蛋壳作为吸附材料的研究进展

中国是禽蛋生产和消费大国,每年会产生大量废弃蛋壳。蛋壳往往被当作废弃物处理,不能得到及时回收和处理,浪费资源的同时污染环境。因蛋壳作为廉价易得的吸附材料在修复环境污染方面具有潜在的利用价值,国内外学者对其吸附特性进行了广泛的研究。该文对已有研究进行了归纳,从蛋壳结构与吸附性的关系,处理工艺,吸附的应用及效果、影响因素等方面进行了分析,以便读者了解蛋壳的吸附特性。同时,选取典型研究实例,介绍蛋壳的吸附特性以及加工工艺,从而引起人们对蛋壳潜在价值的重视,以促进蛋壳资源的再利用。     

有机胺改性生物质焦改善SO2的吸附性能

为改善生物质焦的吸附性能,以玉米芯为原料,在N2和CO2气氛下以"一步法"制备活性焦,再经有机胺甲醇溶液浸渍,获得改性生物质焦。在120℃下研究改性焦的SO2吸附特性,获得吸附穿透曲线和吸附量,并对脱硫前后固体焦颗粒的理化结构及元素组成进行分析,探讨浸渍剂浓度对改性生物质焦理化特性及其SO2吸附性能的影响。结果表明,随着有机胺浓度的增加,焦炭表面氮含量和表面官能团数量明显增加,但孔隙结构恶化,而SO2吸附出现先降后增的趋势,CC850-10%的饱和吸附量达156.22 mg/g,相较于前驱体的57.78 mg/g,吸附性能显著提升。有机胺浸渍改性通过增强化学吸附作用,可有效改善生物质焦的吸附性能。研究结果对于生物质焦应用于烟气净化技术具有参考价值。     

肌原纤维蛋白浓度对风味物质吸附能力的影响

为探究肌原纤维蛋白浓度对风味物质的作用机制,本研究建立了肌原纤维蛋白和风味物质作用的复合体系,研究了不同浓度肌原纤维蛋白对17种典型风味化合物吸附能力的影响。结果表明,风味化合物的种类对肌原纤维蛋白的吸附能力有显著影响,一定浓度的蛋白对醛、酮、醇、酯的吸附作用强弱依次为:醛类酯类酮类醇类。蛋白浓度由2 mg·m L~(-1)增加至4 mg·m L~(-1)时,对所有风味化合物吸附作用显著增强;由4 mg·m L~(-1)增加至6 mg·m L~(-1)时,蛋白对2-甲基丁醛、戊醛、己醛、丁酸乙酯吸附作用明显增强,而当蛋白浓度由6 mg·m L~(-1)增加至8 mg·m L~(-1)时,肌原纤维蛋白对所有风味化合物的吸附作用都明显减弱。蛋白对风味化合物的吸附能力的增加可能是由于较高的蛋白质浓度改变了风味化合物在气、液两相间的分配系数;然而过高浓度的蛋白对风味物质吸附能力的削弱则是蛋白质之间相互作用增强或表面张力降低的结果。本研究结果为肉类风味感知研究过程中确定蛋白浓度、挥发性风味化合物种类等关键参数和改善蛋白类食品的风味提供了参考。     

不同类型耕地紫色土中3,5,6-三氯-2-吡啶醇迁移试验与模拟

3,5,6-三氯-2-吡啶醇(TCP)的化学结构稳定、水溶性高、运移能力强,对水体具有潜在的污染风险。在有机质含量低、大孔隙度高、导水性好的紫色土地区,风险更加显著。为研究TCP在紫色中的迁移规律,该研究依据紫色土的典型耕作类型,在中国科学院盐亭国家紫色土农业生态试验站采集3组土样(小麦-玉米轮作的坡地、水稻-油菜轮作的水旱农田和萝卜-白菜套种的菜地),通过批量平衡法研究紫色土对TCP的吸附特征,并采用稳定流场饱和均质土柱的易混合置换试验研究TCP的动态迁移过程,最后对其迁移动态进行模拟。结果表明:紫色土对TCP的吸附特征呈线性,在坡地、水旱农田和菜地中的吸附系数分别为1.94、1.22和1.02 L/kg,且黏土含量和矿物组成是主要影响因子;TCP的出流平衡浓度分别为初始浓度的77%(坡地)、84%(水旱农田)和92%(菜地),相应的平衡时刻分别为2.88PV、4PV和6.5PV,表明TCP对环境的污染风险较高;用非平衡两点对流弥散模型模拟TCP在3种耕作条件下迁移,表明TCP以瞬时吸附为主,其水动力弥散系数和分形系数在坡地、水旱农田和菜地中依次减小,但一阶动力学常数依次增大。研究结果为探索TCP在紫色土壤中的迁移机制和预测防止TCP对环境的污染提供了参考依据。     

SAR,EC与水温对辽西褐土入渗速率的影响研究

土壤入渗速率是影响灌溉水产流、侵蚀的重要因素之一。为了研究不同水温、不同SAR/EC下辽西褐土入渗速率,进行了室内变水头渗透试验。结果表明:SAR,EC一定时,渗透系数随着灌溉水水温的升高而增大,水温从15℃升至35℃,土壤渗透系数增大了1.3倍;随着灌溉水SAR增加、EC降低,土壤渗透系数会下降,水温35℃情况下SAR从0.7(mmol/L)0.5增大至12.0(mmol/L)0.5,EC从2.0dS/m减小至0.5dS/m时,土壤渗透系数由0.000 698cm/s减小至0.000 338cm/s,渗透系数下降了51.6%。相关分析表明水温、SAR/EC对渗透系数的影响显著,回归分析分别建立了沟灌土壤渗透系数与水温、SAR/EC二次函数数学模型,相关性极好。     

气动侧摆关节的动态特性

针对目前气动关节存在的缺点,提出了采用气动柔性驱动器(flexible pneumatic actuator,FPA)直接驱动,模拟人手指侧摆运动的侧摆关节。介绍了侧摆关节的工作原理。根据热力学第一定律,结合关节的动力学方程,推导建立了关节的转角及输出力矩的动态模型,并进行了仿真分析研究了关节的动态特性;试验研究了侧摆关节的动态特性,分析了关节转角及输出力矩的实际动态响应较慢原因;采用了串联双闭环控制方法,对关节的转角及输出力矩进行了控制研究,结果表明:期望角度为15°时,关节转角闭环动态响应时间约为0.3s,稳态相对偏差小于0.65%;期望输出力矩为188N?mm时,闭环输出力矩动态响应约为0.3s,稳态相对偏差小于1.5%。侧摆关节可控性高,可满足多指灵巧手关节设计要求。     

Cu^2＋、Zn^2＋复合条件下Cd^2＋在陕西5种土壤中的吸附

通过平衡吸附的方法,研究了Cd2＋在单一及与Cu2＋、Zn2＋复合条件下,在陕西塿土、黄绵土、黑垆土、黄褐土、砂土5种土壤中的吸附特征,并通过多重相关分析探讨了其吸附机制。结果表明,在20、30℃条件下,Cd2＋在各供试土样中吸附等温线总体上呈H或L型等温线形式,黑垆土对Cd2＋总是吸附最强,而砂土的吸附总是最弱;Cd2＋吸附的温度效应呈现升温负效应特征,塿土土样中,Cu2＋的共存对其温度效应影响较大,而在其他4种土样中Zn2＋的共存具有较大影响;Cu2＋、Zn2＋的共存均降低了Cd2＋的吸附量,具有显著的拮抗作用;Freundlich模型是描述Cd2＋吸附等温线最佳模型。相关分析结果表明,Cd2＋在土壤中的吸附主要以电性引力吸附为主,Cu2＋的共存主要和其与土壤有机质之间的络和吸附等化学吸附作用有关,因此其对Cd2＋以化学竞争性吸附的影响相对较弱,而Zn2＋共存吸附与Cd2＋吸附机制类似,因此表现出Zn2＋共存对Cd2＋吸附影响较大的特点。     

颗粒物对乐果的吸附特征

研究了颗粒物（内蒙古土壤Y2、Y3、Y4和黄河水体表层沉积物Y1）对有机磷农药乐果的吸附规律,观察了颗粒物的性质如有机质、粘粒、CEC（阳离子交换量）和离子强度等因素对吸附行为的影响。结果表明,内蒙古4种颗粒物对乐果的吸附过程可用Freundlich等温式描述,吸附常数在1.4848～1.9550mL·g-1之间;影响颗粒物对乐果吸附的主要因素是CEC、离子强度和有机质,颗粒物对乐果的吸附量与颗粒物的CEC有着极显著的正相关关系,相关系数为0.9812,P〈0.01;随着离子强度的降低,4种颗粒物对乐果的吸附量增大;除黄河水体表层沉积物Y1外,颗粒物的有机质含量越高,对乐果的吸附能力就越强。     

磺胺嘧啶在黑土及其不同粒径组分中的吸附行为研究

采用批平衡吸附试验法,研究了磺胺嘧啶在黑土及其不同粒径中的吸附行为。结果表明,磺胺嘧啶的吸附不同程度地偏离线性模型,但均可用Freundlich模型和Langmuir模型进行良好地线性拟合。黑土（〈0.2mm）及其不同粒径（粘粒：〈0.002mm、粉粒：0.002~0.02mm、砂粒：0.02~0.2mm）的Freundlich容量因子Kf值分别为29.6、53.1、32.9L.kg-1和21.6L.kg-1,说明磺胺嘧啶在黑土及其不同粒径中的吸附行为存在差异。将吸附参数Kf进行碳标化处理后,Koc值除粉粒外,其他基本一致。随着溶液pH的持续增加（1.0~10.0）,黑土及其不同粒径中的磺胺嘧啶的吸附参数lgKf呈现先急剧降低然后稍微回升的趋势,由此推测,阳离子交换作用可能是磺胺嘧啶土壤吸附的重要机制。过氧化氢处理去除土壤有机质后,黑土的Kd值从1.92L.kg-1降为1.22L.kg-1,磺胺嘧啶的吸附量由16.5mg.kg-1降低到11.2mg.kg-1,说明有机质含量也是影响磺胺嘧啶吸附行为的重要因素。     

水溶性有机质对南京城郊菜地土壤Pb吸附解吸行为的影响

通过批处理试验研究了不同来源的水溶性有机质（DOM）对南京城郊菜地土壤铅（Pb）吸附解吸行为的影响。研究结果表明,DOM抑制了土壤对Pb的吸附,随着DOM浓度的增加,土壤对Pb的吸附量减少,当DOM体积从0增加到21 mL时,土壤对Pb的吸附量分别减少5.34%（鸡粪）、24.12%（牛粪）和0.35%（有机肥）。不同来源的DOM也影响土壤对Pb的吸附程度。当添加低浓度的DOM（添加体积小于6 mL）时,土壤对Pb的吸附量顺序为鸡粪DOM〈牛粪DOM≈有机肥DOM;当添加高浓度的DOM（添加体积大于6 mL）时,土壤对Pb的吸附量顺序为牛粪DOM〈鸡粪DOM〈有机肥DOM。反之亦然,DOM促进了土壤Pb的解吸,解吸量随添加DOM浓度的增大而增加。不同来源的DOM对土壤Pb解吸程度的影响也有所差异。对于低污染土壤,Pb的解吸量顺序为鸡粪DOM〉牛粪DOM〉有机肥DOM;对于高污染土壤,Pb的解吸量顺序为鸡粪DOM〉有机肥DOM〉牛粪DOM。Pb吸附动力学曲线揭示,添加DOM延缓了土壤Pb吸附平衡到达的时间。本研究表明,DOM增加了土壤Pb的环境风险。