改性沸石吸附柱去除和回收脱磷尿液废水中氨氮试验研究

经鸟粪石沉淀法回收尿液中磷后的废水中仍含有高浓度的氨氮,若直接排放,不仅会造成水体污染,也导致氮资源浪费。本文在5％HCl浸提,400℃焙烧,结合微波处理改性沸石以提高氨氮吸附能力的基础上,研究了改性沸石吸附柱高度（H）、吸附柱串联数量（N）以及水力停留时间（T）对脱磷尿液废水中氨氮去除效果的影响,评价了HCl溶液、NaCl溶液及其组合对吸附氨氮饱和的沸石的再生效果。结果表明：HCl-焙烧-微波改性沸石对氨氮的平衡吸附量为17．9mg·g-1,是天然沸石对氨氮平衡吸附量（6．9mg·g^-1）的2．6倍。当柱高H=35cm,水力停留时间亚2．0h,吸附柱串联个数N=3时,改性沸石对脱磷尿液废水中氨氮的去除效果最佳。当吸附柱内氨氮负荷小于6370mg时,吸附柱出水中氨氮浓度低于30mg·L-1。10％HCI＋5g·L-1 NaCl混合液作为沸石再生剂时,氨氮洗脱率达到88．3％,再生沸石的平衡吸附量可达16．4mg·g-1,为改性沸石的91．6％。可见,改性沸石吸附柱可有效去除脱磷尿液废、水中氨氮,同时10％HCI＋5g·L-1 NaCl混合溶液能够有效实现沸石再生和氨氮回收。研究结果为脱磷尿液废水中氨氮处理与回收中试试验奠定了基础。     

华北地区微咸水应用对土壤水力传导性能的影响

由于淡水资源短缺,中国华北地区微咸地下水灌溉面积逐年增多。该文通过室内土柱淋洗试验,研究了灌溉水盐分浓度和钠吸附比(SAR)对华北地区非碱土(可交换钠百分比ESP0)和碱土(ESP30)饱和水力传导性能的影响。灌溉水盐浓度分别为2.5、10和25mmolc/L,SAR分别为0、10和30(mmolc/L)0.5。去离子(盐浓度0)作为对照处理。试验包括2个土壤碱度、9个灌溉水质组合和1个去离子水处理,共20个试验处理。试验结果显示,非碱土和碱土对微咸水应用的反应机理以及反应程度不同。当黏粒弥散程度较弱时,上部土壤的饱和水力传导度显著大于下层土壤;反之,则各层土壤的水力传导度均较小。在试验水质条件下,非碱土的平均饱和水力传导度的变化范围为0.75～13.25cm/h,而碱土的变化范围为0.06～6.50cm/h。碱土的稳定饱和水力传导度随着灌溉水盐浓度的增加或/和SAR的减小而增大,但在非碱土中稳定饱和水力传导度的变化规律与此基本相反。试验结果对合理应用微咸水灌溉非碱土和碱土具有指导意义。     

生物碳促进水稻土镉吸附并阻滞水分运移

该文以研究生物碳施加对中国南方酸性水稻土中镉的吸附能力和水分运移能力的影响为研究目的。以中国南方稻田耕层(0～20cm)和下层(>60～80cm)的土壤为研究对象,采用批量平衡法研究不同的生物碳添加量及其粒径对土壤中重金属镉吸附的影响;采用柱法研究生物碳对土壤水分运移能力的影响。结果表明,生物碳添加可提高土壤pH值,对于耕层土壤,细碳(粒径为<0.075mm)添加量为3%、6%、9%时,土壤pH值分别提高了1.04、1.45和1.50;粗碳(粒径为0.5～1mm)添加量为3%、6%、9%时,土壤pH值分别提高了0.42、0.97和1.15;但pH值的增量会随生物碳添加量的增加而减缓。利用Freundlich、Henry、Langmuir和Temkin模型对土壤中镉的吸附进行拟合,可得在试验浓度范围内,Freundlich模型的拟合结果最好,其相关系数R2均在0.99以上。生物碳可提高土壤对镉的吸附能力且细碳对于提高土壤对镉吸附能力的效果更为显著。耕层土壤中细碳添加量为3%、6%、9%时,Freundlich模型中的吸附系数K分别增加了106.63%、182.32%和240.51%;下层土壤中细碳和粗碳添加量为3%时,Freundlich模型中的吸附系数K分别增加了39.72%和7.12%。就2种粒径的供试生物碳而言,生物碳的添加比例越大、颗粒越细越容易导致土壤的水分运移能力降低。细碳添加量为1%时,即可造成土壤水分运移能力明显降低,而粗碳添加量为3%时,土壤水分运移能力没有显著变化。因此,实际生产中应综合考虑生物碳对土壤理化性质的影响来确定生物碳添加量及粒径范围,宜施加粗碳且适宜的添加量为3%左右。该研究可为水稻土中生物碳的施加量及粒径选择提供参考。     

利用热力学相平衡分析生物柴油晶体析出规律

生物柴油主要是由饱和脂肪酸甲酯和不饱和脂肪酸甲酯组成的混合溶液,从热力学角度分析,生物柴油的蜡晶析出是溶液由液相向固相转变的相平衡过程。该文建立将液相组成作为理想溶液且固相成分不互溶的理想溶液模型（模型一）和基于活度系数模型与正规溶液理论的正规溶液模型(模型二),分别计算了蜡晶的析出温度,并且通过模型二计算出在给定的温度下的析蜡量与石蜡的组成。两模型在计算析蜡点的温度精确性方面还是比较理想的误差在5 K左右。研究发现石蜡沉积量与饱和脂肪酸酯的量成一定的比例关系,而且石蜡沉积并不是按照脂肪酸酯熔点高低的顺序进行析出,析出的石蜡中同时包含了低熔点脂肪酸酯。固液平衡常数是表征物质在溶液中析出能力的决定性因素,在一定温度下,不饱和脂肪酸酯的固液平衡常数一般在0.1以下,而饱和脂肪酸酯的固液平衡常数却大得多。该研究阐明的晶体析出规律,可为优化生物柴油低温流动性技术措施,推动生物柴油在低温环境下的应用提供参考。     

不同有机物料对库尔勒香梨果实矿质元素含量的影响

在田间试验条件下,对20 a树龄库尔勒香梨设置不同有机物料(生物黑炭、羊粪)的施肥处理,用原子吸收光谱法测定香梨中7种矿质元素的含量.结果表明:库尔勒香梨果实中Ca,Mg,Fe,Na元素的含量相对较高,Zn,Cu,Mn元素的含量相对较低.施用有机物料能明显提高香梨Ca,Mg,Fe,Zn,Cu,Mn,Na元素的含量,且随着有机物料施入量的增加,其提高效果越明显,施肥效应表现为:羊粪＞生物黑炭.     

Irrigation with brackish water modifies the boron requirement of mungbean (Vigna radiata L.) on typic calciargid

The boron (B) sufficiency range for plant growth is narrow and its management is problematic under brackish irrigation water. This study was conducted to evaluate the B requirement of mungbean at different sodium adsorption ratios of irrigation waters (SAR_iw) [control, 8 and 16 (mmol_c L^?1)^1/2]. The boron adsorption characteristics of a loamy soil were first determined in the laboratory by equilibrating 2.5 g soil with 0.01 M CaCl₂ solution containing different B levels. Boron rates for a pot study were computed against different soil solution levels by fitting sorption data in a modified Freundlich model [x/m = K _f (EBC)^1/n ]. The maximum increase in shoot dry matter was 11.9% when B was applied at 1.29 mg kg^?1 soil at control SAR_iw. Visual leaf B toxicity symptoms appeared at higher B rates and became severe at higher SAR_iw. By contrast to Ca, shoot concentrations of B and Na increased significantly with B application and SAR_iw. For optimum shoot growth, internal and external B requirements were 25 mg B kg^?1 shoot dry matter and 0.39 mg B L^?1 soil solution, respectively, at control SAR_iw. At higher SAR_iw, a lower concentration of B in plant shoots and soil solution had an inhibitory effect on plant growth.     

不同开垦年限白浆土磷素吸附特征

选取开垦0,1,10,20,30年白浆土为研究对象,采用室内培养方法,以Langmuir方程研究白浆土磷素吸附特征,并分析Langmuir方程特征参数.结果表明:在外源磷浓度为0～50 mg/L时,随平衡液浓度增加,不同开垦年限白浆土磷素吸附量显著增加;不同开垦年限白浆土间磷素吸附量存在明显差异,开垦30年明显低于其他开垦年限,开垦10年显著高于其他开垦年限土壤.长期耕作施肥可显著降低白浆土磷素吸附亲和力常数(k)、最大缓冲容量(MBC)、标准需磷量(SPR).其中又以开垦30年土壤的k、MBC、SPR值最低.施肥对最大吸附量(Xm)的影响不显著.     

活性氧化铝去除不同浓度污水中磷的研究

通过批量吸附实验明确活性氧化铝吸附剂量、pH值、温度等不同条件下对2种浓度(2 mg/L和180mg/L)模拟污水中磷酸盐去除效果进行研究,分析活性氧化铝吸附磷酸盐的穿透曲线,并在此基础上对其吸磷机制进行分析.结果表明:随着活性氧化铝用量增加,2种浓度磷酸盐平衡浓度逐渐降低,当活性氧化铝剂量分别增加到3 g/L和160 g/L时,污水中磷去除率均达90％以上;在pH值为5.0,温度为40℃时的吸附条件下,活性氧化铝对2种浓度模拟污水中磷的吸附效果最好;穿透曲线表明,采用1.0 L/d低流速条件下,连续运行20 h时间,180 mg/L磷酸盐的穿透时间为16 h;对于2 mg/L的磷酸盐废水,在3.8 L/d流速下连续运行16d时发生穿透;利用扫描电镜(SEM),红外光谱(FTIS)和X衍射光谱对吸附前后活性氧化铝表面特征分析,证明了活性氧化铝对磷酸盐存在化学吸附作用.因此利用活性氧化铝可实现对污水中不同浓度磷酸盐的吸附作用.     

Glyphosate adsorption on synthetic allophanes and halloysite: Effects of pH and mineral properties

Background

Glyphosate (GLP) is a widely used herbicide with possible adverse effects on human health and the environment. In soils, GLP strongly adsorbs on clay-sized minerals, depending on pH, the amount of organic carbon, as well as the contents and properties of Al and Fe oxyhydroxides and clay minerals. Many clay-sized minerals have already been investigated regarding GLP adsorption behavior, but information on minerals commonly found in volcanic soils is still lacking.

Aim

The aim of this study was to investigate for the first time the pH-dependent adsorption of GLP on allophane and halloysite, typical minerals found in volcanic soils.

Methods

GLP adsorption was studied in batch experiments at three pH values (5, 6, and 7). Synthetic allophanes with two different initial Al:Si ratios (1.4 and 1.8) and a halloysite were used as adsorbents.

Results

The adsorption capacity (AC) increased with rising Al:Si ratio and decreasing pH. The AC of allophane was significantly higher than that of halloysite. GLP adsorption on allophane was larger than that reported for other clay minerals and Al and Fe oxyhydroxides, especially at low pH. The AC of halloysite was higher than reported for most other clay minerals.

Conclusion

Different mineral formation pathways in volcanic soils, notably the formation of halloysite versus allophanes, strongly affect the soils’ retention capacity for GLP. The high AC of allophanes may induce the low mobility of GLP in allophane-containing soils. Long-term use of GLP may accumulate the herbicide in these soils with potential effects on biodiversity and ecosystem services.     

磁流体改性制备磁性肉骨生物炭及其对Cd2+的吸附特性

病死水产品（以非正常死亡鲤鱼为例）制成肉骨生物炭（Carp meat bone Biochar,CBC）应用于Cd2+污染修复,是试现水产养殖废弃物无害化、减量化和资源化处置的新途径。采用磁流体对CBC进行改性制备磁性肉骨生物炭（Magnetic Carp meat bone Biochar,MCBC）,并考察磁流体改性对CBC理化性质的影响;采用批平衡试验、微观结构分析和顺序提取试验,探究了MCBC对Cd2+的吸附特性。结果表明,磁流体改性能使Fe3O4在CBC表面较为均匀分布,并使CBC对Cd2+的吸附量提高160%;MCBC对Cd2+的吸附符合准二级动力学、Diffusion-Chemisorption、Freundlich和Temkin吸附模型。MCBC对Cd2+的吸附机理主要以离子交换、沉淀、静电吸附和含氧官能团络合为主;顺序提取试验表明Cd2+在MCBC上的存在形态主要为可交换态（占总吸附量48.4%）和酸可提取态（占总吸附量29.5%）;研究结果将为磁性生物炭的制备及其对重金属Cd2+污染的修复提供一定的理论参考。