建筑垃圾中重金属Cd~(2+)对微生物群落的影响研究

以化工厂含重金属Cd2+的建筑废弃物污染土壤为样品,检测了其中重金属Cd2+的含量,在此基础上调查了建筑垃圾对污染微生物群落变更的影响。对微生物的生物量测试结果表明,细菌群落中受到影响最大的是以大肠杆菌为代表的革兰氏阳性菌,对真菌菌群的影响不显著。该研究显示,建筑废弃物的堆放可能会对临近的土壤生态带来一定的影响。     

羽毛角蛋白残渣对水中重金属Cd~(2+)的去除特性研究

以羽毛可溶性角蛋白提取过程产生的角蛋白残渣作为原料,制备了一种具有多孔结构的吸附材料,研究其对水中重金属Cd2+的吸附去除特性,同时考察了Cd2+初始浓度、吸附材料投加量、温度和溶液pH值对Cd2+的去除影响.实验结果显示,当Cd2+初始浓度为20mg/L,吸附材料投加量为0.10g,温度为25℃,溶液pH值为8时,所制备的吸附材料对水中Cd2+的去除率可达97.0%以上,表明以羽毛角蛋白残渣所制备的吸附材料可作为降低水中重金属污染物的有效吸附剂.     

生物质废弃物柚子皮作为潜在吸附剂用于废水处理

生物质废弃物柚子皮作为一种潜在、有效的低成本吸附剂,被研究用于废水处理。首先,介绍了柚子皮的物理化学性质,分析了其天然具备优异吸附性能的原因;然后,重点介绍了柚子皮对含重金属废水、放射性废水、印染废水、有机废水、医药废水、含氟废水、含油污水等各类废水的处理现状,探讨了对柚子皮吸附剂再生利用的可行性。结果表明,柚子皮具有良好的可重复利用性和较高的稳定性,有潜力成为一种技术可行、以废治废、环境友好型的吸附材料。     

生物质炭添加比例对煤粉燃烧性能的影响

农业废弃物含有较高的C元素和较低的S元素及灰分,将这类生物质炭化并细磨后,与煤粉混合喷吹进入高炉燃烧,可有效利用可再生能源,减少炼铁工业的CO_2排放,且有利于提高生铁质量,并显著提高煤粉的燃烧率。因此,对玉米秸秆和花生壳热解产物进行了表征分析,采用差热分析法研究这两种生物质炭与煤粉按不同配比混合对煤粉燃烧性能的影响。SEM及BET检测结果均表明,玉米秸秆炭和花生壳炭的组织疏松,比表面积大,硫与灰分含量低,可明显增大试样与氧的接触面积;热重试验结果表明,生物质炭与煤粉按3∶7的质量比混合的燃烧性能最好,着火点明显降低,燃烧过程稳定,燃烧率显著提高。     

两种天然碳酸盐矿物对废水中Cd~(2+)的吸附及解吸试验

采用天然碳酸盐矿物(方解石、白云石)作为吸附剂,以去除废水中的Cd2+,试验了废水中Cd2+初始浓度、pH值、反应时间、温度及吸附剂粒径等因素对Cd2+去除效果的影响。其中Cd2+初始浓度、pH值、反应时间对Cd2+的去除率影响更为显著:Cd2+初始浓度为3.2 mg·L-1时,方解石、白云石对Cd2+去除率达到96.53%、95.42%,但随着初始浓度的增加去除率降低;当Cd2+废水pH值为7.0时,方解石、白云石对Cd2+的去除率分别为95.0%、99.44%,酸性条件下Cd2+的去除率较低;去除率随反应时间增加而增加,当反应时间为24 h时,方解石、白云石对Cd2+去除率达到98.1%、95.7%。利用去离子水与0.01 mol·L-1的HCl、NaOH、NaCl分别进行解吸试验,结果表明:不同解吸剂对方解石、白云石中Cd2+解吸率都较低,分别为0.16%、2.40%、0.18%、0.17%和0.29%、9.62%、0.17%、0.39%,Cd2+能被方解石及白云石稳固地吸附。方解石、白云石对Cd2+的等温吸附线符合Freundlich和Langmuir模式,最大吸附量分别为7.709、10.546 mg·g-1。     

不同物料来源生物质炭—有机肥堆肥对旱地红壤温室气体排放的影响

采用室内培养实验,在旱地红壤中添加生物质炭-有机肥堆肥,探究生物质炭-有机肥堆肥对旱地红壤温室气体(N_2O、CH_4、CO_2)排放的影响。实验共设置5个处理,即CK(对照)、RM(水稻生物质炭-有机肥堆肥)、CM(玉米生物质炭-有机肥堆肥)、WM(小麦生物质炭-有机肥堆肥)、M(有机肥堆肥对照)。为尽量消除误差,本实验采用归一化处理,即实测值减去CK值后除以每种处理所添加的C、N量。结果表明:施用生物质炭-有机肥堆肥后各处理土壤N_2O、CO_2排放通量的变化趋势基本相同,即培养前期先上升,并出现峰值,而后缓慢下降最后趋于稳定;各处理对降低土壤N_2O排放通量均有显著的效果,且CM处理最为显著;各处理对降低土壤CO_2排放通量均有显著的效果,且CM、WM处理的效果最好。RM、WM、M处理均降低了土壤CH_4累计排放通量,但CM处理却升高了。各处理均显著降低土壤增温潜势(GWP),且CM处理最为显著。因此,生物质炭-有机肥堆肥能有效降低旱地红壤温室气体的排放,对有机肥施于土壤后的温室气体减排可以起到一定作用。     

松枝生物炭对Cd污染土壤钝化修复的研究

以松枝为原料,采用350℃限氧热裂解法制备生物炭,利用元素分析、SEM-EDS、BET-N₂、FT-IR、Boehm滴定等分析方法对生物炭进行表征。结果表明：松枝生物炭为多孔结构、平均孔径为8.10 nm、比表面积为1.74 m²·g^-1,表面含有—CO、—OH等含氧官能团。通过盆栽实验,研究松枝生物炭对土壤Cd形态转化及绿豆植株对Cd富集吸收的影响。结果表明：生物炭可提高土壤pH和有机质含量,同时降低土壤弱酸提取态Cd的含量,促进Cd由活性高的弱酸提取态向活性低的残渣态转化,显著降低Cd的生物有效性;施用生物炭可提高绿豆生物量,生物炭5%处理效果最佳,最大提高13.47%;绿豆地上部、地下部Cd含量均显著降低,生物炭5%处理降幅最大,分别为81.86%和43.86%。     

生物质炭添加对土壤氧化亚氮排放影响的研究进展

氧化亚氮(N₂O)是一种会破坏平流层臭氧的长寿命温室气体,农业土壤是大气N₂O人为排放源中的最大贡献者,因此减少农业土壤N₂O排放十分迫切.生物质炭是生物质在低温限氧条件下热解产生的碳材料,具有丰富的孔隙结构.已有研究表明,生物质炭是减少土壤N₂O排放的重要手段之一,但对其影响效应和机理的系统报道很少.本文论述了生物质炭对土壤中N₂O排放的影响,重点从生物与非生物的角度讨论了生物质炭影响土壤N₂O排放可能的机制.从生物角度来看,生物质炭的“石灰效应”会升高土壤pH、改变土壤中微生物过程从而促进N₂O还原为N₂,同时生物质炭也会作为“电子穿梭体”加快这一过程.另外,生物质炭还会增加含有nosZ基因的反硝化细菌数量,促进N₂O的还原.而当土壤中N₂O主要来自于硝化作用时,生物质炭增加土壤中氨氧化细菌amoA丰度,进而增加土壤N₂O排放量.从非生物角度来...     

核桃壳生物质炭去除环境水中硫化物的研究

采用亚甲基蓝分光光度法测定水中硫化物的含量,并以吸附温度、炭化温度、吸附时间、固液比为因素,设计4因素4水平的正交试验方案,探索最佳试验条件制备的核桃壳生物质炭。结果表明:当吸附温度为30℃、炭化温度为500℃、吸附时间为70 min、固液比为0.35 mg/mL时,对水样中硫化物的去除率为80.07%。     

生物质炭对气态挥发性有机污染物的吸附性能及机理

为探究生物质炭对气态有机污染物的吸附能力及作用机理,以核桃壳和椰子壳为原料制备生物质炭.采用元素分析仪、傅里叶红外光谱仪、Boehm滴定和比表面积及孔隙率分析仪分析生物质炭理化特征,并利用吸附柱实验考察生物质炭对气态挥发性有机污染物(苯和甲苯)的吸附行为.结果表明:相同制备条件下,椰壳生物质炭吸附性能高于核桃壳生物质炭.在实验温度范围内(400~700℃),随着制备温度的升高,生物质炭吸附性能增大.低温下制备的生物质炭(400℃)吸附行为符合准二级动力学模型,高温下制备的生物质炭(700℃)的吸附过程符合准一级动力学模型.在吸附温度30℃时,生物质炭对苯和甲苯的等温吸附过程符合Toth模型,计算得到生物质炭最大的理论饱和吸附量为18.98 mg/g苯和61.73 mg/g甲苯.生物质炭的表面酸性官能团和孔道结构在吸附过程中起关键作用,影响吸附质在生物质炭的表面吸附和粒内扩散吸附过程.     

稻壳炭对Pb2+吸附效果影响因素研究

稻壳炭对重金属Pb2+的吸附量受吸附时间、吸附剂投加量、温度、pH、稻壳炭理化性质等因素影响。实验通过单因素分析法研究了上述各影响因素对吸附效果的影响,并设计正交试验探讨了常温下稻壳炭吸附Pb2+的最佳吸附条件,采用扫描电镜(SEM)对吸附前后稻壳炭样品进行了表征分析。实验发现:吸附过程前30min为快速吸附阶段,60min后吸附过程基本完成,120min后吸附量达到最大值;相同浓度条件下,稻壳炭对Pb2+的吸附量存在一个最佳投加量;温度方面20℃时对吸附较为有利,温度高于25℃或低于15℃时不利于吸附;pH对吸附效果影响较大,pH 5-7条件下对吸附最为有利,过酸过碱均不利于吸附进行;对稻壳炭进行活化改性是提高其吸附能力的一种有效途径。     

改性生物质炭对水溶液中Hg~(2+)的吸附性能研究

制备了KOH改性低温生物质炭(low temperature biochar modified by potassium hydroxide,BC-P)、KOH改性高温生物质炭(high temperature biochar modified by potassium hydroxide,HC-P)、NaHS改性低温生物质炭(low temperature biochar modified by sodium hydrosulfide,BC-S)、NaHS改性高温生物质炭(high temperature biochar modified by sodium hydrosulfide,HC-S),并研究了溶液pH、吸附剂投加量、吸附温度和Hg~(2+)浓度等因素对上述4种改性生物质炭吸附水溶液中Hg~(2+)的影响.结果表明,BC-S对Hg~(2+)吸附效果最好,在pH为4、温度为298 K、投加量为1.2 g/L时,对10.0 mg/L的Hg~(2+)溶液中Hg~(2+)吸附量为8.48 mg/g,去除率达到97.89%.准二级动力学能很好地描述BC-S对Hg~(2+)的吸附动力学过程,其等温吸附过程符合Langmuir吸附等温线,吸附热力学表明298 K最有利于BC-S吸附Hg~(2+).     

Fe_3O_4/SiO_2复合粒子的制备及对Cd~(2+)的吸附性能研究

采用共沉淀法制备出粒径为10nm左右、具有超顺磁性的Fe3O4纳米粒子,在Fe3O4纳米粒子外包覆SiO2合成了磁性Fe3O4/SiO2复合粒子,研究了该复合粒子对水溶液中Cd2+离子的吸附性能.利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱(FTIR)、振动样品磁强计(VSM)和原子吸收分光光度计(AAS)对样品进行表征,考察了SiO2不同包覆量对吸附剂吸附性能的影响.结果表明:随着SiO2包覆量的增大,SiO2壳层厚度增大,内核中包埋的Fe3O4粒子数量增多,Fe3O4/SiO2复合粒子尺寸随着增大,由50nm左右增大到300 nm左右;Fe3O4纳米粒子表现出了良好的磁性能,比饱和磁化强度达73.6A·m2·kg-1,Fe3O4/SiO2复合粒子的比饱和磁化强度随SiO2包覆量的增大而逐渐减小;Fe3O4/SiO2复合粒子的吸附率随着SiO2包覆量的增多而逐渐增大,最大吸附率为91.0%.     

酸改性高岭土对含Cd~(2+)和Pb~(2+)废水的吸附研究

采用酸改性高岭土进行SEM和FTIR表征,考察其对含Cd~(2+)、Pb~(2+)废水的吸附特性及机理。结果表明:与原矿高岭土对比发现,酸改性高岭土片层状结构变薄变小,表面基团组成发生明显的变化;对于20 m L初始浓度为40 mg·L~(-1)的Cd~(2+)、Pb~(2+)溶液,当p H为5.8,酸改性高岭土投加量50 g·L~(-1)时,吸附效果最好;利用Freundlich和Langmuir方程对吸附等温线进行拟合,Langmuir方程拟合效果更优,表明其吸附过程为单分子层吸附;吸附机理服从准二级动力学方程,其计算吸附量与实验测量值仅偏差2.87%。     

生物质炭施用量及水热条件对淹水土壤CO2释放的影响

通过模拟土柱实验,向水稻土中添加质量分数分别为0％（CO）、2％（C2）、5％（C5）、8％（C8）的生物质炭,并在不同淹水深度和温度下培养,旨在了解生物质炭的施用量及其水热条件对土壤CO2释放的影响,以期通过控制生物质炭的施炭量和改进农田管理措施,从而为农业温室气体碳减排提供依据．研究结果发现：施加生物质炭对土壤CO2释放的抑制作用明显,与对照相比,2％、5％、8％施炭量处理的土壤CO2累计释放量分别降低了5．1％、2．4％和26．5%．低施炭量对土壤CO2的释放降幅较少,而较高施炭量可能对抑制土壤CO2释放的效果更好;温度越高,土壤的呼吸作用越强,CO2释放速率也越快;在昼夜变化上,土壤夜间CO2的释放速率要高于白天;就淹水深度而言,土壤灌水深度愈深,CO2的释放速率愈低．此外,还从施炭量和水热条件对土壤CO2和CH4释放的综合排放效应进行了展望．     

Eu~(2+),Eu~(3+)掺杂对Sr_2MgSi_2O_7荧光粉发光性能的影响

采用高温固相法分别制备Eu2+和Eu3+掺杂的Sr2MgSi2O7荧光粉.在356nm近紫外光激发下,Sr2MgSi2O7:Eu3+荧光粉呈多峰红光发射,主峰位于590nm、615nm、650nm和700nm,分别对应于Eu3+离子5D1→7FJ(J=1,2,3,4)能级的跃迁.在371nm近紫外光激发下,Sr2MgSi2O7:Eu2+荧光粉发射峰介于425~550nm之间,呈蓝光发射,主峰位于476nm,对应Eu2+的4f65d1→4f7跃迁.随着Eu2+浓度的增大,发射峰强度先增大后减弱.     

烘焙温度和停留时间对生物炭特性的影响

以杨树枝、柳树枝、稻壳、玉米秸秆、成型稻壳和成型木屑6种生物质为对象,在烘焙温度为200~300℃和停留时间为20~40 min的条件下,利用固定床烘焙实验装置开展了生物质烘焙实验,结合生物炭的工业分析、元素分析和热值测定结果,分析了烘焙温度和停留时间对生物炭H/C,O/C,能量得率,能量密度的影响。结果表明:随着烘焙温度和停留时间的增加,生物炭的挥发分,质量得率,H/C,O/C,能量得率不断下降,固定碳、低位发热量和能量密度不断升高;烘焙温度对生物炭的影响显著强于停留时间,烘焙处理对木质类和农业类生物质影响显著强于成型生物质;在烘焙温度为300℃和停留时间为40 min的条件下,成型生物质的能量密度最高仅为1.10,而木质类生物质的能量密度最高可达到1.40。     

变温下Ba~(2+)对水泥浆体C-S-H微结构的影响

为从分子尺度优化C-S-H微结构提供理论依据,采用模拟大体积混凝土内部变温历程的养护制度,运用29Si魔角旋转核磁共振(29Si MAS NMR)结合去卷积技术,研究了变温条件下Ba(OH)2掺量为1.0%时对水泥浆体C-S-H微结构的影响规律。结果表明:在变温条件下掺加Ba(OH)2提高了水泥浆体中硅酸盐矿物水化程度,尤其在水化早期(3 d)时硅酸盐矿物水化程度增幅较大,进而使C-S-H结构中硅氧四面体二聚体数量增加,导致其C-S-H平均分子链长(MCL)显著低于纯水泥浆体,避免了纯水泥浆体在降温阶段出现C-S-H的MCL降低的现象。同时,掺加Ba(OH)2进一步降低了水泥浆体在变温过程下C-S-H中Al3+取代Si4+的程度。     

基于生物质本体特性的餐饮废水处理效果研究

利用核桃壳、木屑、甘蔗渣、水葫芦4种生物质作为吸附剂吸附处理餐饮废水,分析表征这4种材料的本体特性,考察生物质投加量、吸附时间、pH值和生物质粒径等因素对COD去除率及油的吸附量的影响.研究表明：生物质中纤维素与木质素的比值越高、比表面积越大吸附性能越好.4种吸附材料对COD去除率从大到小的顺序为甘蔗渣、水葫芦、木屑、核桃壳;对油的吸附量从大到小的顺序为水葫芦、木屑、甘蔗渣、核桃壳.