随着中国国民经济的高速发展和城乡人民生活水平的不断提高 ,利用秸秆发电既有明显的经济和社会效益 ,又能保护环境 ,其利用前景将会越来越广阔。 然而在展开以及各种生物质能转化利用的投运,由碱金属引起的各种问题开始逐渐暴露出来,且已成为阻碍生物质能源化转化利用的一个主要障碍。
1：秸秆中碱金属的来源
钾是植物的常量营养元素 ,其质量分数大于1%。秸秆中碱金属有2个来源 ,其一为秸秆本身所固有 ,由其在生长过程中吸附自土壤、地下水及大气等 ;其二为生物质利用过程中混入的灰尘及土壤等。
1.1土壤中的钾
钾在地壳中的质量分数为 2. 6% ,为地壳中第7丰富的元素 ,也是岩石圈中第 4丰富的矿物质营养元素。土壤中潜在的有效钾包括交换性钾 、非交换性钾和矿物钾3种。其中 ,交换性钾 0. 1% ～2% ,非交换性钾 2% ～8% ,矿物态钾 90% ～98% 。
1.2 植物中的钾
钾是植物体内含量最丰富的阳离子,它被根大量地吸收,并很快被运输到植物体的上部。 钾由植物顶部向下运转到根系也是一个快速的过程,因此,钾一旦被吸收便随即分布于整个植物体内 ,并参与作物的正常生理代谢。钾在植物体内是以离子态、可溶性盐类或吸附在原生质表面的形式存在,而不是以有机化合物形式存在。在所有植物中,有90%的钾以离子状态存在于可溶于水或可进行离子交换的物质中。
1. 3 植物中的钠
虽然土壤的含钠量接近于含钾量 ,但一般植物钠的质量分数约0.1% ,仅为含钾量的十分之一
1. 4 其他主要相关元素
氯。氯是高等植物生长发育所必需的重要微量元素之一 ,植物体内的氯主要以 Cl- 形式存在 ,它在光合作用水的光解过程中起活化剂作用,另外 ,根和叶的细胞分裂也需之参与。 土壤中的氯元素主要来自于雨水、海水倒灌、工业(尤其是核工业 )垃圾和空气污染等。植物中积累的正常氯的质量浓度一般为0. 2%～2. 0% 。稻草中水溶性氯的质量分数为39% ,离子交换氯的质量分数为 61% ;麦秆中水溶性氯的质量分数为 60% ,离子交换氯的质量分数为 40% ;稻秆和麦秆中的氯全部以水溶性氯的形式存在。
硫。 硫是植物生长必需的矿物质营养元素之一 ,属中量营养元素。植株从土壤中吸收硫元素的过程是逆浓度梯度的主动吸收 ,其主要以硫酸根的形式( SO4 2 - ) 进入植株体内。 硫元素的最初吸收与水分吸收同步且和蒸腾作用有关 ,其进入植株体内之后的运输过程与蛋白质合成相联系。 植株体中的硫可以分为有机硫和无机硫 ,绝大部分有机硫以蛋白质形式出现 ,少量以含硫氨基酸的形式存在 ,形态和含量比较稳定 ;无机硫则多以硫酸根的形式( SO4 2 - )在细胞中积累,含量随着硫元素供应水平的变化存在很大的差异 ,既可以通过代谢合成为有机硫固定在细胞中,又可以转移到其他部位被再次利用。
硅。 硅在植物生理上有一定的功能 ,是细胞壁的组成成分。在植物体中,硅存在的主要形态是水化无定形二氧化硅 ( SiO2 ·nH2O )及石英 ( SiO2 ) ,其次是硅酸和胶状硅酸。 水化无定形二氧化硅也称为硅胶或多聚硅酸。 木质部汁液中的硅是单硅酸 ,这说明在运输过程中硅的形态未变。水稻是吸收硅酸最 多的植物,其吸收硅的形态主要是硅酸(H2 SiO4 ) ,进入植株体内后的硅大部分能变为难熔性的硅胶或多硅酸聚合体。水稻中硅胶的含量为硅质量分数的90% ～ 95% , 硅酸为硅质量分数的0. 5%～8. 0% ,胶状硅酸为硅质 量 分 数 的 0 ～3. 3% 。
