铁锰改性生物炭对水稻镉吸收和土壤微生物群落的影响

通过盆栽试验,研究铁锰改性生物炭(BC_FM)对水稻Cd吸收和土壤微生物群落结构的影响.结果表明,BC_FM可有效降低水稻对Cd的吸收,改变土壤微生物群落结构.与对照相比,添加0.5～2g/kg BC_FM后土壤有机质、土壤阳离子交换量、土壤总Fe和总Mn无显著变化;而添加4g/kg BC_FM后,土壤有机质、土壤阳离子交换量、土壤总Fe和Mn含量分别显著(P<0.05)提高了13.6%、13.58%、5.0%和12.1%,同时土壤中有效态Cd含量显著(P<0.05)降低67.9%,且水稻茎、叶和糙米中Cd含量分别显著(P<0.05)降低74.3%、44.9%和84.9%.添加BC_FM后,水稻根际土壤Firmicutes、Proteobacteria等门水平物种的相对丰度提高,而Bacteroidota、Patescibacteria、Desulfobacterota和Nitrospirae等门水平物种的相对丰度降低.热图分析结果表明,BC_FM可...     

免浸渍碳热法制备纳米零价铁/多孔碳复合材料

以机械化学研磨法制备的Fe-EDTA聚合物为前驱体,开发了一种免液相浸渍的碳热法,来实现对多孔碳材料固载纳米零价铁.考察了Fe-EDTA聚合物碳化温度、与多孔碳的混合方式及质量比等因素对零价铁负载的影响.相比于传统液相浸渍+碳热法制备的零价铁/多孔碳复合材料,免浸渍碳热法所得复合材料的表面积大、吸附位点多、零价铁粒径小且均匀.以所制备的零价铁/多孔碳复合材料为催化剂/吸附剂,用于水样中甲基橙、Cr(Ⅵ)及污水中COD的去除.结果 表明,与液相浸渍+碳热法制备的复合材料相比,免浸渍碳热法制备的零价铁/多孔碳复合材料的零价铁具有纳米级粒径,因此拥有超高的活性,可更有效地吸附、还原及氧化降解污染物,且表现出良好的重复利用性.动态装柱实验表明,该复合材料在较长时间内可以稳定去除污水中的COD.     

悬铃木果毛基α-FeOOH光催化还原去除水中Cr(Ⅵ)的性能和机理

选用经氢氧化钠和纤维素酶预处理的悬铃木果毛(ae-PAF)作为载体,通过一步水热法得到悬铃木果毛基α-FeOOH复合材料(α-FeOOH@ae-PAF),利用SEM、FT-IR和XRD对样品进行表征,详细考察了样品对Cr(Ⅵ)的光催化还原去除性能.实验结果表明,预处理实现了悬铃木果毛表面蜡质及纤维素组分的去除,水热法得到的α-FeOOH@ae-PAF较好地保持了悬铃木果毛的中空管状结构,复合材料表面粗糙;在50 mL浓度为20 mg·L^-1且pH=2的Cr(Ⅵ)水溶液中加入10 mg负载量为20%的α-FeOOH@ae-PAF复合材料,40℃下紫外光催化70 min可使Cr(Ⅵ)的去除率达到99.47%.机理分析证实,α-FeOOH@ae-PAF复合材料对Cr(Ⅵ)的高效光催化还原去除是基于α-FeOOH@ae-PAF复合材料对Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)吸附性能的差异,由α-FeOOH光催化还原Cr(Ⅵ)所生成的Cr(Ⅲ)能够优势地吸附在复合材料中,实现了Cr(Ⅵ)的光催化还原与Cr(Ⅲ)的吸附转移之间的协同,从而有效提高了体系对水中Cr(Ⅵ)的去除能力.     

热解温度对生物炭循环伏安曲线特性的影响

随着生物炭在农业和环境领域的应用逐渐增多,生物炭对环境中生物化学过程的影响也日益加深.本文利用循环伏安曲线,探究了不同热解温度下生物炭的电子传递方式.结果发现,在热解温度为400℃时,生物炭的电导率较低,而循环伏安曲线上存在明显的氧化还原峰,这表明生物炭的电子传递方式以官能团的氧化还原反应过程为主.随着热解温度升高,以含氧官能团为主的氧化还原活性物质含量降低,氧化还原峰的峰电流降低;同时,生物炭比表面积增大、导电性增强,循环伏安曲线形状逐渐变为梭形,响应电流也逐渐增大;这表明生物炭的电子传递方式逐渐转变为主要依靠生物炭导电性的方式.总之,循环伏安曲线可以定性地分析生物炭的电子传递方式,为探究生物炭不同电子传递方式对生物化学过程的影响提供了一定的研究基础.     

海藻酸钠负载硫化零价铁对水体中Cr(Ⅵ)的还原去除

本研究以微米零价铁（ZVI）为核心,对ZVI进行硫化改性和海藻酸钠（SA）负载,成功制备一种高效去除Cr（Ⅵ）的功能性材料（SZVI-SA）.考察了材料制备过程中螯合剂种类、质量分数、S/Fe等参数对Cr（Ⅵ）去除的影响.采用SEM-EDS、TEM、XRD和XPS等对材料进行表征分析,讨论去除机制.实验结果表明,选择7%的Fe³⁺为海藻酸钠螯合剂,S/Fe=3.5、干燥温度70℃作为材料制备的较优条件;SZVI-SA对Cr（Ⅵ）的去除过程符合准二级动力学模型,吸附速率主要受Cr（Ⅵ）与SZVI-SA结合位点之间的化学反应速率控制.表征结果表明,SZVI-SA有效成分为FeS,比表面积较大为97.83 m²·g^-1,以微孔为主,孔隙较多.SZVI-SA对Cr（Ⅵ）的还原去除率可达92%,同时能有效地去除反应后溶液中的Cr（Ⅲ）和Fe（Ⅲ）.SZVI-SA与Cr（Ⅵ）的反应机制主要为氧化还原反应,主要还原活性物质为Fe²⁺、S^2-和S₂^2-;反应后生成的Fe（Ⅲ）和Cr（Ⅲ）最终以Fe（OH）₃、Cr（OH）₃和Cr₂O₃的形式沉淀分离.     

电活性微生物激活生物质炭/零价铁协同钝化Cr(Ⅵ)及机制

纳米零价铁（nZVI）具有对六价铬［Cr（Ⅵ）］还原去除能力,但其存在易老化和易团聚的问题,会大大降低对Cr（Ⅵ）反应活性.本文将具有异化铁还原能力的MR-1引入到老化生物质炭负载纳米零价铁（nZVIB）除Cr（Ⅵ）的反应体系中.研究厌氧条件下老化后nZVI/B与MR-1之间对Cr（Ⅵ）去除存在的协同效应机制,以及反应体系中pH条件,初始Cr（Ⅵ）浓度和MR-1菌浓度对这种协同效应的影响.结果表明,在pH为7时体系有明显协同效应,去除率提高51.3%.并且该协同效应随初始Cr（Ⅵ）增加而减弱,随着MR-1浓度增加而增强.固相分析结果表明Cr（Ⅵ）主要以还原为Cr（Ⅲ）的形式被固定.MR-1的异化铁还原能力起到了重要的作用,通过零价铁表面铁氧化物老化层还原,为反应体系提供了大量还原性的Fe（Ⅱ）,同时也释放了内部nZVI的反应活性位点,而生物质炭不仅分散了nZVI还介导MR-1的胞外电子传递过程,从而增强了体系对Cr（Ⅵ）协同钝化能力.本研究为有效解决nZVI长期使用过程中的老化问题提供了新思路.     

水源水库铁还原反硝化菌群的筛选及其脱氮特性研究

为削减水源水库中氮素的浓度,对西安市李家河水库沉积物进行富集驯化,筛选出以Dechloromonas、Acidovorax、Vogesella、Azoarcus等为优势菌属的铁还原反硝化菌群FL6,探究了该菌群的铁还原及反硝化特性.结果表明,在初始pH 7.00±0.2,温度30℃,以硝酸钠为唯一氮源的培养条件下,菌群FL6具有明显的铁还原功能,且表现出高效的反硝化能力.在96 h时菌群FL6对总氮和硝酸盐氮的去除率分别为69.56%、95.23%,且在反应过程中无中间产物的积累,同时nirS型反硝化基因被扩增检测到.响应曲面法（RSM）实验结果表明C/N比5.95,温度24.33℃,初始pH 5.88是菌群FL6去除总氮的最优条件,同时菌群FL6可以耐受低温条件.菌群FL6可以为贫营养水源水库利用无机电子供体强化生物脱氮提供菌源保障.     

V2O5/TiO2催化剂选择性催化还原脱除NOx的研究

通过浸渍法制备V2O5/TiO2催化剂,在固定床反应器中进行NH3选择性催化还原脱除NOx的研究.结果表明,对于100/140目催化剂,NOx转化率随反应时间线性增加,NH3选择性催化还原NOx反应为一级反应,反应活化能为98.23 kJ*mol-1.对于片状催化剂,气体流量和催化剂的厚度对脱氮反应有较大的影响,气体流量增加,NOx转化率提高,当流量增至120 L*h-1后,NOx转化率趋于稳定;催化剂厚度由0.1 cm增至0.2 cm, NOx转化率从83%降至40%, 催化剂有效因子从0.254降至0.127.对于0.1 cm厚的片状催化剂,在573 K和空速1.4 s-1条件下,NOx转化率可达92%.     

CeO2-La2O3/γ-Al2O3稀土氧化物混合物催化还原SO2的实验研究

在La₂O₃ 中加入变价稀土氧化物CeO₂,组成一种稀土氧化物的混合物,以这种混合物作为CO还原SO₂的催化剂.采用连续流动固定床反应器,在反应气体SO₂和CO按SO₂∶CO = 1∶3,载流气体为N₂,气体流量为1000 mL/min的条件下,实验研究了该催化剂的活化过程以及温度和反应物浓度配比对活化反应的影响,用XRD和XPS对反应前后催化剂进行了表征,分析了相结构的变化.结果表明:CeO₂和La₂O₃ 2种稀土氧化物的混合物,在CO还原SO₂的催化反应中,活化温度比单个的CeO₂或La₂O₃氧化物下降了50℃～100℃,而且具有更高的活性.这可能是CeO₂和La₂O₃氧化物之间存在着某种协同作用所致.