纳米腐植酸对镉离子的吸附热力学及动力学

研究了采用碱溶酸析法配加高剪切技术制备的纳米腐植酸对重金属镉离子的吸附性能,用原子力显微镜（AFM）、红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、比表面积测试仪（BET）等对纳米腐植酸进行表征,绘制了静态平衡吸附等温线及吸附动力学曲线。实验结果表明：吸附剂纳米腐植酸对镉离子的吸附较符合Freundlich模型,在288-308 K温度下,吸附焓变？H=24.22 k J？mol？1,表明吸附是吸热过程,吸附动力学符合HO二级吸附速率方程,反应的表观活化能Ea=25.58 k J？mol？1,表明纳米腐植酸对重金属离子的吸附是化学反应控制,而非扩散所控。吸附剂纳米腐植酸解吸再生循环使用5次后,Cd2＋的吸附容量仅减少18.9%,说明该吸附剂具有较好的解吸再生性能。

超声作用联合纳米腐植酸处理苯酚废水

采用静态吸附法研究了超声联合纳米腐植酸处理苯酚废水;用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、比表面积测试仪(BET)对纳米腐植酸的粒径大小、形貌、比表面积及孔径等进行表征,结果表明:纳米腐植酸粒度分布均匀,平均粒径为50 nm,比表面积为110.31 m2/g,孔径为6.56 nm;考察了苯酚初始浓度、纳米腐植酸用量、超声声强及频率等因素对纳米腐植酸和超声作用协同处理苯酚废水的最佳工艺条件。实验结果表明:超声频率为20 kHz,超声声强0.2 W/cm2,苯酚初始质量浓度为100 mg/L,pH值为6.0,溶液体积100 mL,吸附温度40℃,吸附时间120min,纳米腐植酸用量为40 g/L的条件下,纳米腐植酸与超声作用协同处理苯酚废水吸附率可以达到95.7%;吸附剂纳米腐植酸对苯酚的吸附主要受颗粒内扩散所控,其再生循环使用5次后,苯酚的吸附容量仅减少18.9%。

响应面分析法优化纳米腐植酸制备工艺研究

纳米腐植酸粉体是一种无毒、抗菌且对重金属离子有螯合和络合的多功能材料。在前期单因素实验基础上,以纳米腐植酸产率为考察指标,利用响应面分析法对碱溶酸析沉淀法配加高剪切技术制备纳米腐植酸的工艺参数进行优化;结果表明,制备纳米腐植酸最优工艺条件:反应时间为3.0 h,反应温度为51.2℃,晶粒调整剂用量为249 mg/L,固液比为9.2∶1,氨水质量分数为12.60%,剪切速率为2 800 r/min,p H=2.5;在此条件下纳米腐植酸产率为95.3%,相比正交实验下收率提高6.9%;拟合出响应值与因子间的方程模型,且氨水浓度和反应温度对纳米腐植酸产率的影响最大。

多功能纳米腐植酸的制备及抗菌性能研究

以风化煤为原料,Z17与ZS复配作晶粒调整剂,采用碱溶酸析沉淀法配加高剪切方式,制备了具有平均粒径60nm、分布均匀的纳米腐植酸。对影响制备的因素:pH值、剪切速度、晶粒调整剂用量和陈化时间进行优化研究,得出最优化工艺条件:用A17+ZS作晶粒调整剂、pH=2.5、剪切转速为2500r·min-1、陈化时间3.5h。用扫描电镜(SEM)、凝胶色谱分析仪(GPC)及比表面积分析仪(BET)对产物的粒径、形貌、分子量大小、比表面积及孔径进行表征;同时以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为菌株,采用三角瓶震荡试验法,对普通腐植酸和纳米腐植酸的抗菌性能进行研究。结果表明:纳米腐植酸对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的抗菌率分别为99.1%和98.6%。

纳米腐植酸基复合树脂的制备及其对Ni^(2+)和Cd^(2+)的吸附

采用水溶液聚合法,以丙烯酸、丙烯酰胺及改性蒙脱土为原料,纳米腐植酸为基体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过二硫酸钾为引发剂,制备了丙烯酸-蒙脱土-丙烯酰胺/纳米腐植酸复合树脂(简称复合树脂)。考察了溶液pH、吸附时间、吸附温度、初始离子浓度等因素对复合树脂分别吸附Ni^(2+)和Cd^(2+)的影响。实验结果表明:在吸附温度35℃、吸附时间90 min、溶液pH为7、初始Ni^(2+)和Cd^(2+)的浓度分别为0.02 mol/L、复合树脂加入量16.7 g/L的条件下,Ni^(2+)和Cd^(2+)的吸附量分别为383.02 mg/g和359.27 mg/g;复合树脂吸附Ni^(2+)和Cd^(2+)的吸附等温线均满足Langmuir等温吸附方程;吸附过程均符合准二级动力学方程;复合树脂重复使用6次,其对Ni^(2+)和Cd^(2+)的吸附量分别降低了17.1%和9.3%。

改性蒙脱土/纳米腐植酸复合材料制备及其对苯胺吸附性能的研究

以纳米腐植酸和改性蒙脱土为原材料,通过冷冻干燥法制备了改性蒙脱土/纳米腐植酸复合型吸附材料。采用红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及热重分析(TG)等手段对其化学结构、物相组分、微观形貌及热稳定性进行表征,利用静态吸附实验对其吸附苯胺的工艺条件、热力学及动力学进行系统研究。结果表明:复合材料官能团增多,反应活性增强,晶型结构变化不大,层间距增大,表面粗糙且多孔,热稳定性好;适宜的吸附条件为:纳米腐植酸/改性蒙脱土用量0.06g/L,pH=2.14,吸附时间480min;吸附量及去除率分别为0.635mmol/g及71.6%;对苯胺吸附遵循单分子吸附的Langmuir模型,吸附过程自发且吸热增熵,吸附动力学符合准二级动力学方程。

纳米腐植酸/丙烯酸-丙烯酰胺-蒙脱土复合型树脂的制备与表征

以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过二硫酸钾为引发剂,丙烯酸、丙烯酰胺、纳米腐植酸及改性蒙脱土为原料,采用水溶液聚合法制备了丙烯酸-丙烯酰胺/纳米腐植酸基复合型树脂。通过单因素及正交实验系统考察了单体比(质量比)、纳米腐植酸用量、反应温度等因素对复合型树脂吸液倍率的影响。最适宜制备工艺条件为:单体比3∶7,纳米腐植酸用量为15%,反应温度65℃,中和度80%,交联剂0.05%,引发剂1.0%,所制备的复合型树脂吸水和吸盐倍率分别为998.90 g/g及102.59 g/g。用FT-IR,SEM及TG-DSC等对产物进行表征,结果表明:纳米腐植酸与丙烯酰胺发生接枝反应,产生了醚键;其表面结构疏松且粗糙,呈现较多孔洞、空隙及凹坑;热稳定性较好。

298K、303K及308K下纳米腐植酸在尿素水溶液中的相平衡

生产纳米腐植酸增值尿素过程中,纳米腐植酸在尿素水溶液中溶解度数据尤为重要。采用等温溶解平衡法研究了纳米腐植酸在298、303及308 K尿素水溶液中溶解度及密度数据;按照相平衡数据绘制相应的相图。湿渣法和X-射线粉末衍射法(XRD)相结合方法对平衡固相组成鉴定。实验结果表明:该三元固液相体系相图存在4个相区,分别为纳米腐植酸及尿素纯固相结晶区,纳米腐植酸与尿素共结晶区和未饱和液相区,1个共饱和点,且该体系为简单共饱和型,无固溶体形成。该三元体系308 K与298 K、303 K相图相比,308 K时未饱和液相区增大,纳米腐植酸-尿素共结晶区减小。298、303和308 K下,其相应共饱和点处密度最大值分别为1.2145、1.2333及1.2502 g?cm?3。

纳米腐植酸缓释肥氮素运移的元胞机模拟

为研究纳米腐植酸类肥氮素释放特性,以元胞自动机为模拟工具,肥料养分扩散的离散性为理论基础,系统进行了纳米腐植酸缓释肥中氮素在土壤中运移的动态可视化模拟.研究结果表明:元胞自动机模拟的纳米腐植酸肥中氮素释放规律与所选取的两种包膜肥料于25℃下氮素释放特性基本一致,为肥料中氮素释放特性研究提供了有效模拟手段.

腐植酸负载纳米零价铁对镉污染农田水稻籽粒代谢的影响

为探究腐植酸负载纳米零价铁(nZVI@HA)对镉(Cd)污染修复过程中水稻籽粒营养物质合成过程的影响,本研究采用吸附络合-液相还原法制备了一种nZVI@HA材料,同时开展水稻盆栽实验,利用电感耦合等离子体质谱及超高效液相色谱质谱技术,比较研究了nZVI@HA、纳米零价铁(nZVI)、腐植酸(HA)及nZVI与HA联合处理对Cd污染修复过程中水稻产量、籽粒中Cd含量及籽粒代谢物质组成的影响。结果表明:3组含Fe^(0)处理均可提升水稻产量、降低水稻籽粒Cd的赋存水平。尤其是在nZVI@HA作用下,水稻产量显著提升至空白组的188%、籽粒Cd含量降至0.155 mg·kg^(-1),低于我国大米Cd限量标准(0.2 mg·kg^(-1),GB 2762—2022)。代谢组学分析显示,各含Fe^(0)处理均可显著促进水稻籽粒倍他林生物合成及精氨酸和脯氨酸代谢(P<0.05且VIP>1);同时Cd污染修复过程中,水稻籽粒还可通过丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,核苷酸代谢,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢,及甘油磷脂代谢特异性响应nZVI@HA处理。研究表明,nZVI@HA可特异性作用于水稻籽粒代谢过程,提升水稻抗性及产量。

纳米二氧化钛/腐植酸对泰乐菌素的吸附特性

为了研究不同来源的腐植酸(HA)/纳米二氧化钛(nmTiO2)复合物对典型抗生素环境行为的影响,采用批量平衡振荡法,分别考察了吸附等温线、离子强度以及pH值对纳米二氧化钛/HA吸附泰乐菌素(TYL)的影响。结果表明:TYL在TiO2/不同来源的HA复合物上的吸附容量不同,顺序为,BZ/TiO2>DC/TiO2>NT/TiO2>DN/TiO2,添加腐植酸后,吸附容量明显增加,离子交换可能是泰乐菌素在HA/TiO2复合物上吸附的主要机理;随着pH值的升高,吸附容量逐渐增大;而随着离子强度的增加,吸附容容量显示减小。这意味着纳米二氧化钛进入环境后,随着环境条件的改变,其对抗生素的吸附能力也将发生改变,进而对抗生素在水环境中的迁移造成影响。

腐植酸对水培冰草生长及其品质的影响

为探明营养液中添加不同腐植酸对水培冰草产量及品质的影响,为其在叶菜水培生产中的高效应用提供理论依据,选用非洲冰草为研究对象,以霍格兰营养液为基础溶液进行水培试验,共设置7个处理,以不添加腐植酸为对照(CK)、分别添加50mg·L^(-1)腐植酸(HA1)、100mg·L^(-1)腐植酸(HA2)、200mg·L^(-1)腐植酸(HA3)、50 mg·L^(-1)纳米腐植酸(NHA1)、100 mg·L^(-1)纳米腐植酸(NHA2)和200 mg·L^(-1)纳米腐植酸(NHA3),测量冰草地上部及根系生长指标,检测冰草叶片红外光谱特征、品质及氮磷钾含量。结果表明:在试验浓度下添加腐植酸和纳米腐植酸均可促进冰草生长发育,并随着添加浓度的升高呈现先增后减趋势,其中NHA1效果最佳,较CK显著增加冰草地上部鲜重76.96%、地上部干重185.76%、根系长度42.79%及维C含量46.4%,且显著降低硝酸盐含量45.7%;较CK显著提高氮、磷、钾吸收率19.6%、39.2%及18.3%,其次为HA2处理。各处理的冰草叶片FTIR光谱在3 280、2 920、1 630、1 380、1 300和1 020 cm;波数附近的透射率均低于对照,表明腐植酸尤其是纳米腐植酸能够增加冰草叶片中的糖类、酯类、蛋白质、氨基酸类和核酸等物质的含量,其中以NHA1处理最为显著。综上所述,营养液中添加适宜浓度的腐植酸能显著促进水培冰草地上部及根系的生长,改善冰草品质,促进养分吸收,提高冰草产量,纳米腐植酸的促进作用大于相同浓度的普通腐植酸,可为实际生产提供参考。