硅肥等量施用对土壤镉生物有效性和水稻吸收镉的影响

为研究硅（Si）肥等量施用对水稻不同生育期吸收镉（Cd）和土壤Cd生物有效性的影响,采用5种不同种类的Si肥（SiO₂用量为225 kg ·hm^-2）开展田间小区试验.结果表明,随着水稻生育期的延长,水稻根系和茎叶的Cd含量增加;施用Si肥,不同生育期水稻根系、茎叶和籽粒Cd含量平均分别降低14.9%、28.2%和12.2%;硅钙镁铁肥（SiCaMgFe）和水溶Si肥（SiW）处理,籽粒Cd含量分别比对照处理降低21.1%（P<0.05）和21.2%（P<0.05）;水稻根表铁膜中Cd含量（DCB-Cd）随着水稻生育期延长而增加,施用Si肥,水稻不同生育期DCB-Cd含量有高有低,DCB-Cd是根系Cd含量的15.8%~42.8%;与对照相比,施用Si肥水稻成熟期土壤可交换态Cd （Exc-Cd）含量平均降低36.4%,其它形态的含量平均增加12.5%~48.2%.水稻全生育期根系Cd与Si呈极显著负相关,与DCB-Cd呈极显著正相关,DCB-Cd与土壤有效态Cd和有效态Si呈极显著负相关,土壤Exc-Cd与Carb-Cd呈极显著负相关,土壤有效态Cd与pH值呈显著负相关.施用相同Si肥用量,SiCaMgFe和SiW处理降低水稻Cd含量的效果好;施用Si肥通过提高土壤pH值和土壤有效Si含量、降低土壤有效态Cd和Exc-Cd含量,促进Exc-Cd向Carb-Cd转移,减少根表铁膜对Cd的吸附,从而减少水稻对土壤Cd的吸收.     

Fe3O4-TiO2Al吸附剂去除水中氟离子

以实验室制备的Fe3O4-TiO2·nH2O·Al吸附剂处理模拟和实际含氟废水,探讨了吸附剂用量、体系pH、吸附温度和吸附时间等因素对F-吸附效果的影响。结果表明:在初始F-浓度16.1 mg/L,起始pH 8.0,吸附剂投加量5 g/L,室温(约25 ℃)下吸附15 min时,模拟和实际废水的出水F-均可达到3O4-TiO2·nH2O·Al具有一定的实际应用价值。含氟水溶液初始pH对Fe3O4-TiO2·nH2O·Al吸附F-性能影响较大。在pH 介于3.0~5.0 时,吸附容量较大,过高或过低都会导致吸附容量降低。Fe3O4-TiO2·nH2O·Al吸附F-的过程为放热反应,升温不利于F-的吸附。该吸附剂吸附F- 的过程为化学吸附,符合准二级动力学模型,等温线拟合接近Freundlich吸附等温线。     

新型Fe3O4@α-MnO2活化过一硫酸盐降解水中偶氮染料

采用两步水热法制备了新型磁性纳米Fe₃O₄@α-MnO₂复合材料作为催化剂,用于活化过一硫酸盐（PMS）产生强氧化性的硫酸根自由基（SO₄^-·）氧化降解偶氮染料活性黑5（RBK5）.采用透射电子显微镜（TEM）,X射线粉末衍射仪（XRD）和振动样品磁强计（VSM）对制备的催化剂进行表征,证明成功合成了纳米α-MnO₂包覆Fe₃O₄形态的Fe₃O₄@α-MnO₂催化剂,催化剂的饱和磁化强度为39.89emu/g.Fe₃O₄@α-MnO₂催化剂活化PMS与单一的Fe₃O₄和α-MnO₂活化PMS相比,具有更高的催化效率,说明铁锰双金属存在协同作用.同时研究了催化剂的投加量、PMS的浓度和初始pH值等各种因素对RBK5的降解效率以及反应动力学的影响.实验结果表明,Fe₃O₄@α-MnO₂催化剂活化PMS降解RBK5的过程符合准一级反应动力学,在催化剂投加量为1.2g/L,PMS的浓度为4mmol/L,初始pH值为7.0,反应时间为60min的情况下,浓度为30mg/L的RBK5的降解效率可达到91%,此时RBK5的降解速率常数也达到最高值0.023min^-1.此外,通过加入自由基淬灭剂甲醇、叔丁醇和硝基苯判断了Fe₃O₄@α-MnO₂/PMS体系中起主要氧化降解作用的活性物种为SO₄^-·.     

Degradation of pentachlorobiphenyl by a sequential treatment using Pd coated iron and an aerobic bacterium (H1)

The reductive dechlorination and biodegradation of 2,2^′4,5,5^′-pentachlorobiphenyl (PCB#101) was investigated in a laboratory-scale. Palladium coated iron (Pd/Fe) was used as a catalytic reductant for the chemical degradation of 2,2^′4,5,5^′-pentachlorobiphenyl, and an aerobic bacteria was used for biodegradation following the chemical reaction in this study. Dechlorination was affected by several factors such as Pd loading, initial soil pH and the amount of Pd/Fe used. The results showed that higher Pd loading, higher dosage of Pd/Fe and slightly acid condition were beneficial to the catalytic dechlorination of 2,2^′,4,5,5^′-pentachlorobiphenyl. In laboratory batch experiments, 2,2^′4,5,5^′-pentachlorobiphenyl was reduced in the presence of Pd/Fe bimetal, which was not further degraded by aerobic bacteria. 2,2^′,4-trichlorobiphenyl (PCB#17), a reduction product from 2,2^′4,5,5^′-pentachlorobiphenyl, was readily biodegraded in the presence of a aerobic bacterial strain. It is suggested that an integrated Pd/Fe catalytic reduction-aerobic biodegradation process may be a feasible option for treating PCB-contaminated soil.     

铁碳材料还原NO络合吸收体系中Fe(Ⅲ)EDTA的性能

在湿法烟气脱硝中,Fe（Ⅱ）EDTA是一种常用的螯合剂,对NO有良好的络合吸收能力,但是Fe（Ⅱ）EDTA容易被O2氧化成对NO无络合能力的Fe（Ⅲ）EDTA。因此,选择合适的还原剂实现Fe（Ⅲ）EDTA的高效还原是络合脱硝的关键技术之一。比较了铁碳（Fe/AC）和铁粉（Fe）在不同搅拌速度下对Fe（Ⅲ）EDTA的还原,系统探讨了铁碳质量比、O2浓度、铁碳中Fe与Fe（Ⅲ）EDTA的摩尔比、pH值和Fe（Ⅲ）EDTA初始浓度对铁碳还原Fe（Ⅲ）EDTA的影响,考察了Fe/AC投加前后NO吸收效率的变化,同时通过BET、XRD表征技术对铁碳材料进行了分析。结果表明：Fe/AC能很好地再生Fe（Ⅱ）EDTA,从而提高NO吸收效率。提高搅拌速度、铁碳中Fe与Fe（Ⅲ）EDTA的摩尔比、Fe（Ⅲ）EDTA初始浓度,Fe（Ⅲ）EDTA的还原速率会相应增大;O2浓度及pH增大会降低Fe（Ⅲ）EDTA的还原速率。表征结果表明,铁碳表面形成的氢氧化物为γ-FeOOH。     

Fast and efficient aqueous arsenic removal by functionalized MIL-100(Fe)/rGO/δ-MnO2 ternary composites: Adsorption performance and mechanism

Because of its significant toxicological effects on the environment and human health,arsenic(As) is a major global issue.In this study,an Fe-based metal-organic framework(MOF)(Materials of Institut Lavoisier:MIL-100(Fe)) which was impregnated with reduced graphene oxide(rGO) by using a simple hydrothermal method and coated with birnessitetype manganese oxide(δ-MnO_2) using the one-pot reaction process(MIL-100(Fe)/rGO/δ-MnO_2 nanocomposites) was synthesized and applied successfully in As removal.The removal efficiency was rapid,the equilibrium was achieved in 40 min and 120 min for As(Ⅲ) and As(Ⅴ),respectively,at a level of 5 mg/L.The maximum adsorption capacities of As(Ⅲ) and As(Ⅴ) at pH 2 were 192.67 mg/g and 162.07 mg/g,respectively.The adsorbent revealed high stability in pH range 2-9 and saturated adsorbent can be fully regenerated at least five runs.The adsorption process can be described by the pseudo-second-order kinetic model and Langmuir monolayer adsorption.The adsorption mechanisms consisted of electrostatic interaction,oxidation and inner sphere surface complexation.     

不同pH下纳米铁镍颗粒对生物降解苯酚的影响

研究不同pH(8.0、6.0和3.0)下金属纳米颗粒(Fe和Fe/Ni)对纺锤芽孢杆菌(BFN)降解苯酚的影响.实验结果发现pH在8.0和6.0时投加2种金属纳米颗粒(Fe和Fe/Ni)对BFN降解苯酚有促进作用,其原因主要是纳米颗粒在水中持续腐蚀产生H2,为BFN降解苯酚提供电子,促进BFN的生长.但在pH=3.0时,只有BFN-纳米Fe耦合体系才使苯酚得到部分降解,主要是因为纳米Fe颗粒与水反应产生OH-,使pH值有所升高,更适宜BFN的生长,同时提供电子供体H2促进BFN对苯酚的利用.扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)数据证实金属纳米颗粒(Fe和Fe/Ni)在反应后附着在微生物表面,但微生物的表面形态并未发生显著改变.因此,纳米金属颗粒虽然通过附着影响微生物的活性,但其在腐蚀过程中产生的H2将作为电子供体而被BFN所利用,综合作用的结果是有利于BFN的生长进而提高苯酚的降解速率.     

4-氯苯酚在水溶液中的光化学反应(Ⅰ)单线态氧和自由基的产生

在模拟太阳光照射下，４氯苯酚（４ＣＰ）浓度迅速降低，反应过程对应着产生大量的单线态氧和自由基．金属离子Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋、Ａｌ３＋能够加速这一过程，尤以Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋的影响更明显；在模拟太阳光照射下，向４ＣＰ体系加入的富里酸（ＦＡ），对４ＣＰ浓度降低略起抑制作用，这表明二者之间存在相互作用．但当再加入金属离子Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋、Ａｌ３＋后，能够加速４ＣＰ浓度降低，尤以Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋的影响更显著．     

改良剂对根际土壤-水稻系统中镉运移的影响

稻田镉(Cd)污染治理是我国目前农田重金属污染治理的重点和难点.铁的氧化还原过程对Cd在土壤-水稻系统中的运移发挥着极其重要的作用.从铁循环调控入手,研发阻控稻米Cd累积的钝化技术及产品,势必能为农田重金属污染治理提供新的解决途径.本研究以自主研发的改良剂为对象,通过野外田间试验,研究改良剂对Cd从根际土壤向根表铁膜迁移及在水稻不同组织器官间转运的影响,探索铁循环影响Cd在根际土壤-水稻系统中运移的机制.结果表明,改良剂施用促进了根际土壤中铁硫化物的形成,其与Cd共沉淀显著减少了分蘖期、拔节期和灌浆期根际土壤中乙酸铵浸提态Cd(NH4AcCd)的含量;成熟期排水烤田致使铁硫化物被氧化,其对Cd的释放显著增大了根际土壤中NH4Ac-Cd的含量;铁硫化物形成减弱了Fe(Ⅱ)从根际土壤向根表的迁移能力,铁膜中铁(DCB-Fe)的含量随之减小,铁膜对Cd的吸附能力减弱导致分蘖期和灌浆期铁膜中Cd(DCB-Cd)的含量显著减小;改良剂施用有效减弱了根系对Cd的转运能力,增大了拔节期、灌浆期和成熟期Cd在根系的分布比例,而减少了拔节期、灌浆期和成熟期Cd在茎叶、以及成熟期Cd在糙米中的分布比例.本研究成果将为后期改良剂的研发及应用提供理论依据,对解决稻田Cd污染治理难题具有重要意义.     

Fe/Al改性膨润土对铬酸根的吸附性能研究

利用膨润土原矿提取了粒径小于2μm的膨润土胶体,经过钠质化处理后分别用聚羟基铁和聚羟基铝进行改性,然后用一次平衡法研究了改性膨润土对水体中铬酸根的吸附性能.结果表明,与原矿相比,改性膨润土对铬酸根的吸附量有了不同程度的提高,铁改性膨润土对铬酸根的吸附量大于铝改性者.CrO42-的吸附平衡浓度为0.5 mmol·L-1时,Mt-1(Fe)、Mt-2(Fe)和Mt-3(Al)对铬酸根的吸附量分别为271.0 mmol·kg-1、114.0 mmol·kg-1和16.1 mmol·kg-1.改性膨润土对铬酸根的吸附量随离子强度的增加而增大,随体系pH值的增加而减小.铬酸根在改性膨润土表面的吸附以专性吸附机制为主,静电吸附所占比例很小,一般不超过30%.这些研究结果可为开发新型水处理剂提供理论指导.