不同开垦条件下土壤腐殖质光谱和热重特征分析

本研究综合分析了腐殖质的生理活性、化学组成及其与土壤管理实践之间的关系。探讨了腐殖质在促进植物生长、改善土壤质量以及作为生物刺激剂的潜力。研究分别从不同类型土壤样品中提取土壤腐殖质(HS)并研究其光谱学和热重特征,比较开垦因素对土壤HS化学组成和分子结构特征的影响。利用扫描电镜观察土壤HS微观形貌、紫外—可见漫反射光谱分析紫外特征参数SUVA_(254)和E_(4)/E_(6)的变化、红外光谱分析特征吸收峰的强度以及利用热重分析研究芳香族和脂肪族结构含量的变化。结果表明:HS微观形貌不均匀,表面凹凸不平,存在一些细小颗粒,比表面积较大,开垦因素对黑土HS微观形貌特征的影响相对较小,而对灰土HS微观形貌特征的影响相对较大。由于HS化学组成较复杂,各官能团相互影响,紫外—可见漫反射光谱分析表明,HS不存在明显的特征吸收峰。紫外特征参数SUVA_(254)和E_(4)/E_(6)分析结果并不相符,因此需要多种手段联用研究土壤HS化学组成和结构特征。红外光谱的分析结果表明,未开垦灰土(AY+AEL)、开垦灰土(PY1)和开垦黑土(PU1)HS包含的酚类、羧酸、含氧官能团、脂肪族和芳香族结构的含量较多。开垦对黑土和灰土的影响不同,开垦后黑土HS的酚类化合物、羧酸、羟基、醌基、脂肪族和芳香族化合物等含量增加,而开垦后灰土HS的脂肪族化合物和烷烃等含量下降。热重分析的计算结果表明,开垦因素增加黑土HS脂肪族结构含量,而降低了灰土HS脂肪族和芳香族结构含量,这与红外光谱的分析结果基本相符。开垦因素对黑土的影响相对较小,而对灰土的影响相对较大,开垦条件下黑土有机碳不易流失,且在一定程度上促进土壤有机质累积,而灰土土壤有机碳氧化分解转变为结构相对简单的化合物,该研究为HS生物化学研究以及合理开发利用土壤资源提供了理论依据。

Efficient capture of aqueous humic acid using a functionalized stereoscopic porous activated carbon based on poly(acrylic acid)/food-waste hydrogel

Stereoscopic porous carbons have shown good potential in humic acid(HA) removal. In this work, a novel stereoscopic porous activated carbon(SPAC) was designed and synthesized via the self-assembly of a hydrogel based on food waste during in-situ polymerization, vacuum drying, carbonization, and activation. Then, the SPAC was functionalized with 3-aminopropyltriethoxysilane(APTES) and the adsorption behavior of the modified SPAC(SPAC-NH_2) was studied systematically. The effects of pH, contact time, initial concentration of HA, and adsorbent dose were investigated, showing that optimal HA removal efficiency(>98.0%) could be achieved at an initial HA concentration of 100 mg/L. The experimental adsorption isotherm data was fitted to the Langmuir model with a maximum adsorption capacity of 156.0 mg HA/g SPAC-NH_2. Analysis of the mechanism indicated that the removal of HA was mainly realized through the amidization reaction between the \COOH groups of HA and the \NH_2 groups of APTES. All of the above results showed that SPAC-NH_2 powder is an efficient,eco-friendly, and reusable adsorbent which is suitable for the removal of HA from wastewater.

Removal of Cu（ll） ions from aqueous solution by activated carbon impregnated with humic acid

Humic acid （HA） was impregnated onto powdered activated carbon to improve its Cu（II） adsorption capability. The optimum pH value for Cu（II） removal was 6. The maximum adsorption capacity of HAimpregnated activated carbon was up to 5.98mg.g-1, which is five times the capacity of virgin activated carbon. The adsorption processes were rapid and accompanied by changes in pH. In using a linear method, it was determined that the equilibrium experimental data were better represented by the Langmuir isotherm than by the Freundlich isotherm. Surface charges and surface functional groups were studied through zeta potential and FTIR measurements to explain the mechanism behind the humicacid modification that enhanced the Cu（II） adsorption capacity of activated carbon.

腐植酸基活性炭对亚甲基蓝的吸附性能研究

煤质腐植酸是低阶煤中的一种天然芳香族聚合物,具有高碳含量、松散的海绵质地、资源丰富、成本低廉等特性,是制备活性炭的新型碳前驱体。本工作以褐煤提取的腐植酸为前驱体,采用化学活化法制得腐植酸基活性炭,研究其对亚甲基蓝的吸附性能。利用扫描电子显微镜、BET比表面仪、傅里叶红外光谱仪对活性炭的物理化学性质进行表征。考察了溶液pH、吸附剂用量、初始浓度、温度和离子强度对活性炭吸附性能的影响。结果表明,腐植酸基活性炭具有大的比表面积(2370.21 m^(2)/g)、丰富的孔结构以及含氧官能团,有利于亚甲基蓝的吸附。Langmuir模型能够准确地描述活性炭对亚甲基蓝的吸附行为,根据Langmuir等温模型拟合,298 K时活性炭对亚甲基蓝的最大吸附量为970.87 mg/g。对比不同前驱体制备的活性炭亚甲基蓝的吸附性能,由腐植酸制备的活性炭对亚甲基蓝表现出明显良好的吸附性能。伪二级动力学模型更能描述亚甲基蓝在活性炭上的吸附。活性炭对亚甲基蓝的吸附是自发的吸热过程。经过五次循环使用,吸附量有所减小,但去除率均达到了93%以上,活性炭循环使用性能良好。

活性炭多维电极法去除水中溶解态腐殖酸研究

本文以活性炭多维电极法 ,去除水中氯消毒副产物的前驱物 -溶解态腐殖酸。文章比较了活性炭多维电极法与活性炭单纯吸附的去除效果 ,讨论了水样 p H值、Ca2 +浓度、外电压。

活性炭多维电极法去除水中腐殖酸的探讨

研究了活性炭多维电极法中活性炭荷电特性对腐殖酸去除效果以及在含氨氮的腐殖酸液中pH及电导率对该法去除氨氮的影响 ,指出活性炭荷正电时 ,该法对腐殖酸的去除效果最好 ,而氨氮去除率则随着pH的增加而减少 ,随着电导率的增加而增加。同时分析了本方法去除腐殖酸的作用过程 ,提出了多维电极法去除腐殖酸的作用过程为吸附—分解—脱附的循环过程 ,并且对活性炭具有一定的再生作用 ,可极大地延长活性炭的再生周期 。

活性炭催化臭氧氧化去除水中的腐植酸

针对模拟水样中的腐植酸,采用静态实验对比的方法,分析了单独臭氧氧化和活性炭催化臭氧氧化去除腐植酸的效果。实验结果表明:臭氧氧化和活性炭催化臭氧氧化均可去除水中的腐植酸,且后者的去除效果更佳。在水样pH为中性、反应时间为30m in的条件下,活性炭催化臭氧氧化对腐植酸和COD的去除率分别为64.9%和40.8%,比单独臭氧氧化的处理效果分别高出34.2%和26.1%。臭氧氧化和活性炭催化臭氧氧化反应均受水样pH的影响,碱性条件时,腐植酸去除效果最好,中性条件时次之,酸性条件时最差。

ZH-02树脂对水中腐殖酸的吸附去除研究

通过几种吸附树脂ZH 0 0、ZH 0 1、ZH 0 2、ZH 0 3、颗粒活性炭 (GAC)和AmberliteXAD 4对腐殖酸的静态吸附试验的筛选结果 ,发现大孔树脂ZH 0 2对腐殖酸具有较好的吸附效果。利用颗粒活性炭作为参照 ,探讨了ZH 0 2的动态吸附去除效果和脱附再生条件 ,发现常温下醇碱溶液效果较好。

去除饮用水中三卤甲烷和腐殖酸的活性炭选型方法

三卤甲烷(THMs)是水中天然有机物在氯化消毒过程中产生的对人体有致癌作用的挥发性有机物,腐殖酸是生成消毒副产物的主要前驱物。活性炭吸附是去除THMs和腐殖酸最常用的方法。不同炭型的活性炭对THMs和腐殖酸的吸附容量并不相同。以饮用水中最常见的THMs(即三氯甲烷)和腐殖酸为吸附对象,进行煤、椰壳和果壳3种不同材质活性炭的吸附容量实验。实验结果验证了苯酚值预测各类活性炭对小分子THMs吸附性能以及丹宁酸值预测各类活性炭对大分子腐殖酸吸附性能的有效性。具有丰富微孔和表面氧化程度较低的上海椰壳炭YK-2和上海果壳专用炭对三氯甲烷的吸附容量比上海原煤破碎高,大孔丰富的上海果壳专用炭和上海原煤破碎对腐殖酸的吸附性能高。将实验结果与美国环保局RREL(Risk Reduction Engineering Labo-ratory)水污染物处理数据库中相关信息对比发现,相比国外常用活性炭,国产活性炭对三氯甲烷的吸附性能与之相当或略高,具有更好的性价比,应用前景广阔。

多维电极法去除水中溶解态腐殖酸的机理探讨

腐殖酸被认为是氯消毒副产物 (DBPs)的主要前驱物 ,为了寻求有效、经济的控制DBPs的手段 ,采用了活性碳多维电极法 ,讨论了溶液pH、Ca2 + 浓度和外电压影响去除效果的机理 ,并对多维电极吸附与单纯活性碳吸附进行了比较。研究结果表明 ,多维电极对腐殖酸的吸附过程符合修正的Freundlich模型 :x/m =Kf(Ce/D) 1/n,模型中的常数Kf 和 1/n均小于单纯活性碳吸附时的相应常数。联系到pH、Ca+ 2 浓度和外电压对去除效果的影响 ,可以认为静电引力是强化活性碳多维电极吸附溶解态腐殖酸的主要作用力。电子显微镜检测显示 ,在运行同样时间后 ,作为多维电极的活性碳的微观结构较单纯吸附时的活性碳疏松 ,说明该方法有可能延长活性碳的使用寿命。

活性炭多维电极法去除水中腐殖酸过程与宏观动力学研究

采用活性炭多维电极法去除水中溶解态腐殖酸。实验结果表明 ,与活性炭单纯吸附法相比 ,活性炭多维电极法可显著提高对溶解态腐殖酸的去除率 ;在连续运行条件下 ,延长水力停留时间、升高槽电压、溶液偏碱性有利于腐殖酸的去除 ;高效液相色谱分析结果表明 ,电极的氧化还原作用可使有机物分子量变小或矿化 。

含氧官能团对活性炭电极材料电化学性能影响

用不同温度热处理腐植酸基活性炭制备超级电容器用炭电极材料,在3 mol/L的KOH电解液中研究了表面含氧官能团对电极电化学性能的影响。采用低温N2吸附、元素分析和傅里叶红外光谱(FTIR)表征活性炭孔结构和表面性质。研究结果表明,不同温度热处理后活性炭的比表面积和孔容变化不大,表面含氧量减小,且活性炭表面的含氧官能团种类含量发生了变化。由FTIR的分析结果判断,活性炭电极材料的漏电和贮存性能主要是受表面含氧官能团醛基、羧基、羰基和羟基的影响。在大电流充放电时,高温处理后炭电极比电容的衰减率明显低于处理前。

混凝及其与粉末活性炭联用去除水中腐殖酸的研究

以模拟腐殖酸水样为研究对象 ,重点考察并讨论了硫酸铝为絮凝剂时 ,硫酸铝投加量、水样pH值及加入粉末活性炭等因素对混凝去除腐殖酸效果的影响。结果表明在一定的絮凝剂投加量和pH范围内 ,混凝可以有效地去除水样中的腐殖酸 ,当硫酸铝投加量为 5 0mg·L-1,pH =7时 ,去除率达到 99% ;通过助凝作用 。

活性炭负载TiO_2光催化剂的制备及光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO_2/活性炭(TO_2/AC)复合光催化剂,并考察载体粒度、浸渍时间、煅烧温度对其光催化降解腐殖酸性能的影响,确定了最佳条件。利用XRD(X射线衍射)、氮吸附等手段对复合催化剂的物理特性进行了表征;探讨了催化剂投加量、重复使用次数等因素对光催化降解腐殖酸反应的影响。结果表明:试验制备的TiO_2/AC复合催化剂具有大的比表面积,纳米TiO_2晶粒为锐钛矿型且尺寸较小;催化剂投加量为2g/L、反应3 h,可去除腐殖酸溶液的UV_(254)值96%,具有比简单悬浮体系更高的光催化性能。

长期定位施肥对潮土腐植酸含量及其相关因素的影响

利用中国科学院封丘农业生态国家实验站潮土农田生态系统养分平衡长期定位试验地,研究不同施肥处理对春秋两季土壤腐植酸含量、微生物生物量碳及转化酶活性的影响。结果发现,与不施肥对照相比,单施NK或单施PK对土壤pH和有机碳含量均没有显著影响;单施有机肥、施NPK化肥、1/2 OM+1/2 NPK有机无机配施以及施NP等4种处理均显著抑制了土壤pH的升高,提高了土壤有机碳与全氮含量;其中单施有机肥还显著提高了土壤腐殖质中胡敏酸的含量以及微生物生物量碳和转化酶活性,有机肥与化肥配施效果次之。结果表明,长期施用有机肥更有利于提高土壤肥力质量与健康质量。

臭氧-活性炭净水实验教学项目

臭氧氧化联合活性炭吸附技术是一种深度净水技术,可广泛应用于地表水净化、饮用水深度处理以及天然水体生态修复等,其基本原理已在给水工程等课程的课堂教学中讲授。然而,由于科研所用的臭氧-活性炭净水装置占地面积大、操作连接复杂等原因,目前这一实验课程尚未在实验教学中广泛开展。针对这一现状,研制了适用于本科实验教学的臭氧-活性炭净水实验装置,并在教学实验中将其应用于校园天然水体的净化处理,帮助学生进一步了解臭氧-活性炭技术的原理及应用方法,促进了学生的实践能力和创新能力的提高。

腐殖酸、细颗粒泥沙对粉末活性炭吸附苯酚特性影响的研究

通过一系列实验,探讨了粉末活性炭吸附水中苯酚时,腐殖酸(HA)浓度和细颗粒泥沙用量对苯酚吸附量和去除率的影响。实验结果表明:在中性条件下,随着HA浓度的增加,粉末活性炭对苯酚的吸附量减少;在不同质量细颗粒泥沙的影响下,苯酚的去除率基本不变;在未加HA时,粉末活性炭对苯酚的吸附行为用Langmuir吸附等温式拟合效果最好,对苯酚的最大吸附量为150.60mg/g,而在有HA存在时,粉末活性炭对苯酚的吸附行为用Freundlich吸附等温式拟合效果最好,对苯酚的最大吸附量为28.49mg/g。

腐殖酸钠处理乳化液废水的实验研究

文章采用酸活化法从褐煤中提取腐殖酸,将腐殖酸通过加碱的方式制成一种天然高分子絮凝剂——腐殖酸钠,并将其应用于乳化液含油废水的处理。实验中分别采用物理沉降、化学混凝及化学混凝-活性炭吸附的方法对乳化液废水处理进行了研究。实验结果表明,采用吸附+混凝联合法处理乳化液废水效果明显,出水水质可以达到国家污水排放综合标准GB8978-1996一级标准。与传统法相比,该方法具有沉降时间短,环保经济,出水水质好等特点。

天然有机物对颗粒活性炭吸附微囊藻毒素的影响研究

通过改变水体中天然有机物(NOM)、腐殖酸(HA)浓度以及pH,测定了不同条件下颗粒活性炭(GAC)吸附微囊藻毒素MCLR的容量变化,研究了NOM对GAC吸附MCLR的影响。结果表明,GAC吸附MCLR的过程中,低浓度溶液中的吸附速率要高于高浓度溶液,且准一级动力学和准二级动力学方程均能较好地描述GAC吸附MCLR的过程;当溶液中含17.6 mg/LNOM或10.0 mg/L HA时,GAC对MCLR的最大吸附容量从17.06μg/g分别降低至13.68、12.89μg/g;GAC对MCLR的平衡吸附容量(qe)随NOM浓度的升高而逐渐降低,但当溶液中NOM超过一定值时,NOM浓度再升高对GAC吸附MCLR的影响程度变化不大,NOM从10.0 mg/L升高至17.6 mg/L时,qe仅降低了0.31μg/g;在中性或偏碱性水体中,HA对GAC吸附MCLR的干扰相对于酸性水体中更小,通过改变溶液pH来改变HA的带电性,对GAC吸附MCLR的影响总体较小。

有机肥混施对烤烟根际土壤酶活性及微生物碳氮含量的影响

采用盆栽试验研究了花生饼肥、猪粪及化肥混合施用对烤烟根际土壤转化酶、脲酶活性和微生物量碳、氮及腐殖酸总碳量的影响。结果表明,土壤转化酶活性高峰出现在现蕾期,而脲酶活性在团棵期最高。花生饼肥、花生饼肥+猪粪、花生饼肥+猪粪+化肥配施时土壤酶活性显著高于化肥和不施肥处理;花生饼肥+猪粪混施显著提高微生物量碳、氮含量,纯施花生饼肥最高,其次是花生饼肥与化肥配施;不同生育时期内,微生物量碳、氮含量动态变化以微生物量碳在现蕾期达到最高值,而微生物量氮高峰出现在团棵期;施用花生饼肥提高了土壤腐殖酸总碳,花生饼肥比对照、化肥处理提高了52.2%;单施猪粪比对照、单施化肥处理提高了26.1%;但饼肥+猪粪比对照、单施化肥提高143.48%。结果表明,长期过量施用化肥烤烟土壤中,通过混施一定比例不同碳氮比的猪粪与花生饼肥,不但能够调控土壤酶活性,土壤微生物量碳、氮转化,而且增加根际土壤腐殖酸含量,提高土壤肥力,有利于烤烟品质的改善。