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绿色化学
绿色化学
第一章
A、绿色化学的定义、目标及特点
绿色化学的定义
绿色化学又称为环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。
它是涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科的一门综合性学科。
它运用现代科学技术的原理、技术和方法来减少或消除化学品的设计、生产和应用中对人类健康、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂、产物、副产物等化学品的使用和产生。
也就是降低或消除在化学品设计、制造与应用中的有害物质。
使所设计的化学产品或过程更加环境友好。
绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质;不再产生废物;不再处理废物。
绿色化学的目标:
利用可持续发展的方法来降低维持人类生活水平及科技进步所需化学产品与过程所使用与产生的有害物质。
绿色化学的特点:
理想的绿色化学技术应该是:
采用具有一定转化率的高选择性化学反应来生产目的产品,不生成或很少生成副产物或废物,实现或接近废物的“零排放”;工艺过程使用无害的原料、溶剂和催化剂;生产环境友好的产品。
B、原子经济性与产品收率
原子经济性与产品收率是两个不同的概念。
前者是从传统宏观量上来看化学反应,后者则从原子水平上来看化学反应。
若一个化学反应,反应的产率或收率很高,但反应分子中的原子很少进入最终产品中,即反应的原子经济性很差,则意味着该反应会排出大量的废弃物。
因此,仅仅用反应的产率或收率来衡量一个反应是否理想显然是不充分的。
要消除废弃物的排放,只有通过实现原料分子中的原子百分之百地转变成产物,才能达到不产生副产物或废物,实现废物“零排放”的要求。
所以,应使用产率和原子经济性两个概念作为评估一个化学工艺过程的标准。
C、评价化学工程的方法
绿色化学应该最大限度地利用资源
最大限度地使用或产生无毒或毒性小的物质
最大限度使用可更新原料或可再生的原料
产品尽量保持其功效,将毒性降至最小
能量使用最小并考虑对经济及环境的影响
1.4绿色化学的基本原理
1.污染防止优于污染形成后处理。
2.设计合成方法时应最大限度地使所使用的所有原料都转化到最终产品中。
3.设计合成方法时应最大限度地使用或产生无毒或毒性小的物质。
4.设计化学产品时应尽量保持其功效而降低其毒性。
5.尽量不用辅助剂,需要使用时应采用无毒物质。
6.能量使用应最小,并考虑其对环境和经济的影响,合成方法应在常温、常压下操作。
7.最大限度地使用可更新原料。
8.尽量避免不必要的衍生步骤。
9.催化剂优于化学计量试剂。
10.化学品应设计成使用后容易降解的无害物质。
11.真正实现在线分析监测,在有害物质形成前加以控制。
12.化工过程物质的选择与使用应使化学事故的隐患最小。
在化学品及化学过程的设计中应充分考虑由毒性、易燃性、易爆性带来的危害。
绿色化学的目标是消除或减少所有的危害,而不仅仅是污染与毒性。
一个过程必须有效地处理好污染防止同事故防止之间的平衡。
要尽可能地选择事故隐患最小的物质进行化学过程加工处理。
D、绿色化学过程原则
1.首先要对化学品制造加工采用的原料进行评估
2.从设计化学品开始就应考虑设计更安全化学品的方法
3.尽量不用辅助剂,需要使用时应采用无毒物质
4.尽量避免不必要的衍生步骤
5.催化试剂优于化学计量试剂
6.化学品设计成使用后容易降解为无害物质
7.制备化学品时,形成有害物质前加以控制;选择使用化学事故隐患最小的物质。
第二章、
A、生物质、超临界流体的性质与定义
生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体,即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。
特点:
可再生性。
低污染性。
广泛分布性。
生物质包括植物、动物和微生物。
广义概念:
生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。
有代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。
狭义概念:
生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素(简称木质素)、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。
在临界点以上无论温度和压力如何变化都不凝缩的流体,称这种状态的物质为超临界流体。
超临界流体性质介于气液之间,并易随压力进行调节,有近似于气体的流体行为,粘度小,传质系数大,其相对密度大,溶解度也比气相大得多,同时表现出一定的液体行为。
B、生物模拟多功能试剂
人类在认识自然、改造自然中学到了许多有益知识,这不仅体现在人类生活的各个方面,在化学上也是如此。
假如科学家能阐明生物体产生某种作用的机理,则可以模仿该方法而用于未来试剂的设计。
这种利用生物模拟设计催化剂和试剂的方法,将使所设计的化学品拥有生物体系的一些令人称绝的特性,如酶的特性。
目前,合成用催化剂和试剂一般只用来完成一个转化(还原、氧化、甲基化),而生物体系往往可用一种试剂完成几种转化。
这些转化可包括活化、结构调整及一个或多个实际的转化或衍生。
第三章
A、从天然产物加工提取物质的方法及其原理
天然产物加工提取分离方法
1.溶剂法
溶剂对需要溶出的溶质的溶解度要高,对其他(杂质)物质的溶解度要低;溶剂不能与溶质发生化学反应;溶剂来源广泛,价格便宜,无毒;沸点适当,利于反复回收,重复使用,同时节约能源。
渗漉法是往药材粗粉中不断添加浸取溶剂使其渗过药粉,从下端出口流出浸取液的一种浸取方法。
渗漉时,溶剂渗入药材的细胞中溶解大量的可溶性物质之后,浓度增加,密度增大而向下移动,上层的浸取溶剂或稀浸液置换位置,造成良好的浓度差,使扩散较好地自然进行,故浸取效果优于浸渍法,提取也较完全,同时省去了分离浸取液的操作。
2.水蒸气蒸馏法
该方法适用于能随水蒸气一起蒸馏出来,而不会改变分子结构的植物成分的提取;这些化合物与水不相混溶或微溶,在水的沸点(100℃)时有一定的蒸气压,当水沸腾时,能将该物质一起随水蒸气带出。
冷却后,经过分离器分离,除去水分得到需要的植物成分。
3.分馏法
利用液体组分沸点的不同进行分馏,然后精制、纯化。
4.吸附法
在精制过程中,利用吸附除去杂质(如色素等)或利用吸附剂吸附有效成分。
常见的吸附剂有氧化铝、活性炭、多孔树脂、分子筛等。
5.沉淀法
沉淀法是利用植物成分与一些试剂反应生成沉淀的特性得到目标组分或除去杂质的方法,但是这个沉淀反应必须是可逆的;否则,只能用于除杂质。
最常见的是用铅盐在水或稀乙醇溶液中与其他物质形成沉淀,脱铅的方法是向含有难溶铅盐的溶液中通入硫化氢气体,使“铅盐”转化为不溶的硫化铅沉淀除去,得到目标物质。
根据待分离物质的不同,沉淀剂也可以用氢氧化钡、磷钨酸、硅钨酸等发生沉淀,对于多糖、蛋白质等也可以用乙醇、丙醇来沉淀纯化。
6.盐析法
向提取液中加入易溶无机盐至一定浓度或达到饱和,使提取液中的某些组分在水中的溶解度下降,从而沉淀析出。
7.透析法
利用半渗透膜可以截留不同分子量物质的特性,达到分离的目的,常用于分离天然高分子化合物,如蛋白质、多糖和多肽等。
大分子留在膜的一边,小分子如盐、单糖等则通过膜被分离除去;或大分子被分离除去,小分子被精制。
8.升华法
有些化合物在加热时可以从固态直接变成气态,该过程称为升华。
但凡具有升华性的物质均可采用此法分离精制。
B、天然产物精制纯化方法
经过提取分离和初步纯化后得到粗品,进一步的精制和纯化方法主要有结晶法和层析法。
结晶法包括结晶和重结晶,结晶的目的是为了进一步纯化目标物,以便鉴定其分子结构。
一次结晶往往很难拿到纯净的晶体,需要反复结晶几次才能获得纯净的晶体,这个步骤就称为重结晶。
层析法包括多种方法,而且随着技术的进步和发展,不断有新的层析方法涌现,从分离介质的形状上分有柱层析、薄层层析、纸层析等;分离原理上分有吸附层析、分配层析、排阻层析和离子交换层析等;从层析的流动相和固定相的状态分类有液相层析和气相层析。
常见的填料有硅胶、氧化铝、活性炭、大孔树脂和葡萄糖凝胶等。
分析仪器中也有气相色谱和高效液相色谱可以供微量分离选择。
第四章、
催化剂、固体超强酸及优点,试举例
催化剂:
在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率(既能提高也能降低),而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂(也叫触媒)
1、催化剂最早是从利用硫酸、磷酸、三氯化铝等一些无机酸类为催化剂开始的。
酸催化剂是烃类裂解、重整、异构等石油炼制以及烯烃水合、芳烃烷基化、醚化及酯化等石油化工在内的一系列重要工业基础。
这些酸催化反应都是在均相条件下进行的,和多相反应相比,在生产中存在工艺上连续化生产困难,催化剂与产物分离较麻烦,对设备有腐蚀,废酸液须进行回收利用,排放会污染环境等。
而利用固体酸代替液体酸的环境友好催化剂反应工艺具有明显的优势,固体酸催化在工艺上容易实现连续生产,不存在产物与催化剂分离及对设备的腐蚀等问题。
还可以扩大酸催化剂的应用领域。
易与其他单元过程耦合形成集成过程,改变工艺,节约能源和资源,是研究开发的方向。
2、固体超强酸:
固体表面酸强度大于100%硫酸的固体酸。
许多重要的工业催化反应都属于酸催化反应,而固体酸和液体酸相比,具有活性和选择性高、无腐蚀性、无污染以及与产物易分离等特点,广泛用于石油炼制和有机合成工业。
常用的固体酸催化剂有分子筛、离子交换树脂、层柱粘土等,它们的酸强度一般低于Ho=-12.0,对需要强酸的反应存在一定的局限性。
超强酸是比100%H2SO4还强的酸。
20世纪60年代初,Olah等发现HSO3F-HF、HF-SbF5等液体魔酸,酸强度非常高,Ho高达-20以上,甚至甲烷在这种液体超强酸中都能质子化,但具有强腐蚀性和毒性,以及催化剂处理过程中会产生“三废”等问题。
20世纪70年代初有人将液体超强酸如SbF5、HSO3F-SbF5等负载到石墨、Al2O3和树脂等载体上,仍不能解决催化剂分散、毒性和“三废”等问题。
C、生物质的定义、生物质能的特点。
生物质的基本概念
一切有生命的可以生长的有机物质统称为生物质。
包括植物、动物及动物排泄物、微生物、垃圾及有机废水等。
生物质对人类的重要性:
a、用作食物;b、用作工业原料;c、用作能源;d、改善环境、调节气候、保持生态平衡。
生物质能是指蕴藏在生物质中的能量,它包括这几方面:
a、木材及森林工业废弃物;b、农业废弃物;c、水生植物;d、油料植物;e、城市生活垃圾及工业废弃物;f、排泄物。
广而言之,生物质是植物通过光合作用生成的有机物,绿色植物的光合作用是地球上最重要、规模最大的太阳能利用和转换过程,通过光合作用,太阳能转化为储存在有机物质中的化学能。
这些转化储存的化学能是人类和一切生物所必须的能量。
这部分能量是太阳能的多种自然转换形式中唯一可被储存起来的。
生物质燃料的特点
各种生物质原料的化学成分变化不大,但是它们的物理特性有较大的差别。
作为燃料有如下特点:
1.挥发分高,固定碳低。
煤的挥发分一般在20%左右,固定碳在60%左右。
而生物质特别是秸秆类生物质,固定碳在20%左右,而挥发分则高达70%左右。
2.生物质原料中氧含量高,因此在干馏或气化过程中都有大量的CO产生,不像煤在干馏气化过程中产生低CO的煤气。
3.木质类生物质含灰分极低,只有1%~3%,秸秆类生物质含量会稍多一些,但是同煤相比,生物质的灰含量是较低的。
4.生物质的发热值低于煤,一般只相当于煤的1/2~2/3。
5.生物质的硫含量极低,有的生物质甚至不含硫。
D、甲壳素与壳聚糖的组成、特点及制备
甲壳素
甲壳素主要存在于甲壳纲动物虾、蟹的甲壳,昆虫等的甲壳中。
是白色或灰白色无定形、半透明固体,不溶于水、稀酸、稀碱、浓碱、一般有机溶剂,可溶于浓盐酸、硫酸、磷酸和无水甲酸。
甲壳素是由N-乙酰-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖以β-1,4糖苷键形式连接而成的多糖,实际就是N-乙酰-D-葡萄糖胺的聚糖。
其结构式为:
壳聚糖
壳聚糖是甲壳素的N-脱乙酰基的产物,一般而言,N-乙酰基脱去55%以上的就可称之为壳聚糖,这种脱乙酰基的壳聚糖能溶于1%乙酸或1%盐酸,因此,凡是能溶于1%乙酸或1%盐酸的甲壳素都可称之为壳聚糖。
有实用价值的工业品壳聚糖,N-脱乙酰度必须在70%以上。
天然存在的甲壳素或人工制备的甲壳素,每个糖基上都可能有N-乙酰基,即有100%的N-乙酰基,但不一定都有N-乙酰基,凡是N-乙酰度在50%以下的,称之为甲壳素,因为它肯定不溶于上述浓度的稀酸。
由此可见,甲壳素与壳聚糖的差别,仅仅是N-脱乙酰度不同而已。
甲壳素的制备
凡是含有甲壳素的生物体都可用作制备甲壳素的原料。
从生产成本考虑,常用蟹壳和虾壳。
蟹壳和虾壳是水产加工中产生的固体废弃物,任意排放会造成环境污染。
20世纪80年代以来,我国沿海对虾养殖业发展很快,虾加工产生的虾头、虾壳数量很大,是很好的生产甲壳素的原料。
此外,龙虾壳也是生产甲壳素的重要原料,尤其是水稻田中的小龙虾,它的肉很少,食用价值不大,用来生产甲壳素是适得其所。
除了蟹壳、虾壳外,蚕蛹壳及生产抗菌素的废菌渣和柠檬酸的菌渣也可用作生产甲壳素的原料。
甲壳素的生产工艺
制备甲壳素的主要操作是脱钙和脱蛋白质,然后脱乙酰基,则得到壳聚糖。
简称为“三脱”。
虾壳、蟹壳中含有大量的无机盐,其中主要是碳酸钙,还有少量碳酸镁,以及半微量和微量的铅、汞、砷、锰、铁等。
这些金属的盐酸盐都能溶于水,因此,用稀盐酸浸泡虾壳、蟹壳时,壳中的碳酸钙等无机盐转化成它们的盐酸盐溶液而溶解于水中,通过洗涤、分离,即可除去壳里的无机盐。
在盐酸浸泡时,不溶于水的碳酸钙转变成水溶性的氯化钙,同时产生碳酸,碳酸不稳定,立即分解为二氧化碳和水。
E、层析技术
层析技术是利用混合物中各组分的物理性质的差别(如溶解度、吸附能力、分子形状和大小、分子极性等),使各组分在两个相中的分布不同,其中一相是固定不动的(固定相),另一相是流过这个固定相的液体或气体(流动相),从而使各组分以不同速度随流动相向前移动而达到分离的目的。
根据所用的两个相的性质和操作方式的不同,层析法可分为吸附层析、分配层析、离子交换层析、凝胶层析、亲和层析等。
1、吸附层析的基本原理
某些固体物质(如氧化铝、活性炭等)具有吸附的性能,可将一些物质从溶液中吸附到它的表面上。
吸附剂从溶液中吸附物质的同时,也有部分已被吸附的该物质从吸附剂上脱离下来。
在一定条件下,这种吸附与脱附之间可建立动态平衡。
达到平衡时,在吸附剂表面上被吸附的物质数量的多少,是该吸附剂对该物质吸附能力强弱的反映。
这种吸附能力是由离子键、氢键、范德华力等决定的。
在不同的情况下,占主要地位的作用力可能不同,也可能由几种力同时起作用。
如使用氧化铝为吸附剂时,离子交换作用占主要地位。
吸附剂的吸附能力的强弱除决定于吸附剂及被吸附物质的本身性质外,还和周围溶液的组成有密切关系。
2、凝胶层析法
凝胶层析也称为凝胶过滤、分子筛层析、排阻层析、凝胶渗透层析等。
它是上世纪60年代初发展起来的一种简便而有效的分离分析技术。
凝胶是一种具有多孔、网状结构的分子筛。
利用这种凝胶分子筛对大小、形状不同的分子进行层析分离,称凝胶层析。
凝胶层析法适用于分离和提纯蛋白质、酶、多肽、激素、多糖、核酸类等物质。
分子大小彼此相差25%的样品,通过单一凝胶床就可以完全将它们分开。
利用凝胶的分子筛特性,可对这些物质的溶液进行脱盐、浓缩和脱色。
凝胶层析具有设备简单、操作方便、分离迅速及不影响分子生物学活性等优点。
3、离子交换层析法
离子交换层析技术采用不溶性高分子化合物作为离子交换剂的一种新的分离方法。
它对分离纯化各种生化产品,特别是具有生物活性的生物大分子有良好的效果。
此法具有收率高、质量好、周期短、成本低、设备简单、适宜工业化生产等一系列优点。
目前,已在农业、制药、生物化学和分子生物学研究领域中广泛应用。
4、亲和层析法
生物大分子能和某些相对应的专一分子可逆结合。
例如,酶蛋白与辅酶、酶活性中心与专一性底物或抑制剂、抗原与抗体、激素与受体、核糖核酸与脱氧核糖核酸等体系。
这种结合往往是专一的,而且是可逆的。
生物分子间形成专一的可逆性结合的能力称为亲和力。
当把可亲和的一对分子的一方固定在固定相时,另一方若随流动相流经固定相,双方即专一地结合成复合物,然后利用亲和吸附剂的可逆性质,使用特定的洗脱剂洗脱,可以达到分离、纯化与固定相有特异亲和能力的某种物质。
利用生物分子间亲和吸附和解离的层析方法称为亲和层析。
通常把作为固定相的一方称为配基或亲和吸附剂。
由于亲和层析中大分子化合物与其结构相对的专一分子的可逆结合是互相的,任何一方均可被固定作为配基。
第五章、
5.1生物技术与生物工程及异同
生物技术是应用自然科学及工程学的原理,依靠生物催化剂的作用将物料进行加工以提供产品或为社会服务的技术。
生物技术是一门综合性的多学科技术,它涉及到生物学、化学和工程学等基础学科。
生物工程是医学工程、环境卫生工程、农业工程、仿生工程和人体功能工程的总称,其特点是不涉及化学,而仅仅是生物与物理过程的结合。
生物技术由于涉及了生物催化剂,因而与化学反应有关。
生物技术的最终目的是建立工业生产过程进行社会服务,因此,该生产过程可称为生物化学反应工程,也称生化反应工程。
5.2发酵与发酵的特点、定义
发酵最先是指酵母作用于果汁或谷物,酿造酒精时产生二氧化碳的现象。
在黄酒、啤酒、果酒等的酿造中,至今人们常常以起泡现象作为直观观察发酵的指标。
发酵是酵母在无氧状态下的呼吸过程,即无氧呼吸,是生物获得能量的一种形式。
从生物学观点来看,发酵是指有机化合物进行无氧代谢释放能量的过程。
工业微生物学家则把发酵扩展到利用培养微生物来获得产物的有氧或厌氧的任何过程,现在又扩展到培养生物细胞(含动、植物细胞和微生物)来制得产物的所有过程。
1.发酵工业的定义
借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身,或其直接代谢产物或次级代谢产物的过程统称为发酵。
所谓发酵工业,就是利用生物的生命活动产生的酶,对无机或有机原料进行酶加工(生物化学反应过程),获得产品的工业。
其主体是利用微生物进行生化反应的工业。
它包括传统发酵,如某些食品和酒类等的生产,也包括近代的发酵工业,如酒精、乳酸、丙酮-丁醇等,还包括目前新兴的如抗生素、有机酸、氨基酸、酶制剂、核苷酸、生理活性物质、单细胞蛋白等发酵生产。
根据以往的观念,有人将发酵工业划分为食品发酵工业和非食品发酵工业两大类。
在我国,人们常常把由复杂成分构成的,并有较高风味要求的发酵食品,如啤酒、白酒、黄酒、清酒、葡萄酒等饮料酒以及酱油、酱、豆炻、腐乳、酱腌菜、食醋等副食佐餐调味品的生产称为酿造工业;而把经过纯种培养,提炼精制获得的成分单纯、无风味要求的酒精、抗生素、柠檬酸、谷氨酸、酶制剂、单细胞蛋白等的生产叫做发酵工业。
从发酵和发酵工业的定义可知,要实现发酵过程并得到发酵产品,就必须具备以下几个条件:
a.要有某种适宜的微生物;b.要保证或控制微生物进行代谢的各种条件(培养基组成、温度、溶氧浓度、酸碱度等);c.要有进行微生物发酵的设备;d.将菌体或代谢产物提取出来,精制成产品的方法和设备。
上世纪70年代初,在分子生物学和细胞生物学基础上发展起来的新兴技术领域生物技术或生物工艺学,极大地促进了发酵工业的发展。
现代发酵工业是将传统发酵技术和现代DNA重组、细胞融合等技术相结合并发展起来的现代生物技术,并通过现代化学工程技术,生产有用物质或直接用于工业生产的一种大工业体系。
第六章
6.1淀粉的加工过程:
湿法工艺、干法工艺及
季胺型阳离子淀粉生产工艺有:
湿法、干法及半干法。
湿法制备工艺
湿法工艺是以淀粉与水或其他液体介质调成淀粉乳为基础,在一定条件下与化学试剂进行改性反应,生成变性淀粉的过程,在此过程中淀粉颗粒处于非糊化状态。
如果采用的分散介质不是水,而是有机溶剂,或含水的混合溶剂时,又称溶剂法。
溶剂法的有机溶剂价格昂贵,有易燃易爆危险,回收困难,只有生产高取代度、高附加值产品时才使用。
湿法工艺的优点是反应条件温和,生产设备简单,反应转化率高,产品均匀度及质量较好。
但其弊端也不少:
①.阳离子必须精制,否则残余的环氧氯丙烷与副产物会影响产品的质量;②.工艺中必须加入抗凝剂,而且用量大;③.后处理困难,要用大量的水及溶剂;④.三废问题严重,后处理时会有大量未反应的试剂及淀粉流失,造成严重的水污染。
干法制备工艺
干法生产工艺中,原淀粉含水量最多保持在40%以下,一般为20%左右,整体反应过程处于相对于的状态下进行。
该法的优点是节省了湿法必用的脱水与干燥过程,节约能源,降低生产成本,无污染。
但也存在缺点,即淀粉与化学试剂混合不均匀;反应不充分,所以只能生产少数几种产品,如黄糊精、白糊精、酸降解淀粉和淀粉磷酸酯等。
干法工艺的优点是①.阳离子醚化剂不必精制,多余的环氧氯丙烷与副产物沸点比较低,在干燥过程中可除去,②.另外不必加入抗凝剂,减少加入氢氧化钠,降低了生产成本,无三废排放,生产周期短。
但干法工艺的主要缺点是反应转化率很低,产品质量差,改性的均匀度低,同时高温固相反应对设备的要求高,高温下淀粉也容易解聚。
半干法制备工艺
在捏合机内加入淀粉,然后喷雾加入醚化剂及碱水溶液,一般体系的水量控制在10%-40%,混合均匀后在50-80℃反应2-4h,干燥后得产品,反应的转化率达75%-95%。
产品可以进一步精制,也可不精制而直接使用。
半干法工艺条件温和,转化率高,产品的改性均匀性比干法工艺要好,并且无后处理及三废排放。
干法工艺与湿法工艺的根本区别在于:
干法反应使用的溶剂量少,将试剂直接用喷雾法喷到干淀粉上,然后混合、去湿、反应,其后的步骤与湿法同。
湿法反应的优点是试剂与淀粉由于渗透,混合均匀度好,缺点是过滤时会产生三废,由于滤饼的湿度大,干燥和反应的时间长。
而干法反应的优点是无三废,去湿时间短,但干法反应对喷雾混合设备要求高,其均匀度不如湿法。
干法、半干法反应的优点是反应效率高,操作简单,生产成本低,生产过程无废水排放,有利于环境保护。
缺点是产品中含有杂质,反应装置要求高,产物的反应均匀度不如溶剂法等。
第七章
7.1我国秸秆资源利用现状及利用中存在的问题,解决问题的方法
7.1我国农业秸秆利用现状
我国利用秸秆主要采用还田利用、饲料化处理和作为工业原料三种方式。
1.秸秆还田
是秸杆的主要利用方法之一,秸秆还田的方法分为整株还田、根茬粉碎还田和传统沤肥还田。
目前,经过对秸秆还田技术和配套操作规程等研究,秸秆直接还田在我国已有一定面积的推广应用。
实践证明:
秸秆还田后,土壤中氮、磷、钾养分都有所增加,尤其是速效钾肥的增加最明显,土壤活性有机质也有一定的增加,对改善土壤结构有重要作用。
秸秆覆盖和翻压对土壤有良好的保墒作用并可抑制杂草生长。
秸秆还田能有效增加土壤的有机质含量,改良土壤培肥地力,特别是对解决我国氮、磷、钾比例失调的矛盾,补充磷、钾肥不足有十分重要的意义。
2.秸秆饲料化利用
随着生产的发展、人民生活的提高,人们要求更多的动物食品,而畜牧业的发展又受饲料的制约。
目前我国人均粮食占有量不足400kg,难于拿出更多的粮食满足畜牧业发展的需要。
因此,必须扩大饲料来源,开发新的饲料资源,提高饲料质量和饲料效率。
一些植物残体(纤维性废弃物)往往因其营养价值低,或可消化性低,不能直接用作饲料。
如果将它们进行适当处理,即可大大提高其营养价值和可消化性。
其处理方法一般有微生物处理和饲料化加工两类。
1)微生物处理
农作物残体中都含有碳水化合物、蛋白质、脂肪、木质素、醇类、醛、酮和有机酸等,这些成分大都可被微生物分解利用。
这些微生物含有较多的蛋白质,其中动物所必须的氨基酸含量也较高并含有较丰富的维生素,可作为人的高蛋白质食物,加到动物饲料中可大大提高饲料效率。
2)饲料化加工
主要利用薯类藤蔓、玉米秸、豆类秸秆、甜菜叶等加工制成氨化、青贮饲料,稻草作为草食性动物的食料等。
目前,加工方法有秸秆的氨化、青贮和微生物发酵贮存
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