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。     

Effects of three types of soil amendments on yield and soil nitrogen balance of maize-wheat rotation system in the Hetao Irrigation Area,China

Excessive fertilization combined with unreasonable irrigation in farmland of the Hetao Irrigation Area (HIR), China, has resulted in a large amount of nitrogen (N) losses and agricultural non-point source pollution. Application of soil amendments has become one of the important strategies for reducing N losses of farmland. However, there is still no systematic study on the effects of various soil amendments on N losses in the HIR. In this study, three types of soil amendments (biochar, bentonite and polyacrylamide) were applied in a maize-wheat rotation system in the HIR during 2015-2017. Yields of maize and wheat, soil NH₃ volatilization, N₂O emission and NO₃^- leaching were determined and soil N balance was estimated. The results showed that applications of biochar, bentonite and polyacrylamide significantly increased yields of maize by 9.2%, 14.3% and 13.3%, respectively, and wheat by 9.2%, 16.6% and 12.3%, respectively, compared with the control (fertilization alone). Applications of biochar, bentonite and polyacrylamide significantly reduced soil N leaching by 23.1%, 35.5% and 27.1%, soil NH₃-N volatilization by 34.8%, 52.7% and 37.8%, and soil N surplus by 23.9%, 37.4% and 30.6%, respectively. Applications of bentonite and polyacrylamide significantly reduced N₂O-N emissions from soil by 37.3% and 35.8%, respectively, compared with the control. Compared with application of biochar, applications of bentonite and polyacrylamide increased yields of maize and wheat by 5.1% and 3.5%, respectively. Our results suggest that soil amendments (bentonite and polyacrylamide) can play important roles in reducing N losses and increasing yield for the maize-wheat rotation system in the HIR, China.     

不同增稠剂对农药可分散油悬浮剂稳定性的影响

为明确不同增稠剂对以矿物油为分散介质的油悬浮体系稳定性的影响,以12.5%丙炔·吡嘧(丙炔噁草酮·吡嘧磺隆)可分散油悬浮剂为对象,通过流变学和多重光散射方法,研究了有机膨润土、有机高分子和气相二氧化硅3类增稠剂单独使用及有机膨润土和其他两类增稠剂分别搭配使用对可分散油悬浮剂物理稳定性的影响。结果表明:所有样品的流动特性指数(n)均小于1,为假塑性流体,具有触变性。除有机膨润土和高分子增稠剂Atlox Rheostrux100组合使用时体系更符合Casson方程外,其余样品均更符合Herschel-Bulkley方程。单独使用时,有机膨润土对保证体系稳定的效果相对较好;Atlox Rheostrux 100和Atlox Rheostrux200两种高分子增稠剂的效果差别较大,其中Atlox Rheostrux 100效果更好,这可能是由分子结构差异造成;两种气相二氧化硅类增稠剂由于不能有效形成氢键,效果较差。将有机膨润土和有机高分子增稠剂组合使用时,体系的稳定性有所提升,其中有机膨润土869和Atlox Rheostrux 100组合使用效果更好,体系具有较高的黏度,且具有良好的触变性,物理稳定性优异;有机膨润土869和疏水气相二氧化硅R974组合使用时则效果没有明显的提升。研究表明,流变学和多重光散射两种方法均能较好地表征可分散油悬浮剂的物理稳定性;新型高分子增稠剂和有机膨润土具有协同作用,将二者合理组合添加能大幅提升可分散油悬浮剂的稳定性。     

膨润土褐铁矿改性白云石催化松木棒气化工艺优化

针对白云石催化剂在生物质催化气化过程中易碎、易产生积碳失活问题,为提高其催化活性、抗积碳和再生性能,采用固定床下吸式气化炉试验系统,以Fe-Dol-Ben(膨润土/褐铁矿改性白云石)为催化剂,松木屑废料经成型为棒状颗粒为原料,进行高温水蒸气催化气化试验。研究气化温度(700～1000℃)、铁含量(质量分数为5%～20%)以及催化剂使用次数(1～4)等因素对松木棒催化气化性能及催化剂表面积碳影响。试验结果表明,水蒸气和松木棒的质量比(气料比)为1,催化剂的铁质量分数为15%,气化温度为900℃时气化气中氢气的体积分数达到最大值58.38%,Fe-Dol-Ben催化剂积碳量随气化温度升高逐渐减小,试验区间内1 000℃时达到最小值,较700℃减少了80%。气化气中氢气的体积分数随铁含量增加呈先增加后降低的趋势,积碳量呈先降低后增加,在铁质量分数为15%催化效果较好。Fe-Dol-Ben催化剂较相同条件下分别用膨润土及改性前白云石催化时积碳量分别减少了80.6%和53.6%。对催化剂进行再生再利用试验表明,使用后的Fe-Dol-Ben催化剂进行700℃煅烧再生后,其晶相与催化前基本相同,将其多次再生循环利用,随着使用次数的增加气化气中氢气的体积分数逐渐降低,催化剂的积碳量逐渐增大,使用4次并用于催化气化时氢气的体积分数仍接近50%,保持较好催化效果。综合气化效果、积碳量及经济性因素,Fe-Dol-Ben铁质量分数为15%,气化温度选取900℃为较理想工况。该研究可为改性白云石Fe-Dol-Ben催化剂的研制及生物质高温水蒸汽催化气化技术提供参考。     

膨润土改善鸡粪厌氧消化产酸产甲烷特性

为探究膨润土对鸡粪厌氧消化过程中产甲烷特性和可溶性有机酸代谢特性的影响,采用L8(23)正交试验设计,以鸡粪添加量(有机负荷率)、膨润土添加量和接种量为三因素,每个因素设置2个水平,研究了中温条件下(35±1)℃膨润土添加对鸡粪厌氧消化过程中产酸和产甲烷特性的影响。结果表明:与对照组相比,低有机负荷条件下,膨润土添加能显著(P0.05)提高鸡粪挥发性固体(volatile solid,VS)产甲烷量,添加量为3.0%和1.5%时VS产甲烷量分别提升了22.72%、27.72%(膨润土添加量不同的组差异不显著(P0.05));高有机负荷条件下,膨润土添加能极显著(P0.01)提高鸡粪VS产甲烷量,添加量为3.0%和1.5%时VS产甲烷量分别提升了78.68%和55.41%(膨润土添加量不同的组差异显著(P0.05))。当鸡粪添加量为19.91 g挥发性固体,膨润土添加量为3.0%(占干基比)和接种量为80 m L(体积分数20%)时,单位挥发性固体产甲烷量最高为301.92 m L/g,比对照组高87.8%,此时可变成本也最低为2.43元/m~3,比两对照组分别低1.29和1.68元/m~3。方差分析表明:膨润土添加可提高鸡粪厌氧消化过程中挥发性脂肪酸,pH值,可溶性有机碳和可溶性无机碳的稳定性。膨润土可加强鸡粪厌氧消化系统的稳定性,降低产甲烷的可变成本,为膨润土强化鸡粪厌氧处理提供了试验验证据。     

和龙膨润土对延边半细毛羊瘤胃微生态的影响

本实验利用四只带有永久性瘤胃瘘管的延边半细毛羊，采用交叉实验设计进行测试．体内实验表明，瘤胃液氨浓度实验组比对照组明显降低（Ｐ＜０．０１），实验组的ＰＨ值比对照组显著降低（Ｐ＜０．０５），ＶＦＡ的变化不显著（Ｐ＞０．０５）．原虫蛋白浓度（Ｐ＜０．０５）、细菌蛋白浓度（Ｐ＜０．０５）和ＴＣＡ－Ｐ（Ｐ＜０．０１）较对照组都明显提高，瘤胃温度没有发现变化；体外实验表明，实验组的产气性能明显高于对照组（Ｐ＜０．０１），而瘤胃液中除淀粉酶（Ｐ＜０．０５）有显著提高外，脂酶、脲酶和纤维素酶的活性均无变化．在原虫种类的变化上，实验组的内毛虫数量较对照组明显增高，但双毛虫却明显降低（Ｐ＜０．０１）．     

秸秆-膨润土-聚丙烯酰胺对砂质土壤吸附氮素的影响

为提高土壤对氮素的吸附能力,减少土壤氮素流失,通过土壤培养试验和等温吸附试验研究了经堆腐的玉米秸秆、膨润土和聚丙烯酰胺(PAM)配制成的复合改良材料对砂质土壤NH4+-N吸附特性的影响。结果表明,复合改良材料对土壤NH4+-N吸附的影响随土培时间的延长呈先增大后减小的趋势,60d时最大。各处理NH4+-N的等温吸附曲线可用Langmuir方程很好地拟合。提高复合改良材料用量使砂质土壤NH4+-N的最大吸附量Qmax提高,吸附常数(k)降低,表明复合改良材料可以提高土壤对NH4+-N的吸附容量,但不能增加其吸附强度。同一用量下,Qmax随改良材料中PAM比例的提高呈先增大后减小的趋势,以PAM比例为0.99%时为最大,k则最低。提高复合改良材料用量使砂质土壤NH4+-N的最大缓冲容量(MBC)减小,改良材料中PAM添加比例对MBC无明显的影响规律。结果说明复合改良材料对土壤NH4+-N的保持量具有明显的促进作用,改良材料中PAM的添加比例以0.99%最佳。     

3种改良剂对油菜生物量及其吸收重金属的影响

通过连续三季盆栽试验研究粉煤灰、膨润土、腐殖酸提高油菜生物量,降低油菜Cd、Pb、Cu、Zn浓度的效果。结果表明,膨润土、腐殖酸、粉煤灰的施入提高油菜生物量的效果第二季好于第一、三季。仅考虑对生物量的影响,改良剂效果为膨润土>腐殖酸>粉煤灰。第二季膨润土降低油菜Cd浓度效果较好;第二季粉煤灰、第二季膨润土及第二、三季腐殖酸降低油菜Pb浓度效果较好,3种改良剂均有降低油菜中Pb浓度的效果;3种改良剂均未显著影响油菜中Cu浓度;第二季膨润土降低油菜Zn浓度效果较好。3种改良剂抑制土壤重金属进入油菜的效果不同,应用时可根据改良剂特点适时施入土壤,充分发挥改良剂吸附、固定重金属的作用。     

膨润土矿的开发应用

简述了膨润土矿的分类及结构特点，说明了膨润土矿经高、精、细加工后，将扩大其应用领域。并具体对钠基、提纯、白炭黑等膨润土产品在各行业应用情况作了介绍。     

新型单组分家具组装胶的研制

将PVA水溶液、无机填料与高乙烯、高固体含量的VAE乳液复配，通过高速分散方式尽量增加填料的添加量，开发了一种高固体含量的家具组装胶。试验结果表明，当800目的重质碳酸钙与浓度为14％的聚乙烯醇水溶液质量比为1．6时，分散效果最佳；当VAE与填料质量比为1．6时，粘接强度最好。水性纳米膨润土用量占体系比例为10％时，对胶粘剂的固化速度和粘接强度影响最大。