Poorly crystalline iron and aluminium oxides contribute to the carbon saturation and sorption of dissolved organic carbon in the soil

Soil carbon (C) saturation implies an upper limit to a soil's capacity to store C depending on the contents of silt + clay and poorly crystalline Fe and Al oxides. We hypothesized that the poorly crystalline Fe and Al oxides in silt + clay fraction increased the C saturation and thus reduced the capacity of the soil to sorb additional C input. To test the hypothesis, we studied the sorption of dissolved organic carbon (DOC) on silt + clay fractions (<53 µm) of highly weathered oxic soils, collected from three different land uses (i.e., improved pasture, cropping and forest). Soils with high carbon saturation desorbed 38% more C than soils with low C saturation upon addition of DOC, whereas adsorption of DOC was only observed at higher concentration (>15 g kg^?1). While high Al oxide concentration significantly increased both the saturation and desorption of DOC, the high Fe oxide concentration significantly increased the desorption of DOC, supporting the proposition that both oxides have influence on the DOC sorption in soil. Our findings provide a new insight into the chemical control of stabilization and destabilization of DOC in soil.     

油茶皂苷的制备及提纯工艺研究

为研究油茶皂苷的制备及提纯工艺,为中试化生产提供科学的技术支撑,通过正交试验得到最佳工艺为乙醇体积分数75%,料液比1∶2,提取时间120 min,提取温度60℃,得到纯度为55.65%的油茶皂苷粗品,得率16.12%。油茶皂苷粗品配置成质量分数3%水溶液,加入10%体积的1%壳聚糖絮凝剂絮,经凝沉、淀除去杂质,澄清液经AB-8型大孔树脂吸附90 min,用质量分数2%氢氧化钠溶液洗脱杂质,再用体积分数70%乙醇溶液洗脱油茶皂苷,将洗脱液旋转蒸发,除去乙醇并烘干,即得到纯度85.36%的油茶皂苷。     

生物炭对Bt Cry1Ac蛋白抗紫外能力影响

为了研究生物炭对紫外线的防护作用，以豆壳烧制的生物炭作为载体，研究生物炭对Bt Cry1Ac蛋白的吸附行为以及生物炭对Cry1Ac蛋白的紫外保护作用。使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X-射线粉末衍射以及傅立叶红外光谱等手段对生物炭的形貌和结构进行表征。结果表明，生物炭是典型的多孔结构材料，表面具有丰富的官能团。Cry1Ac蛋白与生物炭吸附平衡时间为50 min，最合适的吸附浓度比（生物炭：蛋白）为1：100，二者吸附符合准二级动力学模型和Langmuir模型。在UVB紫外照射4 h后，生物炭与Cry1Ac蛋白复合物对棉铃虫的生物活性是单纯蛋白的4.93倍，显示生物炭具有较好的紫外抵抗效果。研究结果初步表明，制备得到的生物炭能够显著提高Cry1Ac蛋白的抗紫外能力，为后续研发耐受紫外线的农药剂型提供新材料。     

改性纤维素的吸附性能及应用研究进展

纤维素作为天然生物基材料来源广泛,纤维素的改性及其在吸附方面的应用一直作为研究的热点。笔者介绍了纤维素基本结构,综述了纤维素化学改性方法以及改性纤维素对水体污染物吸附能力的提高。重点从改性纤维素良好的吸附性、吸附机理以及对水体中金属离子和水体中氮磷的吸附性展开叙述。提出了改性纤维素可应用于土壤当中,以期为土壤改良、作物高产提供全面的科学解释;同时改性纤维素可与肥料相结合,提高肥料利用率减缓因施肥造成的面源污染等问题。     

基于不同分析方法研究磷酸根在矿物表面吸附机制的进展

磷素是植物生长必需的营养元素,也是联系生态系统中生物与非生物作用的关键元素。对磷酸根在矿物表面吸附反应机制的深入认识,有助于了解其在陆地和水环境中的形态、迁移、转化和生物有效性。本文主要综述了磷酸根在常见(土壤)矿物表面吸附机制的研究进展。各种分析技术或方法,如OH–释放量分析、Zeta电位分析(电泳迁移率测试)、等温滴定量热法、原子力显微镜、X射线光电子能谱、红外光谱、核磁共振波谱、X射线吸收光谱、表面络合模型、量子化学计算等,均以不同方式揭示磷酸根在不同矿物体系的吸附机制。磷酸根在矿物(尤其是铁、铝氧化物)表面的吸附通常伴随着水基和羟基的交换。一般认为磷酸根在矿物表面主要形成双齿双核、单齿单核内圈络合物,且受pH的影响较大。pH以及磷酸根在矿物表面的吸附密度影响内圈络合物的质子化状态。在低pH、高磷浓度、较高反应温度、较长吸附时间,以及弱晶质矿物吸附等条件下矿物表面吸附的磷可在矿物表面转化形成含磷的表面沉淀,造成矿物溶解转化以及磷生物有效性的进一步降低。最后展望了磷酸盐在矿物-水界面吸附有关的研究热点和方向。     

Specific ion effect of H+ on variably charged soil colloid aggregation

Specific ion effects (Hofmeister effects) have recently attracted the attention of soil scientists, and it has been found that ionic non-classic polarization plays an important role in the specific ion effect in soil. However, this explanation cannot be applied to H⁺. The aim of this work was to characterize the specific ion effect of H⁺ on variably charged soil (yellow soil) colloid aggregation. The total average aggregation (TAA) rate, critical coagulation concentration (CCC), activation energy, and zeta potential were used to characterize and compare the specific ion effects of H⁺, K⁺, and Na⁺. Results showed that strong specific ion effects of H⁺, K⁺, and Na⁺ existed in variably charged soil colloid aggregation. The TAA rate, CCC, and activation energy were sensitive to H⁺, and the addition of a small amount of H⁺ changed the TAA rate, CCC, and activation energy markedly. The zeta potential results indicated that the specific ion effects of H⁺, K⁺, and Na⁺ on soil colloid aggregation were caused by the specific ion effects of H⁺, K⁺, and Na⁺ on the soil electric field strength. In addition, the origin of the specific ion effect for H⁺ was its chemical adsorption onto surfaces, while those for alkali cations were non-classic polarization. This study indicated that H⁺, which occurs naturally in variably charged soils, will dominate variably charged soil colloid aggregation.     

膨润土改性及对水中Cr(Ⅵ)吸附性能的研究

目的 提高膨润土对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能。方法 采用氢氧化钠和壳聚糖对膨润土进行改性，分别得到碱改性膨润土（B-NaOH）、壳化膨润土（B-CS）和壳化碱改性膨润土（B-NaOH-CS）。以钠基膨润土（B）为对照，利用红外光谱仪、扫描电镜和比表面积分析仪表征3种改性膨润土的理化性质，研究其对Cr（Ⅵ）的吸附性能。结果 B-NaOH-CS中出现了强N—H吸收峰以及增强的C—H对称弯曲峰，同时B-NaOH-CS表面片状结构卷曲分散，层间孔隙增多，比表面积是其他膨润土的1.2倍以上。当Cr（Ⅵ）质量浓度为50 mg·L^-1时，B-NaOH-CS对Cr（Ⅵ）的平衡吸附量为1.03 mg·g^-1，分别是B-CS、B-NaOH的1.26、1.84倍。描述膨润土吸附Cr（Ⅵ）的动力学过程，准二级动力学模型优于准一级动力学模型；描述膨润土吸附Cr（Ⅵ）的热力学过程，Langmuir等温模型优于Freundlich等温模型。热力学参数△H>0、△G<0、△S>0，表明膨润土吸附Cr（Ⅵ）为吸热、自发、无序反应。B-NaOH在pH=7.0时对Cr（Ⅵ）的吸附量最大，B-CS、B-NaOH-CS在pH = 3.0时对Cr（Ⅵ）的吸附量最大。结论 B-NaOH-CS对Cr（Ⅵ）的吸附效果最好，改性膨润土对去除Cr（Ⅵ）污染有重要作用。     

无溶剂法制备丙烯海松酸蔗糖酯及其在空气-水界面吸附行为研究

在无溶剂条件下,以丙烯海松酸和蔗糖为原料,在高温熔融状态下通过酯化反应制备了丙烯海松酸蔗糖酯,运用红外光谱、核磁共振和凝胶渗透色谱对其结构进行了表征,并测试了其临界胶束浓度(CMC),利用再定向理论分析了丙烯海松酸蔗糖酯表面活性剂在空气-水界面的形态转变和吸附量等吸附行为。研究结果表明:成功合成了丙烯海松酸蔗糖酯,其CMC值为2.2 g/L。丙烯海松酸蔗糖酯在空气-水界面的吸附状态分为状态1和状态2,随着表面压的增加,溶剂摩尔分数逐渐降低,2种状态丙烯海松酸蔗糖酯分子在空气-水界面上的摩尔分数之和逐渐增加。计算了吸附在界面上的状态1和状态2丙烯海松酸蔗糖酯的吸附量,随着表面压增大,状态1吸附量先增大后减小,状态2吸附量占主导且持续增多,吸附量最高可达1.9 mmol/m2。丙烯海松酸蔗糖酯的吸附和胶束化摩尔自由能(ΔG)分别为-20.67和-15.16 kJ/mol,表明丙烯海松酸蔗糖酯优先吸附在界面上,达到饱和后就形成胶束。     

爬壁机器人翻越焊缝过程动力学建模研究

用于远洋渔船外板除锈的爬壁机器人在进行壁面作业时需要翻越焊缝，采用充气轮的爬壁机器人在翻越焊缝后会出现轮胎压缩量的减小，导致磁铁气隙增大、磁铁吸附力减小，从而削弱爬壁机器人的负载能力，降低了壁面行走可靠性，为此对爬壁机器人翻越焊缝的动力学过程进行研究。首先，将驱动轮轮胎简化为弹簧阻尼器，建立爬壁机器人翻越焊缝过程的动力学模型，并将驱动轮的翻越焊缝过程划分为不同的阶段；其次，利用数值方法求解该动力学模型，分析不同胎压下驱动轮翻越焊缝过程中爬壁机器人的运动状态；最后，进行了爬壁机器人翻越焊缝过程试验，结果表明，机器人翻越焊缝过程的试验结果与数值仿真结果基本一致，验证了本文所建动力学模型的正确性与合理性。     

结构用集成材自动上下料装置真空吸附系统设计与试验

针对结构用集成材加工过程中上下料自动化程度低、劳动强度大、效率低等问题,设计了一种真空海绵吸盘抓取结构用集成材自动上下料装置,实现结构用集成材的高效、自动化上下料作业。选用杉木结构用集成材在自动上下料装置上进行负压与供气压力关系试验和负压与海绵吸盘拉脱力试验。利用MATLAB软件,对试验数据进行最小二乘法函数曲线拟合,建立负压与供气压力的函数关系,最后制定海绵吸盘真空吸附系统控制策略。试验结果表明:海绵吸盘内负压与进气压力密切相关,供气压力为0~630.0 k Pa时为三阶函数关系,当供应压力约为630.0 k Pa时,负压达到最小值-50.3 k Pa,而后随着供气压力的增加,海绵吸盘的真空度基本维持不变且略有减小;海绵吸盘内负压在-50.0~-13.0 k Pa范围内时,负压与拉脱力存在线性关系,但由于有效吸附面积小于理论面积,实测拉脱力比理论值平均小250.0 N;当吸气孔被工件100%,66.7%和33.3%被覆盖时,海绵吸盘内的负压分别为-50.3,-40.0和-35.0 k Pa,拉脱力分别为2 125.0,1 041.9和453.7 N,说明了当海绵吸盘上的吸气孔未被完全覆盖时,海绵吸盘内真空度随未被覆盖的吸气孔增多而减小,未被覆盖的吸气孔越多实测拉脱力减小得越多,海绵真空吸附系统能量损失越大。