高温预处理联合生物炭对猪粪堆肥中抗生素消减和重金属钝化的促进作用

堆肥过程中抗生素和重金属等有毒有害物质的阻控是有机肥品质提升和安全利用的重要前提。本研究采用高温预处理联合生物炭堆肥技术,系统分析了猪粪堆肥腐熟效果、抗生素消减规律和重金属钝化作用。结果发现,高温预处理联合生物炭堆肥明显加速了猪粪腐熟进程,腐熟时间最多可缩短13.6 d;腐殖化程度显著提升,腐植酸含量提高13.5%,胡富比提高了0.96倍;高温预处理联合生物炭堆肥可实现抗生素的高效降解,在堆肥14 d后四环素类抗生素去除率达100.0%,28 d后喹诺酮类抗生素去除率达100.0%,磺胺类抗生素去除率达99.0%,比其他处理缩短了14~28 d;高温预处理联合生物炭堆肥可有效钝化猪粪中的重金属,Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As和Ni的钝化率最高分别为53.8%、51.6%、48.3%、35.8%、55.0%、53.8%和58.9%,比其他处理提高0.9~19.4个百分点。研究表明,高温预处理(90℃,4 h)联合生物炭(10%)堆肥可明显加快猪粪的腐熟,有效降低其中典型抗生素含量,并提高重金属的钝化率。

近十年国内外土壤重金属钝化改性材料研究的文献计量分析

为了解土壤重金属钝化改性材料的研发状况并促进其发展,通过CNKI和Web of Science数据库,对2011~2020年国内外土壤重金属钝化改性材料的文献进行检索,从年度发文量、主要发文国家、发文类型、Top10高被引论文和发文量Top10期刊等方面进行计量分析。结果表明,国内外土壤重金属钝化改性材料的相关文献年发文量自2017年开始快速增加,我国在该领域发文量最高,但均篇被引频次较低;我国研究较多的改性材料主要为生物炭、纳米零价铁和壳聚糖等,改性方法主要为铁基改性、巯基改性、羟基改性等;研究论文主要发表在Environmental Science and Pollution Research,Journal of Hazardous Materials,Chemical Engineering Journal等国外期刊以及《农业环境科学学报》、《环境科学》和《环境污染与防治》等国内期刊;土壤重金属主要钝化对象是镉、铅、铬等;国内发文量前10的基金中,国家基金占比超90%。据此,提出我国土壤重金属钝化改性材料存在问题及今后发展方向。

金属钝化现象的电子理论研究

本文提出导致金属钝化的本质原因是在金属表面形成起保护作用的平衡电层,并使表面的电化学电位升高,从而抑制了金属离子水化过程的进行。

不同粒径生物质炭对土壤重金属钝化及细菌群落的影响

为探讨不同粒径生物质炭对土壤重金属钝化及细菌群落的影响。本研究对海鲜菇和秀珍菇废菌棒生物质炭进行不同粒径(粗:1—2 mm、中0.5—1 mm、细<0.5 mm)处理,向污染矿山土壤中分别加入质量分数为0%和2%不同粒径生物质炭,恒温培养120 d,分析不同处理对土壤pH、速效养分、有效态重金属、酶活性、细菌群落结构和多样性的影响。结果显示,与对照相比,不同粒径生物质炭处理均能提高土壤pH、速效氮、有效磷和有效钾含量,增强了脲酶、蛋白酶、转化酶活性,提升了土壤细菌群落Chao1和ACE指数,并提高了Kribbella、Streptomyces、Paenarthrobacter、Micromonospora、Bradyrhizobium等16个优势有益菌属的相对丰度,且以上指标均以细粒径生物质炭的提升效果为最佳。不同粒径生物质炭有效降低TCLP提取态Cd(12.1%—24.8%)、Zn(8.3%—31.4%)、Pb(32.9%—53.7%)的质量分数,且粒径越小钝化作用越好。综上,废菌棒生物质炭可以有效改良土壤酸性,降低有效态重金属,提高土壤速效养分和土壤酶活性,提高细菌多样性和有益菌群,且细粒径生物质炭的改良效果优于粗粒径。研究结果可为重金属污染土壤的修复改良提供理论支持。

金属钝化现象探究

如果在室温时试验铁片在硝酸中的反应速率以及和硝酸浓度的关系，我们将会发现铁的反应速率，最初是随硝酸浓度增大而增大的。当硝酸浓度增加到30％-40％时，溶解度达到最大值，若继续增大硝酸的浓度（〉40%），铁的溶解度却突然成万倍下降，并使表面处于一种特殊的状态。这时即使把它转移到硫酸中去，也不会再受到酸的浸蚀。也就是说当硝酸增大到一定程度时，它的反应速率迅速减小，继续增大浓度时，它的反应速率更小，最后不再起反应，即铁变得“稳定”了，或者像一般说的，铁发生“钝化”了。除了铁之外，其他一些金属也可以发生钝化。例如，Cr、Ni、Co、Mo，AI、Ta、Nb和W等，其中最容易钝化的金属是Cr、Al、Mo，Ni、Fe。不仅硝酸，其他强氧化剂如浓硫酸、氯酸、碘酸、重铬酸钾、高锰酸钾等，都可以引起金属钝化。

浅谈金属钝化的机理

我们知道,铁、铝在稀HNO3或稀H2SO4中能很快溶解,但在浓HNO3或浓H2SO4中溶解现象几乎完全停止了,碳钢通常很容易生锈,若在钢中加入适量的Ni、Cr,就成为不锈钢了。金属或合金受一些因素影响,化学稳定性明显增强的现象,称为钝化。

一种新型无氟化物无重金属钝化镀锌板

2008年，奥钢联成功地采用一种称为Lugalvan的钝化镀锌板的处理技术。通过该技术可将无氟化物无重金属覆层附着于镀锌板上。现已有两家公司采用了此技术，其产品将很快面世。Lugalvan钝化技术不仅会使镀锌板钝化，而且产生的覆层还具有其他功能，即：受到保护的镀锌板可直接上漆而不需要其他任何处理。

有效金属与金属钝化效果分析

金属钝化技术在掺炼渣油的催化裂化装置中应用已显示了良好的效益,对该效益的分析基于有效金属。本文介绍了有效金属的概念,并讨论了燕山石化公司炼油厂第二套催化裂化装置金属钝化的主要效果。

揭开金属钝化的神秘面纱——研究性学习一例

在开展研究性学习的初始阶段 ,明确研究性学习的重要意义 ,创建研究性学习的有效模式是当务之急。文章将“揭开金属钝化的神秘面纱”作为研究性学习的一个课题进行研究 。

膨润土和腐植酸对猪粪堆肥Zn、Cu钝化和微生物群落的影响

为提高堆肥资源化利用,减少农业面源污染,通过单独添加10%膨润土(BT)、10%腐植酸(HA)以及2.5%膨润土+7.5%腐植酸(BH1)、5.0%膨润土+5.0%腐植酸(BH2)和7.5%膨润土+2.5%腐植酸(BH3)混合添加的方式,开展了其对猪粪堆肥重金属Zn、Cu钝化效果及微生物群落组成影响的研究。结果表明:添加膨润土和腐植酸延长了堆肥高温期,BH3处理的可溶性有机碳(DOC)降解率达40.52%,较对照(CK)显著提高12.46个百分点(P<0.05)。堆肥过程中,BH3处理下的Cu生物有效态占比较堆肥前下降12.17个百分点,而Zn可氧化态占比较堆肥前上升29.74个百分点,降幅和升幅均显著高于其余处理(P<0.05)。与CK和单独添加处理相比,混合添加可显著提高重金属Cu、Zn钝化效率,BH3处理对Cu和Zn的钝化率分别达79.84%和36.97%,较CK分别显著提高47.80个百分点和23.09个百分点(P<0.05)。膨润土和腐植酸混合添加,不同程度地促进了厚壁菌门、梭菌纲等参与纤维降解的有益物种相对丰度的升高。BH3处理下拟杆菌门和拟杆菌纲的相对丰度显著高于同时期的其他各处理。研究表明,膨润土和腐植酸与猪粪共堆肥更有利于堆肥腐熟和重金属钝化,混合添加7.5%膨润土和2.5%腐植酸为最佳推荐比例。

膨润土调质对污泥堆肥的脱毒及重金属钝化和雌酮消除作用

利用干基添加比例为0~10%钙基膨润土对污泥进行了调质,通过52 d的好氧堆肥研究了调质对堆体温度、pH、水溶性盐分(EC)、有机碳、总氮、铵态氮(NH_4^+-N)、硝态氮(NO_3^--N)的影响,并进一步分析了其对污泥脱毒(种子萌发)和重金属(Zn、Cu、Pb、Cd)钝化及雌酮(E1)消除的影响.结果表明,污泥经外加膨润土调质后,可以促进堆肥物料的热灭活无害化,能使有机碳矿化率达到15.27%~19.71%;堆肥过程中各处理堆肥pH先降低后升高,最终稳定在6.76~7.05之间,但膨润土调质堆肥pH的波动变缓;添加膨润土的堆肥EC显著低于对照处理(1 132μS·cm^(-1)),整个堆肥过程EC值随着膨润土添加比例的增加而稍有降低.堆肥过程中的总氮含量逐渐增加,但对照处理在堆肥初期存在一定的氮素损失,而污泥经过调质可减少堆肥初期氮素损失;整个堆肥中NH_4^+-N含量先增加后降低,各处理NO_3^--N均呈现出逐渐增加的趋势,表明污泥调质促进NO_3^--N的转化.虽然调质对种子发芽产生一定的抑制作用,但均不影响堆肥的腐熟,且能显著促进重金属的钝化,同时添加膨润土处理显著降低堆料E1含量,添加比例5%处理使E1含量由90.48μg·kg^(-1)降低至28.27μg·kg^(-1).研究表明,膨润土不高于5%的添加比例是适合的污泥调质措施,在污泥堆肥物料的安全化、脱毒及重金属钝化和雌酮消除方面具有较好的应用潜力.

钝化剂抑制南方污染农田籽粒苋吸收重金属的效应研究

华南地区历史悠久的矿冶业导致了较为严重的农田重金属污染问题,利用钝化剂抑制农作物吸收重金属并确保农产品安全是目前污染农田治理上的可行对策。文章评估钝化剂减少籽粒苋牧草吸收重金属的效果,探讨本地区受污染农田种植该牧草的安全技术。采集广东省乐昌市采矿污染农田土壤,盆栽种植籽粒苋(Amaranthus hypochondriacus L.),分别添加硅酸钙、石灰、硅钙镁肥3种钝化剂(各0.5%、1%剂量),测定籽粒苋生长量、叶片光合参数、重金属与矿质养分含量,评估钝化剂抑制籽粒苋吸收重金属及对植株生长的影响。结果表明,3种钝化剂均显著提高土壤pH,使土壤有效态重金属含量显著下降,除硅酸钙外,重金属钝化率普遍在90%以上;能使籽粒苋株高显著提高,除硅酸钙和0.5%硅钙镁肥外,生物量显著增加,而根冠比无显著变化;能显著改善植物色素含量和光合生理状况;石灰与硅钙镁肥能显著降低籽粒苋体内重金属含量,降低幅度与土壤重金属钝化率密切相关;石灰显著增加植株地上部对钙的吸收,硅钙镁肥显著增加植株地上部对镁的吸收,但石灰与硅钙镁肥均显著抑制植株地上部对锰的吸收。籽粒苋生长结束后,添加石灰和硅钙镁肥的土壤pH仍显著高于对照,有效态重金属含量显著低于对照,但与种植初期相比,有效态重金属含量均有所升高,土壤pH均有所下降,因此钝化剂具有一定的时效性。在重金属污染土壤中添加钝化剂能显著促进籽粒苋生长,显著降低其地上部对重金属的吸收累积,并以1%石灰效果最好。

微生物菌剂对畜禽粪便好氧堆肥过程中重金属钝化与氮转化的影响

本研究探讨了以黄孢原毛平革菌(p)、黑曲霉(a)和地衣芽孢杆菌(b)组合的一系列微生物复合菌剂对猪粪好氧堆肥效果、重金属钝化以及氮转化的影响.研究结果表明,在促进堆肥进程和腐熟程度的效果上,菌剂(b+p+a)>菌剂(b+p)>菌剂(p).当b∶p∶a=1∶5∶5时(处理D),种子发芽率指数(GI)在第16 d即达到80%,且C/N降低至11.4,效果最佳.在重金属钝化方面,钝化效果为:菌剂(p)>菌剂(b+p+a)>菌剂(b+p).重金属Cu和Zn钝化效率在仅添加菌剂(p)时最高,钝化率分别达到69.7%和59.4%.在固氮效果方面,菌剂(b+p)>菌剂(b+p+a)>菌剂(p),当b∶p∶a=1∶8∶0时(处理E),固氮效果最优,与处理B(CK)相比,总氮和有机氮损失分别减少了17.3%和18.5%.由此可见,微生物菌剂配比对猪粪堆肥化进程、重金属钝化和氮素保持等具有重要影响.

赤泥用于钝化酸性土壤重金属的可行性

为了解制铝工业提取氧化铝时排出的赤泥对土壤重金属的钝化效果,在温室条件下进行了盆栽试验,比较研究了等石灰当量下(碳酸钙用量分别为0.67、1.33、2.00 g·kg^-1)赤泥与石灰施用对酸性土壤中重金属的钝化效果,及对土壤理化性状和蔬菜生长的影响。结果表明,无论是施用石灰还是赤泥均可明显降低土壤中重金属的生物有效性和蔬菜中重金属的积累,且其效果随石灰或赤泥用量的增加而增加。在相同石灰当量下,因赤泥中的氧化铁铝也可固定重金属,故施用赤泥降低土壤有效态重金属和蔬菜中重金属积累的效果要高于施用石灰。施用赤泥与石灰可增加蔬菜地上部的生物量,但赤泥的施用会增加土壤盐分的积累、降低土壤磷的有效性,因此赤泥高用量下对蔬菜生长的促进作用不及施用石灰。总的来看,赤泥可替代石灰钝化土壤中的重金属,但在用赤泥治理污染土壤时应适当控制其施用量,防止土壤积盐,同时应适当增加磷素的投入。

高压旋喷工艺钝化尾矿库中重金属的研究

为了固化金属矿山尾矿库中重金属,研究了沸石、凹凸棒土和膨润土三种钝化剂对土壤中Cr、Zn、Cd、Pb的固化效果,并采用高压旋喷技术将钝化剂注入到尾矿库中,对重金属进行钝化处理。测定了尾矿砂中各重金属(Cr、Zn、Cd、Pb)的含量,以及钝化前后尾矿砂中重金属的浸出浓度,评价了钝化剂对尾矿砂的钝化效果;通过改变旋喷的注入压力、提升速率、以及孔径间隔等参数,得出一套最优高压旋喷参数。结果表明,以粒径小于74μm的凹凸棒土为钝化材料,材料与土壤的添加比为1∶10时,重金属的钝化效果显著,其中Cr的平均浸出浓度降低了30.5%,Zn、Cd、Pb分别降低了87.8%、82.9%、42.4%;旋喷参数模拟试验表明,当样点处于旋喷柱的旋喷辐射范围内(辐射直径60cm),浆液比为1.12,泵压为23 MPa,浆液流量为90L/min,提速为14cm/min,转速为14r/min,耗材为75kg/m时,修复材料对重金属的钝化效果更显著。

钝化金属深海环境电偶腐蚀性能研究

根据美国深海环境试验取得的数据和我国表层海水取得的数据,可知钛合金TA2与不锈钢SS316在海洋环境中无电偶腐蚀倾向,实际使用中SS316却出现了严重的电偶腐蚀。针对这一问题,在深海和模拟深海环境中对TA2和SS316的电偶腐蚀性能进行了研究,结果表明,静态下TA2和SS316无电偶腐蚀产生;当两种金属相互摩擦使SS316钝化膜破损时,产生电偶腐蚀,SS316为偶对中的阳极,会加速腐蚀。

钝化金属电级恒电位阶跃线性响应分析研究

本文提出了一个钝化金属电极系统恒电位阶跃条件下的线性模型,并据此模型,分析了钝化体系恒电位阶跃条件下的暂态响应过程,给出了一套解析反映钝化膜的生长与溶解性质的电化学参数的方法。该方法比交流阻抗能更加简便快速地测得同样的电化学参数。

金属的钝化

某些金属经阳极氧化或化学方法处理后,由活泼态转变为不活泼态的过程叫做钝化。钝化分为电化学钝化和化学钝化两类。金属钝化后,其化学活动性大大降低,耐腐蚀性大大增强。金属的钝化是由于金属和介质作用后,在金属和介质之间生成一薄层致密的化合物保护膜的结果。这层保护膜可以是氧化物,也可以是盐类。例如,在常温下,铁表面可被浓硝酸氧化成结构较复杂的氧化物(Fe8O11),使铁变为钝态。在室温或不太高的温度下,氟气可与铜、铁、镁、镍作用而生成氟化物薄膜,使这些金属在氟气中呈钝态。

磷基及铁基钝化剂对Pb、Cd、As复合污染土壤的修复效果及其工艺条件优化

通过DTPA和Na HCO3浸提方法评价磷基、铁基钝化剂对Pb、Cd、As复合污染土壤的钝化修复效果。结果表明,磷基钝化剂中磷酸二氢钙对有效态Pb、Cd固定效果较好,35 d后其去除率分别为61%、38%;铁基钝化剂中以硫酸高铁对有效态As固定效果最好,28d后其去除率达74.6%。工艺条件优化结果表明,随磷酸二氢钙用量增加,土壤中有效态Pb、Cd含量明显下降;随硫酸高铁用量增加,对有效态As的固定效果明显增加,当硫酸高铁添加量为土壤中As总物质的量的3.06倍时,28 d后土壤中有效态As的去除率高达74.5%。土壤水分含量在最大田间持水量的60%~80%时,对有效态Pb固定影响不大,但均略高于最大田间持水量30%~50%时的Pb去除率;土壤水分含量在最大田间持水量的60%~80%时,有效态Cd固定效果较好。当磷酸二氢钙用量为土壤中Pb、Cd总物质的量的10倍,土壤水分含量为最大田间持水量的60%时,21 d后有效态Pb、Cd去除率分别达到93%和39%。铁基与磷基钝化剂复配可以同时固定土壤中的Pb、Cd、As。当Fe3＋与PO3-4物质的量的比为7.2∶1时,7 d后土壤有效态Pb、Cd、As去除率分别为99%、41%、69%。

基于UD-PLS对牛粪堆制Cu和Zn钝化预测模型的研究

选取钝化材料木醋液和影响堆肥质量的关键因素:含水量和C/N,每个因素安排6个水平,利用均匀设计进行多因素多水平试验,对试验结果进行偏最小二乘回归分析,建立对重金属的钝化预测模型.结果表明:木醋液添加比例为0.50%、含水量为40%和C/N为40时,Cu和Zn的钝化效果均达到最大值,分别为13.5%和30.2%;其中重金属Cu的钝化预测模型为CuA B Cy=15.4748+0.3524x-0.1100x+0.0131x,其中交叉有效性为22Q=-2.0767<0.0985,模型达到精度要求;重金属Zn的钝化预测模型为ZnA By=34.3512+11.0905x-0.2561x-C0.0531x,其中交叉有效性为22Q=-3.0863<0.0985,模型达到精度要求.针对多因素多水平的复杂堆肥系统中,将均匀设计与偏最小二乘法有机耦合,有效地解决了试验次数多、因素间多重相关性的问题,从而使模型精度和实用性都得到提高.