黄钾铁矾的生物合成与鉴定

利用氧化亚铁硫杆菌的生物催化氧化作用,在FeSO4—K2SO4—H2O体系中和常温常压条件下合成赭黄色的黄钾铁矾。借助SEM,XRD,FTIR,ICP—AES等方法对它的化学组成和结构进行了分析与表征。结果表明,Thiobacillus ferrooxidans休止细胞可在2天内将FeSO4-K2SO4-H2O体系中的Fe^2 全部氧化为Fe^3 ,Fe^3 在高浓度硫酸根、K^ 存在和酸性条件下水解生成赭黄色高铁沉淀,经鉴定为黄钾铁矾,其晶体粒径均匀,分散性好,且没有无定形的羟基硫酸高铁副产物。     

污泥生物淋滤过程中黄铁矾对重金属离子的吸附与共沉淀作用的模拟研究

生物淋滤处理可加速污泥中重金属(Zn,Cu和Cr)的溶出。但在淋滤后期,约有31%的已溶出的Cu2+被重新固持。并且,Cu2+浓度的再次下降与Fe3+沉淀形成黄铁矾的反应在时间上具有同步性。为阐明Cu2+固持机理,文章利用氧化亚铁硫杆菌的生物催化氧化作用,模拟生物淋滤环境在纯体系合成了黄铁矾。吸附试验表明,在pH 2.0～2.5的范围内(污泥生物淋滤过程中重金属溶出范围),黄铁矾对10 mg·L-1 Cu2+(该浓度与供试污泥生物淋滤中的Cu2+浓度相近)的吸附率低于9%,不能完全解释Cu2+的重新固持现象。共沉淀试验表明,Cu容易与黄铁矾形成共沉淀而掺入矿物的晶格。当Cu2+为10 mg·L-1时,约有44.6%的Cu2+与黄铁矾产生共沉淀而进入固相。可以认为,Cu与黄铁矾的共沉淀效应,是导致污泥生物淋滤后期Cu2+浓度再次下降的主要原因,黄铁矾对Cu2+的吸附只起极小的作用。     

植物根系分泌物中有机酸的分析方法

植物根系在养分胁迫或重金属逆境条件下会大量分泌一系列有机酸。该文报道了用离子交换层析纯化、冷冻干燥,离子色谱等分析植物根系分泌物中有机酸的方法。样品的加标回收率为82％－108％;离子色谱的最小检测质量浓度为0．05－0．10mg/L。     

不同因素影响下Fe(Ⅲ)水解中和法制备FeOOH矿相的光谱分析

羟基氧化铁(FeOOH)作为重金属等污染物的吸附材料倍受关注,但不同因素作用下形成的FeOOH产物矿相、结构性质的差异及其对环境功能的影响,却少有报道。采用X射线衍射仪,红外光谱仪,扫描电子显微镜和激光粒度分析仪,系统考察了Fe(Ⅲ)溶液水解中和形成FeOOH时,不同作用因素如铁盐种类、pH和温度等对产物矿相的影响。结果表明,pH 8条件下,Fe(Ⅲ)溶液水解产物均为二线水铁矿(Fe₅HO₈·4H₂O);随着pH升高,Fe₅HO₈·4H₂O会向α-FeOOH相转化。Cl-和NO-₃离子的存在分别有利于β-FeOOH和α-FeOOH的形成;SO2-₄会阻碍Fe₅HO₈·4H₂O向α-FeOOH相转化;Fe2+存在时,会促进Fe₅HO₈·4H₂O向α-FeOOH相转化。加热陈化,可促进Fe₅HO₈·4H₂O转化为α-FeOOH,且利于良好结晶α-FeOOH的形成。但pH≤5,富含Cl-的Fe(Ⅲ)溶液加热水解利于β-FeOOH的生成。不同因素影响下形成的FeOOH,在矿相、表面基团、颗粒形貌和粒径大小上存在一定的差异。     

施氏矿物Schwertmannite的微生物法合成、鉴定及其对重金属的吸附性能

在K+缺乏的FeSO4-H2O体系(pH 2.5)中,利用氧化亚铁硫杆菌对亚铁的生物氧化作用,合成了一种新型羟基硫酸高铁矿物Schwertmannite(施氏矿物)。借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶转换红外光谱(FTIR)、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)等方法对其组成和结构进行了分析与表征,同时还对其重金属吸附性能进行了研究。结果表明,A.ferrooxidans LX5休止细胞可在2 d内将在FeSO4-H2O体系中0.2 mol·L-1 Fe2+全部氧化成Fe3+,溶液pH由起始的2.5下降至2.10,约有15%的Fe2+被转化成红棕色沉淀,余下85%的Fe2+氧化后以Fe3+形式存在于溶液中。鉴定结果表明合成的红棕色羟基硫酸高铁沉淀为施氏矿物。吸附试验表明,施氏矿物对重金属阳离子Cu2+,Zn2+与 Cr3+的吸附受pH的控制,吸附率随pH的升高而增加,约在6.0～7.0时达到最大吸附率。当溶液中三种金属离子浓度为50 mg·L-1时,最大吸持率分别为99.3%,99.4%与87.6%。     

α-FeOOH纳米微粒的凝胶网格沉淀法制备及光谱性质

作为环境矿物材料的羟基氧化铁(FeOOH),可吸附和共沉淀环境介质中的污染物质,其去污能力与产物形貌结构、界面特性及制备方法等密切相关.FeOOH常由水解中和或空气氧化法制备,但其产物颗粒间易凝聚.文章报道了制备针铁矿(α-FeOOH)纳米微粒的一种新颖方法,即凝胶网格沉淀法,它以FeCl3为反应铁盐;明胶为反应介质,可避免沉淀颗粒凝聚成闭.与共沉淀方法比较.它可制得分散均匀、大小均一的α-FeOOH纳米微粒;同时,利用光谱分析手段考察了明胶含量和FeCl3浓度对产物结晶度、颗粒形貌及粒径的影响,结果表明,其他条件一致时,在适宜的明胶含量(12%)和FeCl3浓度(0.6 mol.L1)下所制备的α-FeOOH颗粒分散性最好,为短棒状纳米晶体,颗粒轴跃约110 nm,直径平均约为35 nm,可见,该法合成α-FeOOH的颗粒形貌、大小与凝胶网格结构有关.     

生物矿化:构建酸性矿山废水新型被动处理系统的新方法

生物矿化是自然界普遍存在的现象,是生物介入下的矿物晶体形成过程,但如何有意识地去调控生物矿化过程并将之用于水处理上报道很少,报告了以生物矿化为核心的含重金属酸性矿山废水（AMD）处理新方法.将嗜酸性氧化亚铁硫杆菌负载在弹性填料上促进酸性矿山废水（AMD）中Fe²⁺生物氧化并与SO₄^2-形成施威特曼石（schwertmannite）矿物晶核并持续生长,并通过共沉淀和吸附作用原位去除AMD中部分有毒金属.水中残余的未参与生物矿化的Fe³⁺则在负载有嗜酸性铁还原菌的载体上被还原成Fe²⁺,继而再通过将嗜酸性氧化亚铁硫杆菌氧化成矿,如此交替构成亚铁生物氧化成矿和残余三价铁生物还原单元,重复多次,最大程度地将AMD中溶解性铁和硫酸根转变为施氏矿物,并去除部分有毒金属,施氏矿物可回收作为新型环境材料.生物矿化后的酸性出水则最后通过极少量的石灰中和即可使水质完全达标.这种"生物矿化-石灰沟渠"新型被动处理系统石灰需求量可减少80%以上,"毒渣"产生量减少90%以上,且"毒渣"中有色金属品位可提高10倍,能用于金属冶炼,是一种极有应用前景的酸性重金属废水处理与资源化新方法.     

Penumbra lunar eclipse observations reveal anomalous thermal performance of Lunakhod 2 reflectors

As the signal reflected by the corner-cube reflector arrays is very weak and easily submerged during the full moon, we analyze the influence of the thermal effect of corner-cube reflector arrays on the intensity of lunar laser ranging echo. Laser ranging measurements during the penumbra lunar eclipse verify suspected thermal deformation in the Lunakhod 2 reflectors. Signal levels vary over two orders of magnitude as the penumbra eclipse progresses. This can be explained by the change in the dihedral angle of the corner-cube reflectors caused by the temperature. The results show that when the dihedral angle errors reach 1', the energy is reduced by 100 times compared with the ideal corner-cube reflector. In the experiment, our findings suggest that when the corner-cube reflector arrays enter the penumbra of the earth, the effective echo signal level which reaches 0.18 photons/s far exceeds the historical level of the full moon. However, 11 minutes after the penumbra lunar eclipse, the effective echo rate of Lunakhod 2 will drop two orders of magnitude. The mechanism can explain the acute signal deficit observed at full moon.     

化学处理水稻秸秆水溶性有机物的光谱特征研究

采用紫外(UV)、傅里叶红外光谱(FTIR)和核磁共振(1H和13C NMR)分析技术对13C标记水稻秸秆化学处理过程中的水溶性有机物进行了研究。由光谱变化的分析可见,随着化学处理的进行,水稻秸秆DOM中甲基、亚甲基含量逐渐降低,脂肪性降低;含芳环的化合物逐渐分解,芳香性降低;碳水化合物分解一部分形成碳酸盐类物质,另一部分形成CO₂和H₂O;羧酸和羧酸脂类化合物形成羧酸盐类物质;有机成分中的无机元素硅释放出来,形成硅酸盐类的无机硅氧化合物;DOM中的氮素以铵盐的形式存在并逐渐积累。     

可溶性有机物对绿麦隆水溶解度和正辛醇/水分配系数的影响

土壤中的可溶性有机物(dissolved organic matter,DOM)其组分既具有亲水基团又具有疏水基团,而疏水基团易与有机化合物(如农药)形成一种不稳定的复合物,这种作用能明显的影响农药在土壤中的迁移和扩散。而正辛醇／水分配系数(n-octanol-water partition coefficient,Kow)是衡量有机化合物疏水性的重要依据。本实验选用广泛应用于麦田杂草