玉米秸秆纤维基地膜原料制取工艺技术研究

【摘要】：中国农作物秸秆资源丰富,近年来却多被作为废弃物弃于田间焚烧,对环境造成许多不良影响,类似这种浪费资源并引起严重环境污染的现象使高值化综合利用秸秆成为亟待解决的问题。将农作物秸秆作为主要原料,制备可完全降解的植物纤维和可完全降解植物纤维地膜,使秸秆高值化利用,是解决农作物秸秆废弃物污染的有效途径。本研究以玉米秸秆为原料,采用机械加工方法,通过玉米秸秆皮瓤不分离的全秆和皮瓤分离后的玉米秸秆皮制取玉米秸秆纤维地膜原料工艺参数优化试验研究、两种制取方法在优化工艺条件下所得纤维原料比较研究,探索利用玉米秸秆制取植物纤维基地膜原料的最优工艺,在此基础上,实施了玉米秸秆纤维基地膜覆盖栽培哈椒田间小区比较试验,为制造和改善满足早作有机栽培要求的可完全降解玉米秸秆植物纤维基地膜提供参考依据。本文在“十二五”国家科技支撑计划项目“秸秆基农用膜成型工艺与设备研究(2012BAD32B02-5)"的支持下开展的,取得的主要成果包括： 以玉米秸秆为原料,利用D200型秸秆纤维制取机,采用4因素5水平二次正交旋转中心组合试验方法,分别以秸秆粒度、秸秆常温水浸泡时间、秸秆纤维制取机的工作温度、秸秆纤维制取机的加工转速为影响因素,以纤维得率、纤维初始叩解度、纤维长宽比为目标函数,对玉米秸秆全秆制取玉米秸秆纤维原料工艺参数进行了优化试验研究。设定目标为：可获得纤维得率高于95%、初始叩解度大于11°SR、长宽比大于50的玉米秸秆纤维基地膜原料,结果表明,满足秸秆纤维地膜技术要求的玉米秸秆全秆制取纤维的最优工艺参数组合为：秸秆粒度6-8cm、浸泡时间18h、工作温度81～89℃、加工转速110r/min。 以玉米秸秆皮瓤分离后的秸秆皮为原料,采用与1)同样的方法,对玉米秸秆皮制取玉米秸秆纤维地膜原料工艺参数进行了优化试验研究。结果表明,满足与1)相同目标的玉米秸秆皮制取纤维的最优工艺参数组合为：在秸秆粒度11～12cm、浸泡时间24h、工作温度65～80℃、加工转速98r/min。 采用比较试验方法对最优工艺条件下所得的玉米秸秆全秆纤维和玉米秸秆皮纤维进行比较研究,研究结果表明：玉米秸秆全秆纤维的平均抗张指数为3.520N·m/g,玉米秸秆皮纤维的平均抗张指数为4.619N·m/g,二者平均抗张指数有显著差异；在整个打浆过程中,玉米秸秆皮纤维比玉米秸秆全秆纤维的纤维打浆度高且湿重小。 通过系统综合分析,确定了利用玉米秸秆制取植物纤维基地膜原料的最优工艺技术。 采用田间比较试验方法研究玉米秸秆纤维地膜与其他地膜之间抑草性能、保墒性能、保温性能以及植株高度和果实产量的差异,结果表明：玉米秸秆全秆纤维地膜覆盖栽培的杂草生长量极显著少于裸地栽培,玉米秸秆全秆纤维地膜的抑草性能显著优于传统塑料地膜,其土壤墒情、植株高度和果实产量均显著优于裸地栽培,其保温性能显著低于传统塑料地膜,与裸地相当,玉米秸秆纤维地膜满足农作物有机栽培要求。 研究结果表明：遵循高产高效、高质、环保、节能和操作简单的原则,利用玉米秸秆全秆(不进行皮瓤分离)制取玉米秸秆纤维基地膜原料是切实可行的。 【关键词】：玉米秸秆 玉米秸秆皮 纤维地膜 优化 工艺
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ352.79
【目录】：

• 摘要10-12
• Abstract12-14
• 1 引言14-26
• 1.1 研究的目的与意义14
• 1.2 国内外研究现状14-23
• 1.2.1 农作物秸秆综合利用现状14-16
• 1.2.2 玉米全秆及玉米秸秆皮综合利用研究现状16-17
• 1.2.3 玉米秸秆纤维综合利用研究现状17-19
• 1.2.4 可降解地膜的研究现状19-23
• 1.3 研究的主要内容23-24
• 1.3.1 课题来源23
• 1.3.2 研究内容23-24
• 1.4 研究技术路线24
• 1.5 预期研究成果24-26
• 2 玉米全秆制取植物纤维基地膜原料工艺参数优化试验26-39
• 2.1 试验材料、仪器设备和试验方法26-29
• 2.1.1 试验材料26
• 2.1.2 试验仪器设备26-27
• 2.1.3 试验方法27
• 2.1.4 试验步骤27
• 2.1.5 性能指标的测定27-29
• 2.2 试验结果与分析29-38
• 2.2.1 试验结果29-30
• 2.2.2 试验结果分析30-37
• 2.2.3 参数优化分析与验证试验37-38
• 2.3 小结38-39
• 3 玉米秸秆皮制取植物纤维地膜原料工艺参数优化试验39-52
• 3.1 试验材料、设备仪器和试验方法39-40
• 3.1.1 试验材料39
• 3.1.2 试验仪器设备39
• 3.1.3 试验方法39-40
• 3.1.4 试验步骤40
• 3.1.5 性能指标的测定40
• 3.2 试验结果及分析40-50
• 3.2.1 试验结果40-41
• 3.2.2 试验结果分析41-48
• 3.2.3 参数优化分析与验证试验48-49
• 3.2.4 两种纤维制取验证试验对比分析49-50
• 3.3 小结50-52
• 4 两种纤维性能比较试验52-56
• 4.1 试验材料及仪器设备52
• 4.1.1 试验材料52
• 4.1.2 试验设备和仪器52
• 4.2 试验方法52
• 4.3 试验步骤52
• 4.4 试验性能指标52-53
• 4.5 试验结果对比分析53-55
• 4.5.1 两种纤维工艺参数53
• 4.5.2 两种纤维打浆度与湿重53-55
• 4.5.3 两种纤维抗张指数55
• 4.6 小结55-56
• 5 玉米秸秆制取植物纤维基地膜原料工艺研究56-58
• 5.1 玉米秸秆植物纤维基地膜原料制取工艺路线的选取56-57
• 5.2 小结57-58
• 6 玉米秸秆纤维基地膜覆盖栽培哈椒试验58-65
• 6.1 材料与方法58-60
• 6.1.1 材料58
• 6.1.2 方法58-60
• 6.1.3 仪器设备60
• 6.2 结果与讨论60-62
• 6.2.1 试验数据与结果60
• 6.2.2 试验结果与分析60-62
• 6.3 讨论62-64
• 6.4 小结64-65
• 7 结论与创新点65-66
• 7.1 结论65
• 7.2 创新点65-66
• 致谢66-68
• 参考文献68-73
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文73

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