NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿催化剂NH_(3)-SCR脱硝活性及SO_(2)/H_(2)O耐受性能研究

采用球磨、微波焙烧方法制备了不同质量分数NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿NH_(3)-SCR脱硝催化剂。通过BET、SEM-EDS、XRD、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR分析了催化剂脱硝活性及SO_(2)/H_(2)O耐受性能。结果表明:NH_(3)SO_(3)改性使催化剂脱硝活性得到了显著提高,10%NH_(3)SO_(3)改性催化剂在300~350℃脱硝活性可达90%左右。SO_(2)/H_(2)O共同作用可将10%NH_(3)SO_(3)改性催化剂脱硝活性提高至97%,其促进作用保持了良好的稳定性,且具有可逆性。NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿后,催化剂比表面积、酸性位点及强度增加,表面活性物质分散度更高,弱化了尾矿矿物晶型,提高了催化剂吸附能力和氧化还原能力,从而提高催化脱硝活性,同时具备优良的SO_(2)/H_(2)O耐受性。

生物炭及其老化对农田NH_(3)挥发及N_(2)O排放的影响

生物炭具有减缓农田NH_(3)挥发和N_(2)O排放的重要潜力,但在施入环境后常常存在“老化”现象,这为其缓解全球变暖的长期有效性带来了不确定性。为了探明生物炭的长期效应,人工加速模拟了自然界中水分、温度、氧气、土壤矿物质及微生物多种老化因素,结合多元表征手段对比不同老化方式对生物炭性质的影响,利用主成分分析法建立新的生物炭性质综合指标来反映老化强度。再通过大田控制试验,采用原位通气法和静态箱-气相色谱法监测夏玉米生长周期内老化前后生物炭施用对农田NH_(3)挥发和N_(2)O排放的影响,为生物炭的可持续应用提供科学依据。结果表明,老化过程增加了原生物炭(BC)的氧含量、比表面积(SBET)、总孔容(Vt)及含氧官能团数量,降低了灰分、碱性、碳含量、平均孔径及其芳香性,各老化作用强度排序为:氧化老化生物炭(OBC)>矿化老化生物炭(KBC)>微生物老化生物炭(MBC)>干湿循环老化生物炭(WBC)>冻融循环老化生物炭(FBC)>BC。生物炭的添加减少了13.57%-29.50%的NH_(3)挥发量。与BC相比,OBC和KBC分别显著降低了14.71%和9.38%的NH_(3)挥发(P<0.05),MBC降低了3.38%的NH_(3)挥发(P>0.05)。相反,WBC和FBC分别增加了4.55%和2.72%的NH_(3)挥发(P>0.05)。同时,生物炭的添加降低了22.36%-40.43%的N_(2)O排放量。其中,BC减排效果最优,老化作用均削弱了原生物炭对N_(2)O的减排效应。与BC相比,OBC和KBC显著增加了30.34%和26.36%的N_(2)O排放量(P<0.05),MBC、FBC和WBC分别增加了19.96%、18.29%和10.92%的N_(2)O排放量(P>0.05)。综上,不同老化方式会对生物炭的理化性质造成不同改变,进而影响土壤气态氮释放。通过对比不同的老化方式,OBC影响最为显著,其次为KBC,MBC居中,WBC和FBC的影响最弱。

纳米TiO_(2)对NH_(3)-H_(2)O-LiBr工质降膜吸收性能的影响

为了探讨纳米TiO_(2)对三元NH_(3)-H_(2)O-LiBr工质降膜吸收的影响,本文利用数值分析建立了三元工作流体薄膜吸收的连续方程、能量方程和组分质量平衡方程,采用Matlab软件进行编程和计算纳米流体的降膜吸收性能,将其与实验数据进行对比验证,并进一步分析了纳米TiO_(2)质量分数、初始氨浓度、初始温度、冷却水进口温度、吸收压力和下降薄膜管长度对薄膜吸收性能的影响。研究表明:添加纳米TiO_(2)可以增强降膜吸收的传质速率,主要原因为液膜中氨的扩散系数增加。当纳米TiO_(2)质量分数从0%增加到0.1%、0.3%和0.5%时,扩散系数分别增加了3.44倍、6.42倍和11.76倍。此外,增加初始氨浓度、降低初始温度、提高冷却水进口温度或降低吸收压力都可以提高最终溶液的饱和度。

秸秆与生物炭对棉田碱性土壤NH_(3)挥发与N_(2)O排放的影响

为探究秸秆和秸秆生物炭连续添加5 a后对土壤氨(NH_(3))挥发和氧化亚氮(N_(2)O)排放的影响,并确定合理的秸秆还田措施,以降低碱性棉田氮损失。本研究基于等碳量输入,设置秸秆翻埋、秸秆催腐+覆盖还田、秸秆生物炭翻埋和不还田对照共4个处理,氮磷钾肥统一施用。结果表明:秸秆生物炭翻埋下土壤NH_(3)挥发和N_(2)O排放分别较不还田对照显著降低27.3%和56.7%,主要归因于生物炭显著抑制土壤羟胺还原酶与硝酸还原酶活性,增加棉花氮吸收量,也与生物炭自身的强吸附能力有关。而秸秆翻埋、秸秆催腐+覆盖还田分别较对照增加NH3挥发37.2%和21.2%,但减少N2O排放17.1%和38.3%,这两种秸秆还田方式均显著促进土壤有机氮矿化和羟胺还原酶活性,抑制硝酸还原酶活性。冗余分析(RDA)结果表明羟胺还原酶和棉花氮吸收是土壤NH3挥发和N_(2)O排放的主要影响因子,解释率分别为64.8%和20.1%。研究表明,秸秆生物炭翻埋对NH_(3)和N_(2)O减排的综合效果优于秸秆,是碱性棉田土壤值得推荐的氮减排措施。

小鼠^(13)N-NH_(3)·H_(2)O心肌灌注Micro-PET显像中尾静脉注射技术的优化与评估

目的通过自制小鼠尾静脉留置针,为小鼠^(13)N-NH_(3)·H_(2)O心肌灌注显像提供实用、快捷、成功率高的实验工具,并总结归纳出一套流畅、高效的实验流程。方法实验组和对照组分别使用本实验室自制的鼠尾静脉留置针及人外周浅静脉一次性使用静脉留置针(洁瑞26G)为小鼠行尾静脉留置针穿刺,经留置针推注^(13)N-NH_(3)·H_(2)O,配合Micro-PET动态采集,记录图像采集的成功率及图像质量并评价两组注射的优缺点。结果两组实验在穿刺成功率、穿刺时间、药物残留量、图像质量及小鼠尾部放射性药物残留量5方面差异均具有统计学意义(P<0.05)。综合比较,自制留置针制作及操作简便、穿刺成功率高、对鼠尾静脉损伤小,且在图像采集成功率及质量方面均占优势。结论自制鼠尾静脉留置针联合优化的实验流程,能显著提高鼠尾静脉穿刺成功率和图像质量,很好地应用于小鼠^(13)N-NH_(3)·H_(2)O心肌灌注Micro-PET显像中。

NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系隔膜电解铜电化学研究

PCB板(印刷电路板)剪裁铣削渣中含有金属铜和铝,且塑料含量高,采用电化学溶解隔膜电积工艺可以实现铜的剥离并得到高品位阴极铜。该工艺具有流程短、电流效率高、产品纯度高等优点,具有广阔的应用前景,但其电化学机理尚不明确,本文以PCB制造过程中产生的含铜固废作为阳极,采用钛板为阴极,在NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系中采用隔膜电解工艺进行了一系列试验,包括不同铵盐体系、氨/硫酸铵体系中不同电极、氨/硫酸铵体系不同电解液组成的电化学行为曲线以及NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系电沉积铜的控制步骤、成核机理等。结果表明,氨/硫酸铵体系中电积铜的起始还原电位最低,电积时电耗较低,且该体系中氢的析出电位均较负,可避免因析出氢气降低阴极电流效率的副反应;NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系中Cu^(2+)在钛电极表面的电沉积反应为不可逆过程,且为双电子一步转移过程,控制步骤为扩散控制;Cu^(2+)在钛电极上的成核机理接近于瞬时成核。该研究成果可为NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系隔膜电解铜工艺提供理论参考。

催化剂中Rh含量对NH_(3)及N_(2)O生成量影响研究

研究了不同Rh含量的三效催化剂对CO和NO_(x)的起燃性能,并对反应过程中副产物NH_(3)以及N_(2)O的生成规律进行研究。实验通过浸渍法制备得到不同Rh含量的Rh-Pd/Ce_(x)Zr_(1-x)O_(2)+La-Al_(2)O_(3)催化剂,采用一套专用多路固定床连续流动模拟气反应器对其性能进行评价。研究结果表明:不同Rh负载量表现出不同的N_(2)选择性,随着Rh用量的增加NO_(x)的转化性能提升。总体来看,低Rh用量的催化剂产生更多的N_(2)O和NH_(3)副产物,而随着Rh用量的增加其N_(2)选择性也增加。当温度达到400℃时,Rh用量≥0.141 g/L的催化剂基本没有N_(2)O生成,Rh用量≥0.283 g/L基本没有N_(2)O和NH_(3)生成。该研究对于优化三效催化剂中Rh配比以提升N_(2)选择性具有借鉴意义,并对于设计满足未来国Ⅶ排放标准的三效催化剂具有重要的指导意义。

NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O脱水过程及其热力学与动力学性能

通过热重-差热分析仪(TG/DTA)测试了NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O的升温脱水过程,并对其脱水过程进行热力学和动力学分析。结果表明,NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O的脱水过程分为2步,第1次脱去9个水分子,形成NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·3H_(2)O;第2次脱去剩余的3个水分子,形成NH_(4)Al(SO_(4))_(2)。热力学分析NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O脱水过程中,脱落的液态水分子随即气化。动力学分析NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O脱水过程,脱去9个水分子的反应活化能为93.53 kJ/mol,脱去3个水分子的反应活化能为118.7 kJ/mol。

施氮方式与添加脲酶/硝化抑制剂对稻季NH_(3)挥发和N_(2)O排放的影响

【目的】分析施肥方式及添加脲酶/硝化抑制剂对稻田NH3挥发和N_(2)O排放的影响,基于稻田NH_(3)和N_(2)O减排的效果评价优化施肥措施的可行性。【方法】在太湖地区开展为期两年的稻季田间小区试验,供试脲酶抑制剂为N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT),硝化抑制剂为对羟基苯丙酸甲酯(MHPP),用量为施氮量的1%。设置6个处理:1)不施氮肥对照(CK);2)表施尿素N 300 kg/hm^(2)(当地常规施肥,CN);3)表施尿素N 225 kg/hm2(RNB);4)尿素N 225 kg/hm^(2),50%表施,50%深施(RND);5)表施尿素N 225 kg/hm^(2)+NBPT+MHPP(RNB+DI);6)尿素N 225 kg/hm^(2)+NBPT+MHPP,50%表施,50%深施(RND+DI)。每次施肥后两周内,用密闭式抽气法监测稻田NH3挥发,在水稻生育期内用静态箱—气相色谱法监测稻田N2O排放。【结果】1) NH_(3)挥发主要发生在每次施氮后7天内,CN、RNB和RNB+DI处理基肥和分蘖肥施用后的NH3挥发量占总挥发量的86.63%~91.76%;稻季N_(2)O排放峰期主要出现在每次施肥后一周内和中期烤田期。2) RNB比CN处理可减少NH3挥发总量29.69%~39.41%和N_(2)O排放总量13.43%~23.37%。3) RND比RNB处理可减少NH_(3)挥发总量53.50%~72.05%和N2O排放总量16.66%~23.43%。4) RNB+DI比RNB处理可减少NH3挥发总量9.57%~22.27%和N_(2)O排放总量8.77%~15.67%。5) RND+DI比CN处理可减少NH3挥发总量76.89%~82.29%和N_(2)O排放总量37.98%~48.71%。【结论】尿素总氮投入减少25%,50%由撒施改为基肥深施,并添加脲酶/硝化抑制剂,可显著减少稻季NH3挥发和N2O总排放,特别是降低NH3挥发的效果更佳;将这3种措施组合集成的RND+DI处理减排效果最佳。该综合集成措施的实际操作性强,为在水稻生产上推广应用提供了技术支撑。

生物炭配施硝化抑制剂降低稻田土壤NH_(3)和N_(2)O排放的微生物机制

【目的】研究生物炭和硝化抑制剂对稻田土壤主要活性氮气体(NH_(3)和N_(2)O)排放的影响及机制,以提升施用生物炭与硝化抑制剂的减排效果。【方法】采集浙江典型水稻土进行盆栽试验。试验设置5个处理:不施氮肥(N0)、仅施尿素(Urea)、尿素配施硝化抑制剂(DMPP)、尿素配施生物炭(BC)、尿素配施硝化抑制剂和生物炭(BCDM)。从水稻插秧后开始,利用密闭箱−气相色谱法和Drage-Tube法分别监测土壤N_(2)O及NH_(3)排放,在基肥、分蘖肥和穗肥后,取田面水和渗漏水样,测定无机氮浓度。在水稻收获后,采集鲜土提取土壤微生物DNA,利用qPCR技术分析测定氨氧化细菌(AOB)、氨氧化古菌(AOA)的amoA以及氧化亚氮还原酶nosZ的基因拷贝数。【结果】施基肥后,各处理没有显著提升田面水中的NH_(4)^(+)-N浓度;追施分蘖肥和穗肥后,BC和DMPP处理显著提升田面水NH_(4)^(+)-N浓度,最高达35.4 mg/L;BCDM及DMPP处理分别降低田面水NO_(3)^(−)-N浓度达80.0%及56.9%。与Urea处理相比,BC和DMPP单施或配施均显著降低田面水累计氮损失量,降幅最大为95.6%(BCDM)。Urea处理20和40 cm深度土层的累积渗漏氮损失量为N 3.67 kg/hm^(2),BC、BCDM及DMPP处理分别降低了累积渗漏氮损失量16.5%、27.9%及37.4%。与Urea处理相比,BC、DMPP和BCDM处理分别显著降低N_(2)O累积排放量约31.5%、64.0%和57.6%;施加DMPP使氨累积排放量显著增加了10.5%,而BC与DMPP配施或BC单独施用降低了氨累积排放,降幅分别为25.2%和21.6%。水稻生育期内,BC、BCDM、DMPP、N0和Urea处理由氨排放带来的N_(2)O间接排放对N_(2)O总排放的贡献率分别为83.9%、90.2%、90.5%、52.9%和82.0%。qPCR结果显示,与Urea处理相比,BC、DMPP和BCDM处理土壤AOA的amoA基因拷贝数较Urea处理增加48.0%~73.4%,AOB的基因拷贝数降低了62.7%~195.6%(P<0.05)。DMPP和BCDM处理nosZ基因拷贝数较Urea处理分别增加了3.7%和14.8%。【结论】生物炭和DMPP与尿素同时基施可显著降低土壤amoA-AOB基因拷贝数,减缓土壤铵离子的硝化过程,从而降低NO_(3)^(−)-N浓度,减少稻田田面水、渗漏水中的无机氮浓度;增加N_(2)O还原酶nosZ基因拷贝数,促进N_(2)O还原能力,降低N_(2)O(N_(2)O直接排放和NH_(3)带来的间接排放)总排放量32.2%,是同时有效减少N_(2)O排放和氨挥发的有效措施。

不同硝化抑制剂对稻季N_(2)O排放、NH_(3)挥发和水稻产量的影响

为了筛选出水稻生产中应用效果更佳的硝化抑制剂,在太湖地区开展水稻季田间小区试验,尿素中分别添加化学合成硝化抑制剂2-氯-6-三氯甲基吡啶(CP)和3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)以及生物硝化抑制剂对羟基苯丙酸甲酯(MHPP),探讨3种不同硝化抑制剂对水稻季N_(2)O排放、NH_(3)挥发、水稻产量和氮肥利用率的影响。结果表明,与单施尿素处理相比,尿素添加3种硝化抑制剂能显著减少N_(2)O排放总量,抑制效果表现为DMPP(31.71%)>MHPP(30.40%)>CP(27.83%),不同硝化抑制剂间减排效果无显著差异;添加硝化抑制剂均显著增加了NH_(3)挥发总量,促进作用表现为CP(58.7%)>DMPP(40.3%)>MHPP(25.3%),不同硝化抑制剂间差异显著;添加硝化抑制剂的增产幅度为MHPP(4.9%)>CP(3.3%)>DMPP(1.1%),不同硝化抑制剂间无显著差异;氮肥表观利用率显著增加,表现为MHPP(15.7%)>CP(13.8%)>DMPP(10.9%),但不同硝化抑制剂间无显著差异;综合考虑活性气态氮损失量和水稻产量,3种硝化抑制剂相比单施尿素均显著增加了单位产量活性气态氮排放强度,增加幅度表现为CP(50.3%)>DMPP(35.0%)>MHPP(17.8%),CP显著高于DMPP和MHPP。综合比较,生物硝化抑制剂MHPP在水稻生产中增效减排的作用优于化学合成硝化抑制剂CP和DMPP,但在生产应用中要与其他NH_(3)挥发减排措施相结合,更好地发挥其增效减排潜力,推动农业绿色可持续发展。

Cu/CeO_(2)上可见光辅助热催化合成NH_(3):H_(2)O存在下NO通过CO还原的途径

NH_(3)不仅是关键的工业化学原料,而且是未来可再生能源的无碳燃料和可运输的载体.目前,工业合成NH_(3)仍然以传统的Haber-Bosch反应为主,需要300-500°C的高温和20-30 MPa的压力.为克服这些缺点,研究者设计了NO-CO-H_(2)O反应体系.在该反应中,通过有毒气体CO在H_(2)O存在的条件下将NO还原成NH_(3),这是一种近乎理想的生产NH_(3)的方法.目前,已经报道了Pt/Al2O_(3)在NO-CO-H_(2)O反应中具有较高的NH_(3)选择性,但反应温度(400°C)仍然较高,不利于实际应用.因此,在低温条件下引入光照,通过光辅助热催化NO-CO-H_(2)O反应来获得NH_(3)产品,是一种极具发展潜力的方法.研究人员通过密度泛函理论(DFT)研究发现,Cu在NO还原反应中具有很高的活性和NH_(3)选择性,且Cu在水煤气(CO+H_(2)O)变换反应中具有较高的活性.CeO_(2)具有丰富氧空位同时能充当碳酸盐的储存位点,还可以起到稳定分散铜的作用.因此,本文将具有局域表面等离子体共振(LSPR)效应的金属Cu负载在具有氧空位的棒状CeO_(2)上形成Cu/CeO_(2)纳米复合材料,并研究了其催化NO-CO-H_(2)O反应性能.结果表明,Cu/CeO_(2)不仅在100-270°C下表现出较好的CO和NO去除效率,且可以选择性地催化还原NO为NH_(3).其中,5%Cu/CeO_(2)表现出最优催化活性,210°C时NO转化率为94.4%和NH_(3)选择性为66.5%.在相同温度下,可见光可以进一步提高NO转化率(97.7%)和NH_(3)选择性(69.1%).通过对NO-CO-H_(2)O反应进行分步活性测试,发现该反应的主要过程由水煤气变化反应生成活性H^(*)及其进一步与NO发生选择性催化还原反应两部分组成.准原位电子顺磁共振、原位漫反射傅立叶变换红外光谱和密度泛函理论计算表明,在Cu/CeO_(2)上NO-CO-H_(2)O的反应机理是CO首先与H_(2)O反应形成HCO_(3)^(*)中间物,然后分解成CO_(2)和活性H^(*),最后NO与活性H^(*)反应产生NH_(3).而可见光诱导Cu的LSPR效应能有效地将催化剂的光吸收范围拓宽至可见光,同时其产生的热电子能有效提高催化剂表面电子密度,从而促进了HCO_(3)^(*)分解为CO_(2)和活性H^(*);另外,在CeO_(2)上再生了氧空位(H_(2)O的活化点),进而增加了NH_(3)产量.综上,本文提供了一种在温和条件下合成NH_(3)的可行性方法,能为合成NH_(3)工艺提供一种新途径.

果园N_(2)O排放与NH_(3)挥发监测方法研究

为准确估算果园N_(2)O排放与NH_(3)挥发量,合理选用监测方法,试验以河北苹果园、葡萄园为研究对象,开展了土壤N_(2)O排放和NH_(3)挥发监测方法的探索,并分析采样方式、吸收液种类对监测结果的影响。结果表明:施肥区与非施肥区N_(2)O排放累积量具有显著性差异;滴灌管下不同位置N_(2)O排放差异很小。土壤N_(2)O排放速率在上午9:00前后测定的结果与日均排放速率差异最小。尺寸较大的方形静态箱对N_(2)O排放速率测定结果更准确,且变异系数更低;土壤N_(2)O排放速率与采样间隔时间呈负相关。间歇式通气法与磷酸甘油—双海绵通气法进行NH_(3)挥发监测结果均较为准确;间歇式通气法使用H3BO3作为吸收液对NH_(3)挥发量较大的监测结果良好,但对挥发量较低的情况误差较大;采用H_(2)SO_(4)吸收液时与磷酸甘油—双海绵通气法一致性较好,在NH_(3)挥发速率较低时灵敏度较高。磷酸甘油—双海绵通气法在使用2.00 cm厚度海绵时变异系数最低,能较好反应真实NH_(3)挥发速率。此结果为提高果园土壤N_(2)O排放与NH_(3)挥发采样监测精确度提供一定参考。

氰氨化钙与生物炭配施对设施菜地土壤N_(2)O、NH_(3)排放的影响

为了探索施用氰氨化钙(石灰氮)设施菜地土壤N_(2)O和NH_(3)的协同减排技术,本研究通过室内模拟试验,采用静态箱法和动态箱法测定了氰氨化钙(LN)、氰氨化钙+酸性生物炭(LN+MB)、氰氨化钙+中性生物炭(LN+WB)、氰氨化钙+碱性生物炭(LN+AB)4个处理N_(2)O和NH_(3)的排放量与排放特征。结果表明:与单施氰氨化钙相比,配施酸性和碱性生物炭使土壤N_(2)O累积排放量分别降低了66.70%和55.45%。配施3种生物炭均使土壤NH_(3)累积挥发量降低,降幅为7.26%~59.61%,另外提高土壤NO3--N含量8.05%~23.57%,降低土壤NH_(4)^(+)-N含量19.00%~43.12%。配施酸性生物炭对土壤N_(2)O、NH_(3)联合减排效果最佳,土壤N_(2)O、NH_(3)和GHG比单施氰氨化钙分别降低了66.70%、59.61%和64.55%。

GdPO_(4)·nH_(2)O∶Eu^(3+)发光粉的水热合成及发光性能研究

采用水热法制备系列GdPO_(4)·nH_(2)O∶Eu^(3+)发光粉,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱等分析方法对样品的结构、形貌和发光性能进行表征。研究了初始溶液pH、水热反应温度和反应时间等对发光粉的结构和发光性能的影响。XRD和SEM分析结果表明,合成的样品均为六方结构的GdPO_(4)·nH_(2)O,发光粉均为棒状形貌。pH对GdPO_(4)·H_(2)O∶Eu^(3+)的结构和形貌有一定影响。激发光谱研究结果表明,激发带主要来自于Eu-O的电荷迁移带,发射光谱的主发射峰来自于~5D_0→^(7)F_(1)磁偶极跃迁。不同pH条件下合成的样品,由于Eu^(3+)离子周围局域环境的不同而导致电荷迁移带和发射峰相对强度有所不同。水热反应温度和时间也影响Eu^(3+)离子的周围局域环境。

同铁不同性:FeSO_(4)·7H_(2)O和(NH_(4))_(2)Fe(SO_(4))_(2)·6H_(2)O——硫酸亚铁铵制备的改进实验

以经典的硫酸亚铁铵的制备实验为基础,将其从一个简单的任务式制备实验,改进成集原理探究、高效制备、开放设计、趣味观察于一身的全面完善的综合开放性实验:原理上引入FeSO_(4)·7H_(2)O和(NH_(4))_(2)Fe(SO_(4))_(2)·6H_(2)O的单晶结构,内容上新增硫酸亚铁与硫酸亚铁铵在晶态下对空气稳定性的研究,同时设计了实验人工“晶体雪”、“透明奶皮”与实验室“绿宝石”的制作等趣味实验,并引入显微镜技术对所得晶体形态进行对比观察。本改进实验优化了学时分配,丰富了教学内容,拓宽了实验维度,通过对比法加深了学生对实验原理和专业知识的理解,达到提高学生的创新意识、实验操作能力、结果分析能力和综合能力的目的。

NH_3-NH_4Cl-H_2O体系浸出低品位氧化锌矿制取电锌

对NH_3-NH_4Cl-H_2O体系采用浸出法直接从低品位氧化锌矿提取锌,锌以锌氨配合物形式进入浸出液,浸出液中的As,Sb,Fe,SO_4^(2-)和CO_3^(2-)等杂质通过净化脱除.在最优浸出条件下,锌浸出率为88.9%;浸出液中As,Sb,Fe浓度可降至0.25 mg/L;CaCl_2,BaCl_2可将CO_3^(2-)和SO_4^(2-)几乎除尽,其他杂质元素含量也极低,浸出液经锌粉1次净化除杂后进行电积制取电锌.电锌中Zn的质量分数达99.999%,杂质含量极低,其中Fe的质量分数仅为0.00005%;电流效率高达96.35%,直流电耗为2502kW·h;电解废液经补充氨后返回浸出.

Sm掺杂对Fe_(2)O_(3)催化剂NH_(3)-SCR反应活性及抗水抗硫性作用

氮氧化物(NO_(x))是主要的环境污染物之一,会造成酸雨、光化学烟雾和温室效应等环境问题.氨选择性催化还原(NH_(3)-SCR)技术是目前控制NO_(x)排放的最有效技术.其中,Fe_(2)O_(3)催化剂因其良好的抗硫性和低廉的成本而受到广泛关注,有望用作NO_(x)消除催化剂,但是它的低温还原性差、脱硝效率低等缺点限制了其应用.近期研究表明,钐掺杂金属氧化物可以调节其表面酸碱性及氧化还原性,可有效提高氧化物催化剂的脱硝效率和抗水抗硫性能.因此,将铁、钐二者优势结合,为合成一种低温、高效、环境友好型脱硝催化剂提供了可能.本文通过柠檬酸辅助的溶胶凝胶法合成了一系列钐均匀掺杂入Fe_(2)O_(3)纳米颗粒的复合氧化物脱硝催化剂,采用X射线光电子能谱(XPS),氢气程序升温还原(H2-TPR),氨气程序升温脱附(NH_(3)-TPD)以及原位漫反射红外光谱(in situ DRIFTS)等方法研究了钐的掺杂对铁基催化剂脱硝效率和抗水抗硫性的影响,旨在揭示催化剂表面物理化学性质和催化活性之间的关系.通过活性测试发现,钐的掺杂可以使Fe_(0.94)Sm_(0.06)O_(x)催化剂在175‒325℃时实现>95%的脱硝效率和>93%的N2选择性.动力学测试研究表明,当基于催化剂的比表面积计算时,Fe_(0.94)Sm_(0.06)O_(x)催化剂的脱硝效率是纯Fe_(2)O_(3)催化剂的11倍;基于质量计算时则为37倍.此外,250℃时抗水抗硫测试结果显示,Fe_(0.94)Sm_(0.06)O_(x)催化剂可以在通入200×10^(-6)SO_(2)+5 vol%H_(2)O,空速为90000 h^(-1)时脱硝效率保持83%达168小时,并且在切断H_(2)O和SO_(2)后,该催化剂的脱硝效率可以很快完全恢复.XPS和H2-TPR结果表明,钐的掺杂使Fe_(0.94)Sm_(0.06)O_(x)催化剂的表面产生了大量的表面吸附氧,从而促进了NO的氧化以及快速NH_(3)-SCR反应的进行.NH_(3)-TPD与原位DRIFTS结果表明,钐的掺杂增强了催化剂的表面酸性,有效地提高了NH_(3)的吸附和活化能力,进而提高了催化剂的脱硝效率.另外,钐的掺杂还可以促使NH_(4)HSO_(4)在Fe_(0.94)Sm_(0.06)O_(x)催化剂表面较低温度下的分解,从而使催化剂具有很好的抗水抗硫性能.

NH_(3)·H_(2)O污染桂林红黏土的微观结构演化

为了探究碱污染红黏土微观结构演化规律,利用桂林地区氨水(NH_(3)·H_(2)O)污染红黏土的扫描电镜图像来研究在不同浓度(0、4.5%、9.0%、13.5%、18.0%)、不同时间效应(0、1、7、14 d)下,污染红黏土的微观结构图像的变化特征,利用MATLAB软件处理图像,统计分析NH_(3)·H_(2)O污染红黏土微观结构参数(孔隙率、孔隙个数、孔隙平均面积和孔隙分形维数)的变化。试验研究结果表明:同一组试件,随着氨水浓度的递增,土颗粒表面变化过程由表面细腻平整光滑、土颗粒间孔隙少、团粒体结构较致密、多为片状或叠片状→表面依次变得粗糙不规则、孔隙增大、有少量的粒状体出现→逐渐递变为团粒体结构疏松、孔隙扩散、出现粒状架空结构。究其原因可知,氨水溶液的浸入在红黏土矿物的微孔隙、表面和层间产生聚集、沉淀、腐蚀等系列物理化学作用,使土颗粒间原本起到胶结固化作用的物质被消耗,原生的土体结构发生破坏,土颗粒间的孔隙增大结构松散,压缩空间增大,稳定性下降。

基施控释氮肥提高华北露地大白菜产量并减少土壤NH_(3)和N_(2)O排放

【目的】控制土壤氮素气态损失是提升菜地氮肥利用和环境效益的一个重要措施。在滴灌条件下,研究控释氮肥一次性基施和减少氮肥投入对华北地区大白菜土壤NH_(3)和N_(2)O排放及其经济效益的影响,为华北地区大白菜生产提供最优氮肥管理方案。【方法】在河北赵县设置田间小区试验,4个处理分别为:不施氮(CK);常规施氮(施用尿素,总施氮量为N 400 kg/hm^(2),基施氮∶追肥氮=4∶6,U);优化施氮(在常规施氮的基础上减氮10%,总施氮量为N 360 kg/hm^(2),基施氮∶追肥氮=4∶6,90U);控释氮肥一次性基施(减氮10%,总施氮量为N 360 kg/hm^(2),90CRU)。采用通气法和密闭式静态箱–气相色谱法,分析了不同处理下土壤NH_(3)和N_(2)O排放动态变化及大白菜产量和氮素吸收的差异。【结果】U、90U处理基肥期土壤NH_(3)排放峰出现在基施后3~6天,追肥后峰值出现在施肥后3~5天,而90CRU处理峰值延迟到基施后9~11天出现,且其峰值显著降低。与U处理相比,整个生育期90U处理土壤NH_(3)排放通量和总量分别降低了11.0%和10.4%,而90CRU处理其排放通量和总量分别显著降低了46.9%和27.6%(P<0.05)。U、90U处理基肥期土壤N_(2)O排放峰值出现在基施后7~9天,追肥后峰值出现在4~6天,而90CRU处理峰值出现在基施后14~17天,其峰值显著降低。施氮处理基肥期NH_(3)和N_(2)O排放峰值均高于追肥后。与U处理相比,90U处理土壤N_(2)O排放通量和总量分别降低了11.1%和8.8%,90CRU处理其排放通量和总量分别显著降低了50.5%和23.2%(P<0.05)。与U处理相比,90CRU处理大白菜氮素利用率提高了5.7个百分点,产量和净经济效益分别增加了7.8%和8.0%,但差异不显著。相关分析表明,土壤温度和湿度与NH_(3)和N_(2)O排放通量成线性正相关关系,由于基肥期土壤温度和湿度高于追肥期,因此基肥期NH_(3)和N_(2)O排放通量高于追肥期。土壤脲酶活性与NH_(3)排放通量间呈线性正相关关系,90CRU处理通过降低其活性而显著降低了NH_(3)排放通量;土壤NO3–^(-)N含量和功能基因AOB-amoA和nirK数量与N_(2)O排放通量呈线性正相关关系,90CRU处理通过降低上述指标而显著降低了N_(2)O排放通量。【结论】控释氮肥一次性基施在减少氮肥和劳动力投入、提高大白菜产量、经济效益与降低土壤NH_(3)和N_(2)O排放通量方面起到积极作用,为华北地区秋季大白菜种植提供了有效的氮肥管理方式。