(或副反应)和DOM组分结构有关。紫外光谱和荧光光谱能够一定程度上阐释pH值对秸秆腐殖化DOM性质的影响。     

荧光光谱法测定生物炭/秸秆输入土壤后酶活性的变化

土壤α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶直接参与土壤有机物质的矿化过程,对维持生态系统碳和养分的循环起重要作用。秸秆或者秸秆炭化物还田是提高碳储量的一种有效措施,输入到土壤后对生物学活性产生一定影响,对碳库转化具有直接或者间接作用。采用荧光物质作为底物,将96微孔板和荧光检测法结合,利用多功能酶标仪测定生物炭/秸秆(2.5 g/50 g干土)添加条件下黑土中α(β)葡萄糖苷酶活性。结果表明,秸秆添加到土壤后,土壤α(β)葡萄糖苷酶活性增强,水稻秸秆处理β-葡萄糖苷酶活性高于玉米秸秆处理,40天后仍然保持较强活性,说明秸秆的输入有助于土壤碳素转化。可能是因为秸秆炭添加提高土壤中养分含量,促进微生物活性,使得土壤酶活性提高,水稻秸秆添加增强土壤酶活性,而玉米秸秆没有促进作用,可能与材料来源不同有关,材料来源与添加效应的关系有待进一步研究。而生物炭添加对黑土中α(β)葡萄糖苷酶活性影响不大,这与生物炭含速效养分少、自身难降解特性有关。与传统的分光光度法相比,微孔板荧光法可以灵敏的检测到土壤悬液中的酶活性,可批量检测样品,是一种快速、准确、简便的土壤酶活性测定方法。     

近红外漫反射光谱法快速测定秸秆青贮饲料成分含量

采用傅里叶近红外漫反射光谱技术,结合偏最小二乘回归法,以158个不同种类的秸秆青贮饲料样品建立了常规化学成分和发酵成分含量的近红外定量分析校正模型。其中常规化学成分中, 粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、半纤维素、干物质、粗灰分和酸性洗涤木质素含量的校正模型决定系数R2分别为0.95,0.90,0.86,0.91,0.86,0.95和0.90;发酵成分的pH、乳酸、乙酸、丙酸、丁酸和氨态氮含量的校正模型决定系数R2分别为0.98,0.83,0.85,0.3,0.90和0.92。研究发现除乙酸、丙酸和丁酸之外,其他成分含量的相对分析误差RPD(SD/SECV)均大于2.5;除乳酸、乙酸、丙酸和丁酸之外,所建近红外定量分析模型对独立检验集样品其他成分含量的预测值与化学值的相关决定系数R2均大于0.08。该研究结果对青贮饲料品质的快速检测具有重要的实际意义。