Transforming submerged-arc welding slags into magnetic glass-ceramics

Submerged-arc welding slag (SAWS) and rice husk (RH) wastes represent two particularly abundant metallurgical and agricultural wastes. This work focusses on the feasibility of SAWS, together with glass cullet and RHs, to develop lightweight porous glass–ceramics that could be useful for technical purposes. Effects of temperatures and amounts of RHs on the porosity and water absorption of porous glass–ceramics were discussed at various dosages of husks up to 20 wt%. Depending on the sintering temperature, XRD measurements confirmed the presence of more than two crystalline phases: diopside, jacobsite, MgAl₂O₄, Ca_1.82Al_3.64Si_0.36O₈ and pyrope. These samples exhibited magnetic properties which were related to the presence of jacobsite phase. Magnetization curve is a characteristic of soft ferromagnetic materials with magnetization saturating at ~0.82 emu/g. The present results show a promising way to treat submerged-arc welding slags, transforming it into useful porous and functional glass–ceramic products via a simple powder technology and sintering approach.     

钙预处理对磁性锆铁改性膨润土吸附水中磷酸盐的影响

本研究制备了2种不同Ca2+含量的磁性锆铁改性膨润土(ZrFeBTs),即磁性锆铁改性原始膨润土(ZrFeRBT)和磁性锆铁改性钙预处理膨润土(ZrFeCaBT),并通过吸附实验考察了ZrFeRBT和ZrFeCaBT对水中磷酸盐的吸附特征,以确定Ca2+预处理对ZrFeBTs吸附水中磷酸盐的影响。结果发现,本研究所制备的ZrFeBTs包含Fe3O4和Zr,并且ZrFeCaBT中可交换Ca2+的含量明显高于ZrFeRBT。ZrFeBTs对水中磷酸盐吸附平衡实验数据可以很好地采用Langmuir等温吸附模型加以描述,动力学实验数据可以很好地采用准二级动力学模型和颗粒内扩散模型进行描述。根据Langmuir模型确定的ZrFeRBT和ZrFeCaBT对水中磷酸盐的最大单位吸附量(以磷计)分别为8.70mg·g-1和11.5mg·g-1。ZrFeBTs吸附水中磷酸盐的过程属于化学吸附。随着pH值的增加,ZrFeBTs对水中磷酸盐的吸附效果逐渐降低。当溶液共存Cl-、HCO3-、SO42-、NO3-、Na+、K+、Mg2+和Ca2+等阴阳离子时,ZrFeBTs对水中磷酸盐的吸附具有很好的选择性,并且溶液共存的Ca2+会极大地促进了ZrFeBTs对水中磷酸盐的吸附。采用Ca2+对膨润土进行预处理,极大地提高了ZrFeBTs对水中磷酸盐的吸附能力。     

镍铁氧体@活性炭复合材料去除六价铬的表征、性能及机制

采用化学共沉淀法将镍铁氧体(NiFe₂O₄)负载到活性炭,制备出一种磁性吸附剂镍铁氧体@活性炭(NiFe₂O₄@AC),并将其用于吸附废水中的Cr(Ⅵ).研究了吸附剂吸附Cr(Ⅵ)的影响因素、吸附动力学和吸附等温线.结果表明,在温度为25℃、 pH为2、 Cr(Ⅵ)初始浓度为150 mg·L^-1、活性炭投加量为0.1 g、吸附时间为720 min时,NiFe₂O₄@AC吸附Cr(Ⅵ)的去除率达到96.92%,吸附量达到72.62 mg·g^-1.实验数据符合准二级动力学和Langmuir模型,表明其吸附过程是一个单层的化学吸附过程.热力学研究证实,温度升高有利于Cr(Ⅵ)在NiFe₂O₄@AC上的吸附,该吸附过程是自发和吸热反应.NiFe₂O₄@AC吸附机制主要是通过络合作用和静电吸引来吸附Cr(Ⅵ),同时,外加磁场可从溶液中分...     

Instream Large Wood: Denitrification Hotspots with Low N2O Production

We examined the effect of instream large wood on denitrification capacity in two contrasting, lower order streams — one that drains an agricultural watershed with no riparian forest and minimal stores of instream large wood and another that drains a forested watershed with an extensive riparian forest and abundant instream large wood. We incubated two types of wood substrates (fresh wood blocks and extant streambed wood) and an artificial stone substrate for nine weeks in each stream. After in situ incubation, we collected the substrates and their attached biofilms and established laboratory‐based mesocosm assays with stream water amended with ¹⁵N‐labeled nitrate‐N. Wood substrates at the forested site had significantly higher denitrification than wood substrates from the agricultural site and artificial stone substrates from either site. Nitrate‐N removal rates were markedly higher on woody substrates compared to artificial stones at both sites. Nitrate‐N removal rates were significantly correlated with biofilm biomass. Denitrification capacity accounted for only a portion of nitrate‐N removal observed within the mesocosms in both the wood controls and instream substrates. N₂ accounted for 99.7% of total denitrification. Restoration practices that generate large wood in streams should be encouraged for N removal and do not appear to generate high risks of instream N₂O generation.     

3DBER系统功能强化与协同作用机制研究

针对污水厂二级生物处理出水C/N低且可生化性差、深度脱氮需外加碳源等问题,结合污水资源化对二级处理出水深度去除TN、TP和微污染物的技术需求,通过改变传统三维电极生物膜工艺（3DBER）的填料组成,构建了强化反硝化脱氮、并具备同步除磷、除微污染物（以邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸（2-乙基已基）酯（DEHP）为例,用PAEs表示）功能的3DBER多功能复合反硝化系统,探讨了3DBER工艺强化脱氮同步实现除磷、除微污染物复合功能的技术途径,并从工艺性能、微生物种群分布等角度,深入解析了实现复合功能的技术方法与微观作用机制.结果表明,硫/铁复合功能填料是实现低C/N二级生物处理出水深度脱氮、除磷、除微污染物的关键因素,多功能复合反硝化系统脱氮效率比传统3DBER工艺平均提高20%左右,TP去除率可达80%,PAEs去除率在90%以上.化学计量学和分子生物学技术的分析表明,复合系统脱氮、除磷过程中在微生物生态、电子供体补偿和酸碱度平衡等方面存在协同促进作用.其中,脱氮功能来自异养与多种自养反硝化共同作用,除磷的关键是海绵铁的持续腐蚀,PAEs的去除过程则是吸附、电化学氧化与生物降解协同作用的结果.     

洁净环境样本低浓度微生物高效富集检测及应用

为了研究对洁净环境样本的低浓度微生物监测方法,制备了低浓度的革兰氏阳性菌和阴性菌各3种,使用修饰后的新型磁珠对模拟样本中的微生物进行富集评价实验.革兰氏染色和菌落计数结果表明,磁珠对3种革兰氏阳性菌和3种阴性菌均具有显著富集浓缩作用,与大肠杆菌相比,磁珠对金黄色葡萄菌的富集浓缩比更高.使用磁珠富集液对自来水、桶装水和瓶装矿泉水中的微生物进行非特异性吸附后,比较上清和磁珠-微生物复合物的细菌16S rDNA基因拷贝数和菌落总数指标,结果表明磁珠对自来水和桶装水中的微生物均具有显著的吸附效果（P<0.01,P<0.001）.通过比较,抽滤法和磁珠法对自来水中的微生物富集效果有差异（P=0.002）,2种方法对桶装水和矿泉水的富集效果无显著差异（P=0.362）.采集实际空气样本进行磁珠富集微生物的菌落计数及细菌16S rDNA基因拷贝数进行分析,磁珠-微生物复合物中的绝对基因拷贝数和菌落总数均显著高于磁分离后上清液中基因拷贝数和菌落计数（P=0.0001）.此方法对微生物具有一定的高效富集作用.     

利用Fe3O4纳米颗粒磁分离去除水中小粒径微塑料

建立了微塑料（Microplastics,MPs）荧光定量分析方法,系统研究了Fe₃O₄纳米颗粒对水中聚苯乙烯MPs的磁性去除效果.结果表明,MPs浓度在本实验范围内（0.2~10.0mg/L）与荧光强度线性关系良好,相关系数均>0.9990,能准确测定不同粒径（100~1000nm）MPs的浓度.MPs初始浓度与Fe₃O₄纳米颗粒投加量对MPs去除效果具有影响.增加Fe₃O₄纳米颗粒的投加量能够有效提升水中MPs的去除率,当Fe₃O₄投加量为12mg/L时,去除率可达90.8%.在低Fe₃O₄投加量时,MPs去除率随着MPs初始浓度增加而显著增加,显著性水平为0.015;但在中、高Fe₃O₄投加量时,初始浓度对去除效果影响很小,显著性水平分别为0.073和0.060.Fe₃O₄纳米颗粒对MPs的附着过程能够在180min内趋于平衡,整个动力学可通过拟一级或拟二级模型进行拟合.     

磁性纳米材料吸附处理工业废水的研究进展

介绍了磁铁矿、磁赤铁矿、MFe₂O₄型铁氧体等几种常见的磁性纳米颗粒及其制备和功能化方法,综述了磁性纳米吸附剂在重金属废水、染料废水、含油废水、含酚废水吸附处理中的新研究进展.根据研究过程中所存在的问题总结并展望了磁性纳米吸附材料的未来发展趋势,在今后的研究可从吸附剂的制备优化、吸附机理、实用性和再生回用等方面展开探究,以期发挥其在实际工业废水处理中的应用潜力.     

阴离子嵌段磁性混凝剂去除低浓度亚甲基蓝

采用模板法合成具有阴离子嵌段结构阴离子聚丙烯酰胺（TAPAM）,然后用聚多巴胺（PDA）进行改性,通过螯合作用接枝Fe₃O₄纳米颗粒,命名为TAPAM-PDA-Fe₃O₄,并对合成新型磁混凝剂进行多种表征分析.通过与PDA和APAM-Fe₃O₄对亚甲基蓝的去除效果对比,结果表明,TAPAM-PDA-Fe₃O₄去除率最高,且在中性/碱性条件下（7.03O₄能有效去除低浓度亚甲基蓝,在亚甲基蓝初始浓度为4mg/L,pH值为9时去除效率最大值达到97.5%.     

青海湖地区不同海拔黄土磁化率环境指示意义

青藏高原黄土蕴含丰富的古气候信息,但青海湖地区黄土中磁化率指示意义尚不明确,鉴于粒度指标意义明晰,对青海湖地区多个黄土剖面进行磁化率?—?粒度相关性研究,探究磁化率的指示意义,结果表明不同海拔磁化率存在差异:(1)低于3300 m时,磁化率和粒度对古环境指示作用较好,即气候暖湿,成壤作用增强,黏粒增加,强磁性矿物增加,磁化率升高,气候冷干时相反;海拔改变导致土壤环境变化,磁化率随海拔上升而增加.(2)高于3400 m时,粒度的古环境指示作用明确但磁化率不敏感,可能因为高海拔地区土壤易处于还原环境,强磁性矿物被溶解导致磁化率异常,磁化率随海拔上升而降低.