Fractionation and solubility of cadmium in paddy soils amended with porous hydrated calcium silicate

Previous studies have shown that porous hydrated calcium silicate （PS） is very effective in decreasing cadmium （Cd） content in brown rice. However, it is unclear whether the PS influences cadmium transformation in soil. The present study examined the effect of PS on pH, cadmium transformation and cadmium solubility in Andosol and Alluvial soil, and also compared its effects with CaCO3, acidic porous hydrated calcium silicate （APS） and silica gel. Soil cadmium was operationally fractionationed into exchangeable （Exch）, bound to carbonates （Carb）, bound to iron and manganese oxides （FeMnOx）, bound to organic matters （OM） and residual （Res） fraction. Application of PS and CaCO3 at hig rates enhanced soil pH, while APS and silica gel did not obviously change soil pH. PS and CaCO3 also increased the FeMnOx-Cd in Andosol and Carb-Cd in Alluvial soil, thus reducing the Exch-Cd in the tested soils. However, PS was less effective than CaCO3 at the same application rate. Cadmium fractions in the two soils were not changed by the treatments of APS and silica gel. There were no obvious differences in the solubility of cadmium in soils treated with PS, APS, silica gel and CaCO3 except Andosol treated 2.0% CaCO3 at the same pH of soil-CaC12 suspensions. These findings suggested that the decrease of cadmium availability in soil was mainly attributed to the increase of soil pH caused by PS.     

改性生物炭固定床对模拟湖库水体中Mn2+的吸附

湖库是社会生产发展的重要水资源,而湖库饮用水中锰离子（Mn²⁺）的季节性超标成为威胁人类的生活健康和社会安全生产的重要因素之一.首先,开展了NaOH改性生物炭的静态吸附研究,并考察了热解温度（400、500和600℃）和改性条件（未改性、碱前处理改性和碱后处理改性）对吸附性能的影响,研究表明碱前处理改性能提高生物炭的吸附容量,在400℃时获得最大吸附容量为41.06 mg ·g^-1.之后,开展了改性生物炭固定床对Mn²⁺的动态吸附研究.结果表明,碱改性生物炭在静态吸附状态下的吸附能力越强,其在固定床动态吸附过程中的穿透点（c_t/c₀=0.1）和饱和点（c_t/c₀=0.9）时间越长;当分别提高Mn²⁺初始浓度和进水流速时,固定床吸附的穿透点时间由360 min分别缩短至160 min和200 min,饱和点时间由865 min分别缩短至700 min和600 min.Thomas吸附模型能较好地拟合生物炭固定床吸附过程,表明动态吸附过程中,生物炭对Mn²⁺的去除由化学吸附主导,研究结果可为实际运行提供科学指导.     

烟草对重金属锰的吸收积累及其相互影响

采用盆栽试验方法,研究了烟草对土壤中重金属锰的吸收、耐性和积累效应。试验结果表明,锰对作物的生长发育有较明显的刺激作用或毒害效应,烟草对土壤中的Mn具有很强的耐性和累积能力。当土壤中Mn处理浓度为1500mg/kg时,虽然烟草生物量与对照相比有所降低,但植株仍能生长。随着生长介质中Mn浓度的升高,烟草叶、茎和根的Mn含量逐渐增加。当Mn处理浓度为2500mg/kg时,烟草仍能完成整个生命周期,烟草地上部分锰积累量达到最大值13501.36mg/kg。当Mn浓度>1500mg/kg时,烟草吸收的锰有76.6%～88.1%被转移到地上部分。说明烟草适合较高程度Mn污染土壤的修复。     

城镇化进程中珠江三角洲高锰地下水赋存特征及成因

地下水中高浓度的锰对人体健康存在危害,快速城镇化地区锰来源复杂.基于不同历史时期的2500余组水化学数据,运用数理统计和主成分分析等技术方法,研究了珠江三角洲地区不同含水层和不同城镇化水平地区地下水中锰的空间分布特征、来源及其成因.结果表明,孔隙含水层地下水中锰含量明显高于裂隙和岩溶含水层.孔隙高锰地下水比例是裂隙和岩溶含水层的2倍.高锰地下水在城镇化和城郊地区比例明显高于非城镇化地区.在区域尺度上,还原条件下沉积地层中有机质的分解和铁锰（氧）氢氧化物的还原溶解可能是控制孔隙含水层锰浓度升高的主要因素.裂隙含水层中高锰地下水可能受城镇化伴随的低氧生活污水渗漏和工业化伴随的工业废水入渗影响.地下水pH值和氧化还原条件是控制研究区地下水中锰浓度的重要因素.孔隙高锰地下水受控于还原条件,而裂隙和岩溶高锰地下水弱酸性环境是其重要影响因素.近10年来,研究区地下水环境稳中向好,地下水氧化还原电位和pH不同程度地升高不利于高锰地下水的形成,这也是城镇化进程中不同类型含水层地下水中Mn²⁺浓度总体降低的主要成因.     

铁酸锰活性炭阴极催化剂的制备与对微生物燃料电池产电性能的影响

微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)阴极的氧化还原反应能力对MFC的产电性能起着至关重要的作用,因此,本研究制备了铁酸锰/活性炭(MnFe₂O₄/AC)并对其进行材料学表征,研究其作为MFC空气阴极催化剂时产电和污水处理效果.研究表明,MnFe₂O₄和AC物质的量比为1:3时MFC电功率密度最高,达302.7mW/m².在峰值电压附近维持时间长达200h,维持时间是传统Pt/C催化剂MFC的4倍,库伦效率达到17.45%.在催化剂重复利用实验中发现,在相同的运行时间内,采用Pt/C催化剂的MFC电压下降明显,而采用MnFe₂O₄/AC催化剂的MFC电压基本保持稳定,证明了MnFe₂O₄/AC催化剂良好的循环稳定性.污水处理效果方面,MnFe₂O₄和AC物质的量比为1:3时处理效果最好,COD去除率达74.66%.因此,MnFe₂O₄/AC催化剂制备简单、价格低廉、电化学性能稳定,在提高MFC产电持久性方面具有实际意义.     

松桃河流域氨氮和锰污染特征及生态风险评价

以地处"锰三角"核心区的松桃河流域为研究对象,应用统计学方法对2011～2019年松桃河流域17个监测断面的18个水质指标进行统计分析,重点研究松桃河流域主要污染物氨氮和锰污染特征、时空变异及来源解析,利用商值法、安全阈值法对松桃河流域氨氮和锰的生态风险进行评价.结果表明:松桃河流域主要受到氨氮和锰污染,两者在P<0....     

催化氧化除氨氮/锰滤料活性恢复方式优化研究

以催化氧化除氨氮/锰失活滤料为研究对象,考察了3种不同恢复方式(自然恢复,投加碱度,再次挂膜)对滤料催化氧化氨氮、锰效能的影响.结果表明,自然恢复(1#)滤柱,投加碱度(2#)滤柱,再次挂膜(3#)滤柱分别于4,2,3d后氨氮去除率达到90%以上;逐渐提高氨氮浓度,3#再次挂膜滤柱出水氨氮浓度波动最大,1#自然恢复滤柱恢复期间出水亚硝氮积累时间最长且峰值最高.3根滤柱催化氧化去除锰活性恢复速度均较快.1#自然恢复滤柱和2#碱度恢复滤柱均能在2d内将锰完全去除.3#挂膜滤柱是在停止投加高锰酸钾后5d内实现将进水锰完全去除.氨氮和锰的相互影响实验结果表明,3根滤柱中投加碱度(2#)滤柱表现最优.尽管氨氮抑制锰的去除,但是投加碱度滤柱随着进水氨氮浓度的升高出水锰浓度始终低于0.1mg/L;锰对氨氮的去除影响不显著.XRD分析结果表明,受其表面负载新生成氧化膜的影响,高锰酸钾重新挂膜滤柱的滤料样品的结晶度较差.综合考虑氨氮和锰的活性恢复效率以及挂膜过程中药品的投加,提出采用自然恢复方式最适.     

MnO2/CFP复合电极的制备及电吸附Pb2+特性的研究

电极材料的形貌结构与电化学性能等将直接影响着电吸附效果.本研究将二氧化锰(Mn O2)通过电沉积的方法负载于碳纤维纸(CFP)材料上,制备获得了Mn O2/CFP复合电极.所制得的Mn O2/CFP复合电极电化学性质稳定、电容量高,复合电极的单位质量比电容量可高达360 F·g-1.用此电极对初始浓度为6 mg·L-1左右的Pb2+溶液进行电吸附,考察了电沉积时间、电压、p H值等因素对复合电极电吸附效果的影响.结果表明,沉积时间为500 s、电压值为1.0 V、p H值为5.0的条件下可获得最佳的电吸附效果,电吸附3 h后原溶液中残留Pb2+达到0.01 mg·L-1以下,去除效率高达99%以上.本研究为水中重金属离子的去除提供了新的技术选择.     

水溶液中二氧化锰对铀的吸附

用流动色谱法测定了二氧化锰的比表面积及其对铀的吸附等温线，考察了吸附温度、溶液ｐＨ值等因素对二氧化锰吸附铀的影响．结果表明，二氧化锰对铀（Ⅵ）的平衡吸附量随吸附温度的升高而增加．在本文条件下，２５ｍｉｎ可达到吸附平衡，ｐＨ＝６左右平衡吸附量达最大值，吸附模型符合Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ吸附等温式．对其吸附机理进行了讨论．     

不同染料化合物在天然锰矿界面的脱色特性

本文考察了染料化合物在天然锰矿界面脱色特性,并探讨溶液ｐＨ值、环境温度、不 照射及颗粒物浓度和粒径对脱色效果的影响。实验表明,溶液ｐＨ值是影响染料脱色效果的最主要因素,光照对不同染料化合物脱色有不同程度的影响。颗粒物浓度升高及粒径降低有利于染料脱色,温度升高,直接耐晒红Ｆ３Ｂ脱色率提高,将不同温度下,该染料脱色率随时间的变化按一级反应动力学方程模拟,再依据阿累尼乌斯方程,求得直接耐晒红Ｆ３Ｂ在天然