岩浆过程中铁同位素的地球化学行为

铁同位素在岩浆过程中可以发生明显的分馏。相对于地幔橄榄岩(δ⁵⁶Fe平均值约为0‰),玄武岩略微富集铁的重同位素(δ⁵⁶Fe平均值约为0.1‰)。相对于中基性岩浆岩,酸性岩浆岩更加富集铁的重同位素。岩浆过程中的铁同位素分馏主要受铁的价态或氧逸度所控制。通常岩浆岩中的三价铁矿物(如磁铁矿等)相对于二价铁矿物(如橄榄石、辉石等)富集铁的重同位素。地幔橄榄岩部分熔融过程中,由于Fe³⁺比Fe²⁺更加不相容,熔体比固体相更加富集Fe³⁺,因而部分熔融产物(通常为玄武岩)相对富集铁的重同位素。在结晶分异过程及低氧逸度条件下,橄榄石、辉石等含Fe²⁺的矿物结晶导致熔体更加富集Fe³⁺,熔体铁同位素组成变重;在高氧逸度条件下,磁铁矿等含Fe³⁺的矿物结晶促使熔体更加富集Fe²⁺,熔体铁同位素组成变轻。在流体出溶过程中,出溶的流体相对富集铁的轻同位素,残余的岩浆铁同位素组成变重。现有研究表明,铁同位素在示踪岩浆作用方面具有很大潜力。     

白腐真菌表面铁氧化物的形成及其对染料亚甲基蓝的吸附

对高含铁环境下白腐真菌的生长及其菌丝表面形成的铁氧化物的理化性质进行了分析,并探讨该环境下生成的铁氧化物对染料亚甲基蓝的吸附及其影响因素,结合吸附动力学模型分析该吸附行为.结果表明,在高含铁环境中白腐真菌能正常生长,并在菌丝表面形成了含α-FeOOH和β-FeOOH的铁氧化物,菌丝体表面的羟基基团参与了FeOOH的成核...     

白腐真菌对甲基蓝的脱色

采用实验室筛选到的白腐真菌去除甲基蓝,考察了温度、pH值、染料浓度、外加碳源等条件对甲基蓝脱色效果的影响。结果表明该白腐真菌去除甲基蓝的较优条件如下:温度为30℃,pH值为6,甲基蓝质量浓度为50 mg/L,葡萄糖质量浓度为0.2 g/L。在此条件下,甲基蓝模拟废水经白腐真菌处理后,脱色率达78.9%。     

弱磁场-H2O2协同驱动Fe0降解氯霉素废水的研究

采用外加弱磁场与零价铁Fe⁰—H₂O₂构建的类Fenton体系对氯霉素(CAP)废水进行降解研究。首先通过单因素的实验确定最佳反应条件：CAP初始浓度10 mg/L,反应时间为210 min, Fe⁰粒径100目,Fe⁰投加量2.0 g, pH为3.0,外加磁场最佳为10.0 mT,H₂O₂的添加量为1.0 mL,搅拌速度为200 r/min。在此最佳条件下CAP降解率最高可达到86.3%。同时,在对该体系的机理研究中发现：弱磁场可有效促进Fe⁰—H₂O₂对CAP的降解,其降解机理可归因于磁效应、Fe⁰作用机理以及Fe⁰/Fe²⁺—H₂O₂构建的类Fenton反应的协同效应,该研究可以为CAP的去除及Fe⁰的应用提供新的技术与方法。     

二价铁对厌氧氨氧化的正向调控机理研究

通过探讨不同浓度Fe²⁺的电子穿梭作用对厌氧氨氧化体系氮转化速率的影响规律,解析了该过程厌氧氨氧化代谢产物的分泌特性,并利用电化学特征分析和电子传递活性实验,揭示了Fe²⁺电子穿梭效应强化厌氧氨氧化脱氮的作用机制.结果表明：2 mg/L的Fe²⁺使NH₄⁺-N和NO₂^--N的转化量分别增加51.07%和34.13%,并促进胞外聚合物(EPS)的分泌,使蛋白(PN)和多糖(PS)分泌量从9.76、10.16 mg/gVSS提升至11.55、13.57 mg/g VSS,而PN/PS从0.96降至0.85,表明Fe²⁺有助于增强颗粒污泥的疏水性和稳定性.塔菲尔(Tafel)、循环伏安(CV)、脉冲循环伏安(DPV)曲线分析表明,Fe²⁺可增强反应体系的交换电流密度和电容,促进核黄素、细胞色素c结合物等电活性物质的分泌,以加速电子转移.此外,厌氧氨氧化体系电子传递活性(ETSA)提升了1.25倍,...     

PMS/Fe0体系中自由基产率比及莠去津降解动力学

针对水体中存在的难降解农药莠去津（ATZ）污染问题,提出零价铁活化过氧单硫酸盐（PMS/Fe⁰）降解水中的ATZ,研究不同工艺参数（溶液pH、PMS投加量、Fe⁰投加量、ATZ初始浓度）条件下ATZ的降解动力学。采用硝基苯（NB）和ATZ竞争实验的方法,原位鉴定PMS/Fe⁰体系的自由基种类,并进一步基于稳态假设定量推导得到自由基产率比的公式。最后,研究了模拟地下水条件下PMS/Fe⁰对ATZ的降解规律。结果表明：ATZ降解的假一级速率常数(k_obs),随pH的增加而降低,随ATZ初始浓度的增加而降低,随Fe⁰投量增加而增加,随PMS的投量先增加后降低,在PMS投量为25μmol/L时最大。NB和ATZ的竞争实验结果表明,PMS/Fe⁰体系中的活性物种为硫酸根自由基（SO^-₄·）和羟基自由基（·OH）,且两种自由基的产率比为10.5∶1。在模拟地下水条件下,Fe⁰和PM...     

白腐真菌对造纸黑液脱色效果的研究

脱色是造纸废黑液处理工艺中的一个重要环节,作者应用白腐真菌对造纸黑液进行了脱色处理,探讨了影响脱色效果的因子,并确定出最佳脱色条件.白腐真菌系从自然界腐朽木材上分离和纯化培养得到,研究了木质素溶液质量浓度（污染负荷）、pH值、搅拌速度、碳源和氮源质量浓度、[Fe2＋]质量浓度变化对造纸黑液脱色效果的影响.实验确定的白腐真菌对造纸黑液脱色的最佳条件为：木质素质量浓度为153mg/L,pH为5左右,搅拌速度为250r/min,葡萄糖质量浓度为1g/L,酒石酸铵质量浓度为0.20g/L,[Fe2＋]质量浓度为0.08mg/L,在此条件下白腐真菌对造纸黑液的脱色率最高可达65%.     

胞外聚合物在白腐真菌去除镉过程中的作用

采用白腐真菌的模式菌种黄孢原毛平革菌进行镉的去除试验,研究了胞外聚合物（ＥＰＳ）去除镉量占菌体去除总镉量的比例、ＥＰＳ的组分含量,并对 ＥＰＳ中各组分含量与 ＥＰＳ去除的镉含量进行了相关性分析,通过 ＳＥＭ- ＥＤＳ分析了菌体表面的微区元素组成。研究表明,在 １０ｍｇ／Ｌ Ｃｄ^２＋实验组中 ＥＰＳ去除镉量占菌体去除镉量的比例最高,为 ３７.３９％;Ｃｄ ^２＋初始浓度越高,菌体 ＥＰＳ中蛋白质含量越少、多糖含量则越多,多糖含量最高为 ２０.００ｍｇ／ｇ球;ＥＰＳ中多糖含量与 ＥＰＳ的镉去除量有较明显的相关性;提取 ＥＰＳ 后,菌体表面镉的质量分数会下降到 ４.４２％。结果表明,ＥＰＳ在低浓度镉的去除过程中发挥的作用更大,而 ＥＰＳ各组分中多糖发挥的作用更大;Ｃｄ ^２＋的胁迫会使菌体 ＥＰＳ中多糖含量更高,更有利于镉的有效去除;除了 ＥＰＳ,菌体胞外还有其他的镉去除机制。     

白腐真菌对四氯化碳的生物降解特性研究

主要研究了白腐真菌对四氯化碳(CT)的降解效果,通过培养和驯化实验,得到了能降解四氯化碳的白腐真菌,验证了白腐真菌处理四氯化碳的可行性,并确定生物降解的最佳运行参数.研究表明:当四氯化碳添加量6 ug,稻壳浸出液50 mL,葡萄糖浓度15 g/L,温度30 ℃,转速140 r/min,pH 4.5,降解时间为6 d时降解四氯化碳效果最佳,降解率达到0.823.     

零价铁/阳离子表面活性剂/生物炭对水体Cr(VI)的吸附研究

以常见柳条为生物炭原料,通过十六烷基三甲基氯化铵（CTMAC）进行阳离子表面活化,与零价铁、海藻酸钠混合制备了零价铁/阳离子表面活性剂/生物炭（Fe⁰?MBC）凝胶微球,探讨了其对水体Cr（VI）的吸附能力。借助XRF、FTIR、XRD以及Zeta电位等分析手段,对Fe⁰?MBC凝胶微球的结构与性能进行研究。通过分析反应时间、环境温度及pH对吸附的影响,在吸附动力学、等温线模型的基础上,初步探讨了吸附机制。通过吸附?解析循环实验,研究了Fe⁰?MBC凝胶微球的再生性能。结果表明,Fe⁰?MBC凝胶微球对Cr(VI)的吸附与准一级动力学和Langmuir等温吸附模型拟合度较高;Cr初始质量浓度100 mg/L、负载质量分数分别为5%和10%的零价铁的CTMAC活化生物炭对Cr（VI）的去除率在2 h时分别为89%、97%,最大饱和吸附量分别为33.777 9、42.562 0 mg/g;Fe⁰?MBC凝胶微球作为一种成本低、效率高的环境功能材料,对去除废水中的Cr(VI)具有良好的应用前景。     

十二胺在Fe2+掺杂高岭石层面吸附的密度泛函研究

为探究Fe²⁺掺杂对十二胺分子(DDA)及其阳离子(DDA⁺)在高岭石层面吸附的微观影响机制，对DDA和DDA⁺在Fe²⁺掺杂高岭石(001)及(■)面的吸附进行了密度泛函理论(DFT)计算.结果表明：DDA和DDA⁺在Fe²⁺掺杂高岭石层面的吸附机理为氢键和范德华静电引力共同作用.DDA在Fe²⁺掺杂高岭石层面吸附以氢键作用为主，范德华静电引力作用为辅；DDA⁺在Fe²⁺掺杂高岭石层面吸附以范德华静电引力作用为主，氢键作用为辅.Fe²⁺的杂质缺陷增强了高岭石(001)面的表面活性，对(■)面的表面活性影响较小.研究结果可为进一步研究煤泥水中黏土颗粒表面的真实吸附状态及煤泥水高效处理药剂的设计提供理论依据.     

胜坨油田回注水系统金属腐蚀机理研究

为降低回注水腐蚀率、提升注水水质,以回注水系统中的金属试片为主要研究对象,研究了试片上附着物的组成,并结合回注水中可腐蚀因素讨论了金属腐蚀机理。结果表明,试片上的附着物中,水的质量分数为50%左右,原油的质量分数为11%~33%,无机固体的质量分数为11%~38%,盐酸可溶的无机固体的质量分数为7%~25%,主要为腐蚀产物铁(氢)氧化物与碳酸亚铁、结垢产物碳酸钙镁垢,这主要是由O₂与CO₂引起的电化学腐蚀造成的,且垢下腐蚀明显。污水中原油可以间接加速腐蚀:原油附着于金属表面将污水圈闭,形成静态腐蚀环境,有利于腐蚀结垢晶体形成。静态试片腐蚀产物中存在FexSy晶体,而在流动状态下,Fe²⁺与S^2-反应形成的硫铁化合物以无定形存在,且污水中与试片上并未含有大量硫酸盐还原菌SRB,因此SRB不是腐蚀的主要因素。     

利用Fe2+对羟基磷灰石粉末表面改性的研究

因其独特的化学组分和晶体结构,羟基磷灰石(HA)可通过引入金属离子实现表面改性,即将制备的HA粉末放入含有二价铁离子的溶液中,Ca²⁺与具有小离子半径的Fe²⁺完成离子交换.对改性粉末进行表征后发现,HA粉末的表面电势、OH和PO4基团的伸缩振动频率以及(00l)晶面的间距都发生了变化.另外,在含油酸钠的溶液中Fe²⁺改性的HA粉末与阴离子电解质间的化学键合能力大大下降.本研究可模拟人体骨骼和牙齿中的Ca²⁺被体内循环系统中Fe²⁺取代的情况.     

拜耳法赤泥钙盐氯化还原焙烧—弱磁选提铁

云南文山某地拜耳法赤泥中全铁(TFe)的质量分数为26.86%,主要含铁矿物为Fe₂O₃和FeSiO₃,铁是影响Sc, Ti, Ga等有价组分提取的关键金属.基于此，本研究提出钙盐氯化还原焙烧—弱磁选深度提铁工艺，将拜耳法赤泥与焦炭、氯化钙、次氯酸钙按一定比例混匀后置入焙烧炉中进行氯化还原焙烧，强化铁从弱磁性铁矿物转变为强磁性铁矿物，焙烧矿冷却后经湿式磨矿至一定细度的物料，采用弱磁选回收铁，获得铁精矿.研究结果表明：添加CaCl₂和Ca(ClO)₂可促进FeO转变为FeCl₃后，在焦炭表面被还原成Fe⁰,方解石分解产生的CaO可促进FeSiO₃被还原成Fe⁰,显著提高焙烧矿中金属铁的质量分数，有利于焙烧矿弱磁选回收铁.在m(赤泥)∶m(焦炭)∶m(氯化钙)∶m(次氯酸钙)=100∶16∶15∶8、焙烧温度为1 373 K、焙烧时间为80 min、弱磁选磁场强度为0.18 T、弱磁选磨矿细度小...     

Fe/Ni-MOF衍生的Fe3+掺杂NiO丙酮传感器研究

采用水热法制备了球形纳米花状Fe/Ni-MOF,通过煅烧制备其衍生物Fe³⁺掺杂的NiO(标记为Fe-NiO),对系列Fe-NiO进行表征并制备成传感器研究其气敏性能。通过表征和测试发现, Fe³⁺是通过原位合成进入NiO晶格中取代Ni²⁺, Fe³⁺的加入不仅有助于Fe-NiO在高温煅烧后保持更好的形貌,而且能够降低NiO中的载流子浓度增加空气中的电阻,有助于传感器性能的提升。Fe³⁺掺杂量为15%的样品对5×10^-6丙酮具备最佳的传感性能,灵敏度达到327.4%,气敏性能较纯NiO提升了13倍,在150℃的工作温度下具有快的响应速度(7 s),电阻恢复90%需26 s,可在短时间内用于检测丙酮目标气体。Fe-NiO-15%制成的丙酮传感器具有良好的重复性、稳定性,受湿度影响小。     

湿空气环境下镁金属药柱释氢性能模拟研究

为了研究湿空气环境下的镁金属药柱的释氢性能,利用matlab软件建立了气固反应缩芯模型,研究了产物层扩散控制过程中,不同温度和湿度条件下的镁金属药柱水反应释放氢气的规律并通过实验进行验证。模拟结果表明：初始温度为50℃时,湿度越大,反应初期的反应速率越大,氢气浓度趋于稳定的时间越短,最终氢气浓度相差不大,约为2 000 mg·L^-1;当初始温度为60℃时,反应速率和氢气浓度明显变大,氢气浓度约为2 400 mg·L^-1;初始湿度为30%时,温度越高,反应初期的反应速率越大,氢气浓度趋于稳定的时间越短,反应程度也越大,氢气浓度由1 500 mg·L^-1增加到2 400 mg·L^-1,与初始湿度为60%相比,反应速率和氢气浓度有所升高但相差不大。由此可得,升高温度对镁金属药柱释氢的影响更为明显。通过实验验证,实验的结果与模拟的结果基本一致。     

超声辅助纤维素酶法提取小麦硒多糖工艺优化及抗氧化活性研究

以富硒小麦全粉为原料,利用超声辅助纤维素酶法提取小麦硒多糖。以小麦硒多糖提取率为衡量指标,通过单因素实验和响应面法对小麦硒多糖提取工艺进行优化,并研究其对ABTS⁺的抗氧化活性。结果显示,小麦硒多糖的最佳提取工艺条件为料液比117(gmL)、纤维素酶浓度0.75%、超声温度60℃、超声功率497 W、超声时间50 min。在此条件下小麦硒多糖提取率为38.24%,硒含量为0.093 mg/kg。体外抗氧化活性研究表明,其对ABTS⁺自由基清除率IC₅₀为4.56 mg/mL。     

东北林区土著白腐菌Pleurotus ostreatus产漆酶培养基的优化

为提高东北土著白腐真菌的产酶能力,采用摇瓶试验对采自东北林区的白腐真菌Pleurotus ostreatus的产漆酶培养基进行优化,并与目前普遍采用的TK培养基进行对比.结果表明:最佳碳源为玉米粉,质量浓度为8g/L;最佳氮源为氯化铵,质量浓度为0.88g/L.在最佳培养基条件下,白腐真菌Pleurotus ostreatus的漆酶活力和生物量分别达149.45U/L和0.0452g(干重)/L.对比优化后的培养基和目前普遍采用的TK培养基的产漆酶活性,结果表明优化的培养基产漆酶活性是TK培养基的3倍.运用SPSS统计软件对各影响因素进行了差异显著性检验,发现白腐真菌Pleurotus ostreatus产漆酶的主要影响因子为碳源类型.试验证明优化后的培养基能明显促进白腐真菌产漆酶,而选取适合的碳源类型则是配制培养基的关键.     

松嫩平原含水层沉积物特征及其对砷赋存态分布的影响

松嫩平原西部地区为中国砷中毒区域,含水层沉积物特征及砷赋存态对地下水砷迁移、转化的影响并不清楚。在对研究区高砷区与低砷区钻孔沉积物进行取样的基础上,运用激光粒度分析、Tessier五步提取法和Keon分步提取法分别确定了不同深度沉积物的粒度分布和不同赋存态砷含量,系统研究了沉积物的水力传导系数、不同赋存态砷的分布及其与高砷地下水形成的关系。结果表明:沉积物5种赋存态砷(包括可交换态、碳酸盐吸附态、铁/锰氧化物吸附态、有机物或硫化物吸附态和基质态)中,铁/锰氧化物吸附态砷含量最高,并且砷含量与铁、锰含量呈明显正相关性;高砷区钻孔沉积物铁/锰氧化物吸附态砷质量分数为(1.18~6.11)×10^-6,低砷区为(0.67~2.60)×10^-6;高砷区钻孔沉积物以粉砂、黏土为主,水力传导系数介于0.004~0.027m·d^-1,低砷区钻孔沉积物以细砂、中砂为主,水力传导系数介于0.005~0.2m·d^-1;沉积物中粉砂或黏土含量越多,则沉积物颗粒越小,其水力传导系数越低,各赋存态砷含量越高,因此,高砷区低水力传导系数有利于还原环境的形成。通过地下水的循环,高砷含水层沉积物的淋滤作用和铁/锰氧化物的还原性溶解形成了研究区高砷地下水。     

进水负荷对A2/O连续流系统运行效能及微生物中功能菌群的影响

为深入探讨进水负荷对A²/O系统的影响,本文采用A²/O连续流系统,对比研究了不同COD和磷负荷条件下系统对氮磷的去除效果,并通过检测胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)组分变化,追踪活性污泥菌群结构演替规律,揭示了不同负荷下活性污泥系统内在响应机制.结果表明：高浓度的进水COD和磷负荷更有利于优势菌群富集,该阶段优势菌属有Nitrospira、Dechloromonas和Ferruginibacter,更有利于实现更佳的脱氮除磷效果,当COD和磷负荷降低后,EPS产生菌Ferruginibacter、Terrimonas和Thauera的相对丰度明显减少,EPS的总量也减少,其中胞外聚合物中蛋白质(protein,PN)的含量增加,多糖(polysaccharide,PS)却减少.