High contrast holograms using nanotube forest

Nanotube forest behaves as highly absorbent material when they are randomly placed in sub-wavelength scales. Furthermore, it is possible to create diffractive structures when these bulks are patterned in a substrate. Here, we introduce an alternative to fabricate intensity holograms by patterning fringes of nanotube forest on a substrate. The result is an efficient intensity hologram that is not restricted to sub-wavelength patterning. Both the theoretical and experimental analysis was performed with good agreement. The produced holograms show a uniform behaviour throughout the visible spectra. © 2013 AIP Publishing LLC.

Phylogeny of SARS-CoV based on high-dimensional information geometry

We proposed a novel methodology, which firstly, extracting features from species' complete genome data, using k-tuple, followed by studying the evolutionary relationship between SARS-CoV and other coronavirus species using the method, called "High-dimensional information geometry". We also used the mothod, namely "caculating of Minimum Spanning Tree", to construct the Phyligenetic tree of the coronavirus. From construction of the unrooted phylogenetic tree, we found out that the evolution distance between SARS-CoV and other coronavirus species is comparatively far. The tree accurately rebuilt the three groups of other coronavirus. We also validated the assertion from other literatures that SARS-CoV is similar to the coronavirus species in Group I.

滴灌条件下不同保水剂在枣林坡地的应用效果研究

利用野外试验方法,在滴灌条件下研究了保水剂在坡地枣林中的使用效果。试验结果证明:施用保水剂的土壤含水量较对照提高了15.3%~39.2%,使10~70 cm土层有较高贮存水量,在年生育期平均降雨量为395 mm情况下,确定红枣整个生育期(为210 d)共灌水4次,按大约每55 d灌溉一次计算,可减少灌溉2次,节约用水264 m3/hm2;0~60 cm土壤平均容重降低0.05~0.16 g/cm3,改善了土壤的通气透水的土壤物理性质,促进了枣树的生长发育,与对照株产5.6 kg相比,四年生红枣单株最高可增产2.85 kg/株;就不同保水剂综合来说,Hs和Hm表现出良好的适宜性。

保水剂对宁南山区马铃薯产量及土壤水分利用的影响

在宁南半干旱黄土丘陵区探讨大田施用PAM、沃特保水剂对马铃薯产量和土壤水分利用的影响。结果表明:PAM、沃特均可促进马铃薯生长、提高块茎产量,其中PAM 9.0 kg/hm2(P3)和沃特15 kg/hm2(W1)、沃特30kg/hm2(W2)、沃特60 kg/hm2(W3)处理马铃薯生物量和块茎产量显著高于CK(P<0.05),增产效果最明显。幼苗期、块茎形成期和块茎生长期各处理耗水量无显著差异,淀粉积累期CK耗水量极显著高于施用保水剂处理(P>0.01)。保水剂处理耗水量随着马铃薯生物量的增加而增大,降雨对土壤水分的补充随生物量的增大而减少。利用有序聚类分析得出,淀粉积累期降雨对土壤0~60 cm的水分储量有明显的补充,施用PAM和沃特两种保水剂,0~140 cm各层土壤储水量恢复相近,而140 cm以下土层沃特的恢复能力优于PAM,平均每20 cm土层储水量较PAM高6.2 mm。随着PAM施用量的增加水分利用效率提高,沃特保水剂则相反。沃特15 kg/hm2和PAM 9 kg/hm2处理水分利用效率、水分产出效率最高。通过对马铃薯产量和水分利用特征得出,PAM的用量为9 kg/hm2、沃特15kg/h...

两种高分子保水材料对盆栽甘蓝影响研究

采用盆栽试验,研究了两种高分子化合物聚丙烯酸钠(sodium polyacrylate,SP)与聚丙烯酰胺(Polyacrylamide,PAM)对甘蓝生长的影响。结果表明:在土壤中施入2/1000的两种高分子材料均能抑制土壤蒸发,砂土、粘土蒸发强度分别较对照降低35.5%、22.8%;甘蓝叶绿素受两种材料的影响不显著,受肥料影响较大;两种高分子材料施入土壤中增加了甘蓝产量、降低了根冠比,地上、地下生物量砂土较对照分别增加了61.1%、16.1%,粘土分别增加了55.2%、28.7%,根冠比砂土较对照平均降低了26.9%,粘土降低16%;PAM与SP使砂土容重较对照降低了13.9%,而粘土仅降低了4.1%;单施高分子处理水分利用效率平均较对照增加59.1%,与肥料混合使用时增加77.1%。总体来看,PAM与SP作用效果相近。

沃特和PAM施用方式对土壤水分及玉米生长的影响

为了鉴别沃特保水剂和PAM不同施用方式的施用效果,在陕北黄土丘陵沟壑区开展了撒施、沟施、穴施对土壤水含量和玉米生长影响的田间试验。结果表明不同施用方式提高了0～10cm土层土壤水含量,而30～40cm土层土壤水含量则随降水量的多少呈现出不同的规律性。随着玉米的生长,不同施用方式影响的土层深度逐渐加深,从三叶期0～50cm土层增加到成熟期的0～200cm土层,土壤水含量表现为沟施、穴施高于撒施,撒施高于对照。3种施用方式对玉米出苗无显著影响,但均提高了玉米生物量、籽粒产量、水分利用效率,降低了玉米的耗水量,其中沟施、穴施的效果强于撒施。沃特、PAM相同施用方式对土壤水含量和玉米生长无显著影响,且沟施和穴施之间无显著性差异,但沃特单位施用量单位面积的增产量高于PAM。玉米生产中,沃特、PAM应以沟施或穴施为主。

保水剂对土壤中氮运移和转化的影响

从在田间试验中表现良好增产作用的四种土壤保水剂中选出两种不同类型的保水剂，利用室内一维垂直土柱研究了保水剂的保水保肥机理及其对土壤氮运移和转化的影响。 溶液的离子强度、保水剂类型以及剂型是影响保水剂吸水率的关键因素。不同类型的保水剂在水溶液和土壤中的持水能力不同，聚丙烯酸盐类保水剂比聚丙烯酰胺/无机矿物复合型保水剂对土壤水运动的影响更为显著。保水剂的保水性能不仅与保水剂自身组成有关，同时也与剂型粒度关系密切。保水剂用量对土壤水运动有影响，其施用量存在最佳值。保水剂的施用能够明显改善土柱中的水分运移，影响土壤的导水性能，从而减缓水分的蒸发和渗漏，但对土壤深层的水分运动影响不明显。 保水剂可释放和吸附氮肥，其释放和吸附氮肥的能力，受粒级与生产过程中所添加复合成分的影响较大，且释放和吸收铵态氮量高于硝态氮量。保水剂与氮肥的互作效应主要受保水剂自身组成和结构及氮肥水溶液离子强度制约。保水剂可吸收土壤中的尿素，阻滞浅层土壤氮向下运移，有较好的保肥效果。聚丙烯酸盐类保水剂对土壤氮的渗漏有更好的抑制作用。保水剂对氮的转化有显著影响。离子态氮可明显降低保水剂的保水保肥性能，在田间施用中应综合考虑施肥灌溉等农业措施对保水剂保水保肥效果的影响。

应用负载型纳米铁去除饮用水中砷的研究

砷是毒性最强的元素之一，水体中砷的污染己经引起人们广泛的关注。我国的新疆、内蒙、山西和台湾等省和地区地下水砷含量严重超标。全球共有5,000多万人遭受高砷饮用水的威胁，其中中国有1,500多万，是饮用水砷污染最严重的国家之一。WHO推荐饮用水砷的最高允许浓度从原来的50 µg•L-1已降至10 µg•L-1。更为严格的砷卫生标准的颁布，对作为饮用水源的地下水中的砷去除工艺提出了更高的要求。吸附法除砷比膜法、混凝法和离子交换法更安全、简便，是砷去除工艺中最有效的方法之一。 首先，本研究通过优化制备条件（包括炭种类的选择、炭的粒径大小、还原剂的浓度及滴定速率、反应温度、铁盐的种类及浓度、分散剂的比例及浓度），制备了负载型纳米铁。考虑到砷的去除效率、工程应用的可行性以及经济性，最优的制备条件如下：选用粒径为20~40目煤质炭，在室温、一定的分散剂比例及浓度，0.2 M KBH4滴速为20 d•min-1时所制备的Fe/炭为82.0 mg•g-1；纳米铁在活性炭孔内呈针状，其直径为30~500 nm，长度为1,000~2,000 nm。绝大多数的铁都负载到活性炭内部，这在处理水时铁不流失很重要。 其次，利用制备的负载型纳米铁作吸附载体，进行了饮用水中As(Ⅴ)的吸附去除实验。研究了该吸附剂对As(Ⅴ)的吸附等温线、动力学以及影响动力学的各种因素（包括As(Ⅴ)的不同初始浓度、吸附剂用量、pH值、共存离子和不同温度）、pH值、共存离子等环境条件对As(Ⅴ)去除的影响；以及吸附剂的再生及再生后的吸附效率等。研究发现在前12 h内吸附较快，72 h时达到了平衡。用Langmuir 吸附等温式估算出As(Ⅴ)的吸附量为12.0 mg•g-1。该吸附剂在pH 6.5， (25±2)℃， As(Ⅴ)初始浓度为2 mg•L-1，吸附剂用量为1.0 g•L-1时，As(Ⅴ)的去除率为75.2%；当把吸附剂的用量增加到1.5 g•L-1时，As(Ⅴ)的去除率可达99.9%以上。吸附剂可以用0.1M的NaOH浸泡12 h后即可再生，再生效率较高。常见的阴离子中PO43-、SiO32-对As(Ⅲ)的去除抑制较大，而SO42-、CO32-、C2O42-等离子对砷的去除影响较小。Fe2+对As(Ⅲ)的吸附抑制作用较大而其它阳离子影响不大。吸附剂可用0.1 M NaOH 有效再生，并且具有良好的机械性能。实验室初步实验数据表明，该吸附剂对饮用水除砷具有较好的应用前景。 第三，利用实验室制备的负载型纳米铁对饮用水中As(Ⅲ)的吸附去除也进行了研究。考察了吸附等温线、动力学以及影响动力学的各种因素、pH值、共存离子等环境条件对As(Ⅲ)去除的影响；以及吸附剂的再生及再生后的吸附效率等。研究发现，该吸附剂在pH 6.5， (25±2)℃， As(Ⅲ)初始浓度为2 mg•L-1，吸附剂用量为1.0 g•L-1时， 对As(Ⅲ)的去除率为99.8%；其吸附容量为1.996mg•g-1。吸附过程中部分As(Ⅲ)被氧化。与As(Ⅴ)的吸附相比，该吸附剂对As(Ⅲ)的效率比较高-而常见的其它除砷吸附剂如载铁纤维棉等，对As(Ⅴ)的效率比As(Ⅲ)高，为有效去除As(Ⅲ)，常常需要专门加上氧化这一过程。 最后，利用负载型纳米铁对饮用水中As(Ⅲ) 的氧化性能进行考察，发现该吸附剂不但能够有效吸附去除饮用水中的砷，而且还能把As(Ⅲ)有效地氧化为As(Ⅴ)。经过对吸附剂的构成组分分析发现，活性炭表面因富含多种官能团而对三价砷的氧化作用最大；其次是纳米铁也能把As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)。

新型农用保水剂研制及其作用机理研究

保水剂是一种化学节水材料，它的应用是农林业生产中抗旱节水的一项高新技术。但是保水剂的成本一直据高不下，生产工艺复杂，性能不理想。本文通过水溶液聚合法采用简化工艺对单体与接枝聚合母体材料进行接枝聚合，研制新型高吸水树脂。 通过试验设计，利用水溶液共聚法合成了五种吸水树脂，并利用正交试验优化了相应的最佳反应条件，改进工艺，降低了成本。根据以上的实验结果，确定了接枝聚合反应的最有反应条件为：接枝母体与单体的质量比为8:1；交联剂用量为单体质量的0.15%；引发剂用量为单体用量的0.03%；单体中和度为90%；反应系统温度为65℃。因此，5个因素对于吸水率的作用大小顺序为：B>E>C>A>D，即引发剂用量与反应温度对高吸水树脂在接枝聚合过程中具有较大影响，其次是单体与接枝母体质量比和交联剂的用量，最后是单体的中和度。 通过对凝胶红外光谱的比较，可以得出单体和母体材料成功发生了聚合聚合；对新型保水剂进行高倍电镜扫描，吸水能力较好的保水剂具有较好的微孔状表面形态，这种微孔状结构，有利于保水剂胶体水分进入和水分的保持；通过热重分析，比较新研制的保水剂与对照相比，采取最佳研制工艺研制的保水剂，不但吸水性能突出，而且具有较好的热稳定性。 同时，与对照相比，几种新型保水剂在施入土壤后都能显著改善土壤的理化性状，具有良好的防止土壤蒸发，提高土壤持水性能，降低土壤入渗，并且改善了土壤的孔隙度和土壤团聚体。几种保水剂具有一定的保肥能力，增加了土壤的持肥性。

农用高吸水树脂的制备及其吸水/保水作用机制

本研究通过自行设计的工艺流程，利用水溶液共聚法合成了两种淀粉接枝型高吸水树脂（SA和SAM），利用正交试验优化了最佳反应条件，改进了工艺，降低了成本。通过对凝胶热力学理论的分析，引进非离子型单体，得到耐盐的三元接枝共聚物SAM。用红外光谱和扫描电镜对接枝共聚物进行了表征，光谱分析证实了接枝共聚物的存在，扫描电镜观察显示了其多孔的三维结构。两种树脂在蒸馏水及生理盐水中均表现出较高的吸水能力。不同温度下它们的保水能力测定结果表明，SAM的保水能力好于SA；对于同种树脂，粒径越大，保水能力越强。土面蒸发曲线和土壤水分特征曲线表明，它们均有抑制蒸发、保持水分、提高土壤含水量的作用，且用量越高效果越好，SAM的效果好于SA。盆栽大豆试验表明，树脂拌种和拌土对大豆生长有促进作用，且SAM的效果好于SA，拌土用量0.3％好于0.1％，拌种浓度1％好于3％。树脂使大豆种子出苗期提前，出苗率提高；净光合速率和水分利用率的提高；大豆株高增高，最终产量增加。树脂拌土还可降低土壤容重。田间小区试验进一步表明，树脂可增加玉米的出苗率，还可增加玉米的百粒重、经济产量及生物产量，SAM的效果好于SA。

2种高分子保水材料对土壤持水能力的影响

采用离心机法,研究聚丙烯酸钠与聚丙烯酰胺2种高分子化合物在5种使用浓度(占干土质量0、0.01%、0.08%、0.2%与1%)的条件下对3种土壤(砂土、壤土、黏土)持水能力的影响。结果表明:3种土壤在0.01~1.5MPa水吸力时,持水能力随着2种高分子材料用量的增加而增加,砂土的作用效果较壤土、黏土更显著;2种高分子材料与土壤质量比控制在8/10000~2/1000范围内其作用效果较好,该用量条件下高分子吸持水分平均可释放83.7%供植物吸收利用。2种高分子材料对土壤持水能力的作用效果基本相同。

土壤中施用聚丙烯酸钠保水剂对冬小麦生长及产量影响

聚丙烯酸钠因其特殊的保水性能受到广泛重视,但是其研究仍多限于实验室模拟研究。为了促进其在农业生产中的应用与推广,该文采用大田试验,研究了聚丙烯酸钠对冬小麦生长、产量及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明施入聚丙烯酸钠能够促进小麦生长,提高小麦叶绿素含量,提高小麦产量与WUE。采用沟施5.5 m3/hm2的1/2000聚丙烯酸钠水溶液,能够使小麦较对照增产2.9%,WUE增加3.52 kg/(hm2.mm);与肥料混合使用时,增产效果更加显著,可增产10.14%,WUE增加4.38 kg/(hm2.mm)。

沃特保水剂对西瓜生长及土壤环境的影响

在陕北黄土丘陵沟壑区,以不施保水剂为对照,开展了沃特和PAM保水剂对西瓜生长及土壤环境影响的研究。结果表明,施用沃特和PAM降低了西瓜缓苗期的地表最高温度,提高了地表的平均温度、最低温度及10cm土层和20 cm土层的土壤温度,增加了土壤的含水量,特别是开花坐瓜期0~30 cm土层的土壤含水量。西瓜幼苗的成活率随沃特和PAM施用量的增加而提高。沃特和PAM保水剂的施用促进了西瓜主蔓和根系的生长,增强了叶片的光合作用能力,增加了西瓜的生物量,使西瓜的成熟期提前,产量和产值增加,水分利用效率显著提高。相同施用量的沃特与PAM相比,对西瓜生长及土壤环境的影响差异均不显著。沃特和PAM在西瓜上的适宜使用量均为每株1.5~2.0 g,即16.67~22.22 kg/hm2。

沃特和PAM保水剂对土壤水分及马铃薯生长的影响研究

在陕北黄土丘陵沟壑区以不施为对照,开展了浸种、穴施保水剂沃特和PAM对土壤水分和马铃薯生长影响研究。结果表明:沃特、PAM不同处理10~20cm、30~40cm土层土壤含水率在盛花前略高于对照,茎叶衰老后略低于对照。不同处理0~100cm土层土壤水含量苗期略高于对照;花期沃特、PAM穴施用量15和30kg/hm2处理极显著高于对照,沃特、PAM穴施用量60kg/hm2和1.0%浸种处理显著低于对照;收获期不同处理均低于对照。不同处理花期、收获期均表现为沃特、PAM施用量越大,生物量、块茎产量越高,块茎个数越少,最大块茎越大。从播种到花期沃特、PAM穴施用量15和30kg/hm2处理的耗水量显著低于对照,从播种到收获期不同处理的耗水量与对照无显著差异,但花期、收获期不同处理的水分利用率和水分产出率均极显著高于对照。沃特和PAM在马铃薯生产应用中,穴施应以30kg/hm2到45kg/hm2为宜。用1.0%的浓度浸种,可成为沃特和PAM在马铃薯生产中利用的主要方式。

Studies on water-swellable elastomer .1. Synthesis and characterization of amphiphilic polymer

A new amphiphilic polymer i.e., polyethylene glycol (PEG) grafted crystalline neoprene, which was used as compatibilizer to improve the compatibility of elastomer and water-absorbent resin, has been investigated. The synthesis was based on the reaction between chlorine in neoprene and sodium salts of PEG. PEGs with molecular weights of 600 and 2000 were used. The grafting percent and the PEG content were calculated through elemental analysis of chlorine in the resulted copolymers. The maximum grafting percent of copolymers was ca. 24.80%. The molecular parameters such as number-average molecular weight and the average number of grafting chains on one CR backbone were also calculated and discussed. (C) 1996 John Wiley & Sons, Inc.