利用SPORL法对玉米秸秆预处理最优条件的筛选

通过SPORL法对玉米秸秆进行预处理并提高其产物有机质含量,探寻固体产物在土壤培肥方面的可利用性及肥料化利用的可行性.在高温高压条件下,以玉米秸秆固体产物的有机质含量作为评价指标,首先筛选出一种最优催化剂,并根据催化剂筛选结果,对催化剂的用量、反应温度进行单因素试验,确定各单因素的条件范围,在此基础上优化反应条件,最后对预处理固体产物的腐殖化程度进行分析.催化剂筛选的结果表明:酸性亚硫酸铵预处理玉米秸秆后的固体产物有机质含量高于其他处理组;以硝酸用量、亚硫酸铵用量和反应温度为三个主要试验因素,进行单因素试验,硝酸用量(V/V)在3%~7%、亚硫酸铵用量(相对于原料干质量, m/m)在10%~20%、反应温度在130~150℃范围内,其固体产物有机质含量较高;以玉米秸秆固体产物有机质含量为响应指标,对试验进行设计并优化反应条件,优化后的反应条件是硝酸用量5.4%、亚硫酸铵用量18%、反应温度150℃,有机质含量预测值为794.40 g·kg-1;验证试验中有机质含量为788.70 g·kg-1,与预测值的相对偏差为5.70 g·kg-1.秸秆固体产物腐殖化分析结果表明,经SPORL法预处理后玉米秸秆固体产物类腐殖物质(HLE)和类胡敏酸(HLA)数量分别增长至20.30 g·kg-1和18.76 g·kg-1,类胡敏酸与类富里酸比值(HLA/FLA)增长至12.19.研究表明,玉米秸秆经SPORL法预处理可以产生有机质含量较高的固体产物,并可促进固体产物类腐殖质的形成,提高腐殖化程度.