土壤胡敏素对铜离子的吸附作用及其机理研究

以暗棕壤为供试土壤,研究了不同溶液pH值、离子强度、接触时间、反应温度和初始铜离子(Cu~(2+))浓度条件下,胡敏素对Cu~(2+)的吸附作用;利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能量色散谱(EDS)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和X-射线光电子能谱(XPS),对胡敏素/胡敏素-Cu~(2+)复合物的表面形貌、元素分布和官能团组成进行了分析;应用延展X-射线吸收精细结构谱(EXAFS),对吸附态Cu~(2+)的局域配位结构进行了表征.结果表明:胡敏素对Cu~(2+)的吸附量随pH值、接触时间、反应温度和Cu~(2+)浓度的增加而增加,但随离子强度的增加而下降;吸附动力学符合准二级动力学方程,而吸附等温线用Langmuir方程的拟合效果较好;吸附过程需要能量,是自发、吸热和自由度增加的缔合反应;吸附Cu~(2+)之后,胡敏素表面产生了团聚现象,表面羧基、羟基、吡啶氮和N—O基团参与了Cu~(2+)的吸附作用,同时吸附态Cu~(2+)是以内层配位形式与胡敏素表面的O/N和C原子结合.     

腐植酸树脂处理Cu~(2+)、Ni~(2+)冶炼废水

《环境保护》杂志一九八三年第四期发表中科院地理所“用FH-1腐植酸树指处理工业废水”的文章后,我们就着手用FH-1腐植酸树指处理我厂含Cu~(2+)、Ni~(2+)混合离子废水的试验,取得了成效,并于85年12月通过了省级鉴定。本文只就用FH-1腐植酸树脂处理含Cu~(2+)、Ni~(2+)混合离子的冶金废水的特点及其关问题简述如下: 一、废水水质情况我厂日排废水量600米~3,废水中含有Cu~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)、As~(3+)、Se~(4+)等多种元素。废水pH值在2～6之间。其中Cu~(2+)、     

响应面法优化胡敏素对Cu2+的吸附及机理研究

采用Box-Behnken响应面优化实验设计对胡敏素吸附去除水中Cu~(2+)的过程进行了优化,设定吸附时间、吸附剂用量、pH、温度和Cu~(2+)初始浓度为5个影响因素,Cu~(2+)吸附率为响应值,建立了吸附率与上述因素之间的二次多项式模型,确定最佳吸附条件,对吸附过程的等温模型及吸附机理进行了研究.响应面分析表明,吸附剂用量、pH和Cu~(2+)初始浓度是显著因素.胡敏素对Cu~(2+)吸附的最佳条件为:吸附时间110 min、吸附剂用量2.4 g·L~(-1)、pH=5.4、温度25.0℃、Cu~(2+)初始浓度208 mg·L~(-1).在该条件下,测得胡敏素对Cu~(2+)的吸附率可达到80.78%,吸附符合Langmuir等温线方程.胡敏素表面疏松多孔,有利于其通过物理吸附方式吸附Cu~(2+),同时,胡敏素表面的羟基、羧基和羰基等活性基团可以与Cu~(2+)发生配位络合作用,Na+、Ca~(2+)、Mg~(2+)等与Cu~(2+)发生离子交换作用,从而发生化学吸附.研究结果表明,胡敏素作为一种绿色、高效、廉价的吸附剂,可应用于Cu~(2+)污染废水的治理.     

液/固体系Cu2+、Zn2+、Mn2+在硅藻土表面的吸附行为与特性

为了深入了解液/固体系Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)在硅藻土表面的吸附行为与特性,为硅藻土在含重金属离子废水处理上的应用提供充分的理论依据,采用静态吸附试验对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)在硅藻土表面的吸附条件、性能、行为与特性进行了系统的研究.结果表明,硅藻土投加量和离子初始浓度对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的影响均可归结为液/固比(液相离子与硅藻土的质量比)的影响,过高或过低的液固比均不利于吸附,硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)所需的最佳液/固比分别为0.025、0.100和0.100.溶液初始pH值对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的影响主要与溶液初始pH值与硅藻土等电点(2.0)之间的距离有关,接近或低于硅藻土等电点都不利于吸附,过高的pH值会使Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)发生沉淀,也不利于吸附,硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)所需的最适溶液初始pH值区间分别为4.0~6.0、4.0~7.0和4.0~7.0.溶液温度对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的液膜扩散、颗粒扩散和吸附反应3个过程的影响不一致,导致对吸附量的影响无明显规律.硅藻土对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的吸附分别符合Langmuir、Tenkin、Freundlish等温吸附模型,以物理吸附为主,吸附反应容易进行,在40 min达到平衡,吸附容量(25℃时)理论值分别为4.335、23.031、3.844 mg·g~(-1).吸附是自发的、吸热的、无序性增加,符合二级动力学模型.吸附速率的控制步骤为发生在孔道内部的吸附反应.     

碳酸钙改性硅藻土处理电解锌漂洗废水实验研究

铅锌矿在我国储存量大,电解法生产锌过程中可产生含Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)、As5+和Cu~(2+)等重金属离子的漂洗废水。以硅藻土精土为基体,用碳酸钙作为改性剂制备改性硅藻土,对电解锌漂洗废水进行吸附实验研究。结果表明:在反应时间为150 min,碳酸钙改性硅藻土用量为3 g/L,pH为5.46,温度为25℃条件下,对废水进行吸附实验,吸附后废水中的Cu~(2+)和As5+离子浓度低于仪器检测线(0.01 mg/L和0.09 mg/L),Pb~(2+)浓度为0.16 mg/L,吸附后废水中Cu~(2+)、As5+和Pb~(2+)离子浓度均满足GB 25466—2010《铅锌工业污染物排放标准》的排放要求。同时,采用SEM、FTIR、XRD等对碳酸钙改性硅藻土进行表征,进一步探讨了碳酸钙改性硅藻土对重金属的吸附机理。     

甲壳素富集分光光度法测定环境水样中的铜

以甲壳素快速吸附Cu~(2+)-2,9—二甲基—1,10—邻菲啰啉—十二烷基苯磺酸钠的橙色缔合物,用乙醇—乙酸混合液洗脱后,在470nm波长处,直接测定洗脱液的吸光度。在10mL洗脱液中,Cu~(2+)含量在0～11μg范围内,与橙色缔合物的吸光度呈良好线性关系。洗脱液的摩尔吸光系数为7.24×10~3L·mol~(-1)·cm~(-1);Cu~(2+)的富集倍数达100倍:精密度实验的变异系数为1.3%;平均回收率为97.0％～98.0％。     

两种木材生物炭对铜离子的吸附特性及其机制

为探索高效利用废弃生物质资源制备生物炭去除水体和土壤中Cu~(2+)污染的可行性,本文以常见的农林废弃物苹果树枝和梧桐木锯末为原料,采用450℃限氧热裂解法制备生物炭,通过两种生物炭对Cu~(2+)的批量吸附试验,利用4种等温吸附模型(Langmuir、Freundlich模型、Temkim、D-R模型)和4种吸附动力学模型(准一级动力学、准二级动力学、Elovich模型、颗粒内扩散模型)研究了苹果枝和锯末生物炭对Cu~(2+)的吸附行为.同时,使用FTIR红外、SEM和BET比表面积及孔径分析等技术表征了生物炭的理化性质,研究了两种生物炭对Cu~(2+)吸附机制,分析了两种生物炭之间的吸附特性差异及其影响因素.结果表明:(1)苹果枝生物炭在3 h达到吸附平衡,理论最大吸附量为15.85 mg·g~(-1),锯末生物炭在6h达到吸附平衡,理论最大吸附量为17.44 mg·g~(-1),与其他研究相比,这两种生物炭体现了较高的Cu~(2+)吸附性能;(2)两种生物炭对Cu~(2+)的热力学吸附均较好地符合Langmuir模型,表明吸附过程主要是近似单分子层的有益吸附;动力学吸附均符合准二级吸附动力学模型,表明其对Cu~(2+)的吸附包括表面吸附、颗粒内扩散和液膜扩散等多种过程;(3)吸附机制主要包括静电吸附,配体(酚羟基)/离子(H+)交换和阳离子—π键作用.     

用铅离子选择性电极测定污染土壤中铅量法的研究

本文研究以PbS-Ag_2S压片烧结制作的铅离子选择性电极用于测定污染土壤中铅的方法。在0.1M氯化钠介质中,铅离子浓度在5×10~(-6)—10~(-2)M范围内E—-logC_(Pb)~(2+)呈线性关系。 污染土壤中的铅用HCl—HNO_3溶解,在pH2用双硫腙-四氯化碳溶液萃取除去Cu~(2+)、Hg~(2+)、Ag~+,用抗坏血酸消除Fe~(3+)的干扰,在pH3.5—5.5以标准加入法测定铅含量,结果与双硫腙比色法、极谱法和容量法一致。     

降解喹啉的假单胞菌BW003菌株的分离、鉴定和降解特性

从焦化废水活性污泥中分离出1株能利用喹啉作为唯一碳、氮源及能源的高效降解菌,16S rRNA鉴定为Pseudomonas sp..降解试验表明,菌株能将192～911 mg/L的喹啉在3～8 h内有效地降解,去除率均在96％～98％.最适降解温度为30℃,最适降解初始pH值为8.0.跟踪分析降解中间产物发现：在整个降解过程中,至少有43％的喹啉转化为2-羟基喹啉,其后有0.69％的2-羟基喹啉转化为2,8-二羟基喹啉,随后再转化为8-羟基香豆素;另外,至少有48％的喹啉中氮直接转化为氨氮,且外加碳源能促进氨氮的进一步转化,控制好碳氮比将能有效去除喹啉及其转化的各种污染物.     

4A分子筛去除水中Pb2+、Cd2+、Zn2+、Cu2+性能和机理

文章通过采用SEM、XRD、FTIR分析4A分子筛吸附重金属离子Pb~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)前后形貌和结构的变化,探讨了这4种重金属离子在4A分子筛上的吸附性能和机制。研究结果表明:4A分子筛吸附Pb~(2+)和Cd~(2+)后,分子筛的形貌和结构未发生改变,吸附Zn~(2+)和Cu~(2+)后,4A分子筛表面有氢氧化物沉淀附着;吸附Cu~(2+)后,4A分子筛的XRD特征衍射峰消失,表明其晶相结构发生了改变,转化为无定形,此外,属于4A分子筛骨架的部分红外特征吸收峰减弱至几乎消失;Pb~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)在4A分子筛上的吸附符合Langmuir等温吸附模型,最大吸附量分别为2.818、2.514、2.317、1.877 mmol/g,而拟二级动力学吸附速率常数Pb~(2+)Cd~(2+)Cu~(2+)Zn~(2+)。4A分子筛对Pb~(2+)和Cd~(2+)的去除机理主要为离子交换吸附和表面沉淀,对Cu~(2+)和Zn~(2+)的去除则既有离子交换吸附和表面沉淀作用,又有化学沉淀作用。     

铁纳米线对水中Cu2+的吸附性能及机理

为研究nZVI（纳米零价铁）材料对水中Cu2+的吸附性能,采用液相还原法合成核壳结构的nZVI,即FSCNs（铁纳米线,Fe@Fe₂O₃ core-shell nanowires）.通过批处理吸附试验研究pH、离子强度、FSCNs投加量、反应时间、初始ρ（Cu2+）、反应温度等因素对Cu2+去除率的影响,运用动力学模型、等温吸附模型和吸附热力学模型分析FSCNs对Cu2+的吸附特性,并利用SEM（扫描电镜）、XRD（X射线衍射）和XPS（X射线光电子能谱）等表征手段探讨FSCNs对Cu2+的吸附机制.结果表明:①在pH为5、离子强度为0.01 mol/L、FSCNs投加量为0.5 g/L、反应温度为318 K条件下,FSCNs对Cu2+产生的吸附容量最大,为387.6 mg/g.②FSCNs对Cu2+的吸附反应在30 min内达到吸附平衡,此时的最大吸附率可达96%;FSCNs对Cu2+的吸附更符合准二级动力学模型（R2≥0.992）,表明化学吸附可能为该反应的限制步骤;Langmuir和Freundlich等温吸附模型均能较好地拟合吸附结果（R2≥0.992）;该吸附过程是自发的吸热反应〔ΔG0（吉布斯标准自由能） < 0,ΔH0（标准焓变）>0〕.③大部分Cu2+在加入FSCNs后转化为Cu、Cu₂O和CuO,被吸附在FSCNs表面,吸附、还原与共沉淀可能是FSCNs去除水中Cu2+的主要机理.研究显示,FSCNs对Cu2+的最大吸附容量为387.6 mg/g,能快速高效吸附水中的Cu2+,应用前景良好.      

Quantum dots enhance Cu2+-induced hepatic L02 cells toxicity

As a new class of xenogenous nanoparticle,quantum dots (QDs) possess the potential to co-exist with Cu2+ in human liver.The combined toxicity is thus concerned.Considering QDs and Cu2+ are known ROS (reactive oxygen species) inducer,we investigated the combined oxidative stress and corresponding protective strategy using human hepatic L02 cells.The results demonstrated that the presence of a small amount of MPA-CdTe QDs (2 μg/mL) in a Cu2+ solution (2.5-20 μg/mL) resulted in a higher toxicity with up to 8-fold cell viability decrease,which was accompanied by cell morphology changes.The combined toxicity was then confirmed as ROS associated oxidative stress with up to 300% and 35% increase of the intracellular ROS level and glutathione S-transferase (GST) activity,respectively.N-acetylcysteine (NAC) can also provide almost complete protection against the induced toxicity.Therefore,the ROS associated oxidant injury might be responsible for the QDs-Cu2+/Cu2+ induced toxicity and could be balanced through cytoprotective antioxidant enzyme GST.     

Chelation of heavy metals by potassium butyl dithiophosphate

Potassium butyl dithiophosphate (PBD) was developed and introduced as a new chelating agent for heavy metal removal. The synthesized PBD were characterized by IR and NMR. The e ects of pH, chelating agent dosage, and other heavy metal ions on the performance of PBD in Cd2+ removal from water are investigated. Experimental results showed that the chelating agent could be used to treat acidic heavy metal wastewater. The Cd2+ removal was not a ected by solution pH value within the range of 2 to 6. The Cd2+ removal rate could reach over 99%. Therefore, the deficiency of the precipitation process using hydroxide under alkaline condition can be overcome.Without the need for pH adjustment, the method could save on costs. If Cd2+ co-exists with Pb2+ and Cu2+, the a nity of the chelating agent with these three heavy metal ions was in the order of: Cu2+ > Pb2+ > Cd2+. Through PBD chelating precipitation, all the contents of Pb2+, Cd2+, and Cu2+ in wastewater met the standard levels through a one-step treatment. The one-step treatment process was superior to the process (sectional treatment is required) of precipitation with hydroxide. When the pH was between 3 and 11, the amount of leached chelated Cd2+ was much lower than that obtained by precipitation with hydroxide. Therefore, the risk of environmental pollution could be further reduced.     

Free cupric ions in contaminated agricultural soils around a copper mine in eastern Nanjing City, China

To determine the environmental free metal ion activity was a recent hot issue. A method to measure low-level free cupric ion activity in soil solution extracted with 0.01 mol/L KNO3 was developed by using cupric ion-selective electrode （ISE） and calibrating with Cu-buffer solution. Three copper buffers including iminodiacetic acid （IDA）, ethylenediamine （EN）, and glycine （Gly） were compared for calibrating the Cu-ISE curves in the range of free cupric ions （pCu^2＋） 7-13. The Cu-EN buffer showed the best electrode response and thus was applied as the calibration buffer. The pCu^2＋ of 39 contaminated agricultural soils around a copper mine was measured, ranging from 5.03 to 9.20. Most Cu in the soil solutions was found to be complexed with dissolved soil organic matters, averaging 98.1%. The proportion of free Cu^2＋ ions in the soil solutions decreased with the increasing of solution pH. Soluble Cu and free Cu^2＋ ions concentrations were analyzed by multiple linear regressions to evaluate the effects of soil properties on metal levels and speciation. The results showed that soil solution pH was the most significant factor influencing pCu^2＋ （with R^2 value of 0.76）, while not important for the soluble Cu concentration.     

水葫芦重金属吸附性能再利用研究

文章将从河道中打捞的水葫芦分别进行干燥、颗粒化及纤维提取处理,然后研究其对Cu2+的吸附特性,并进一步研究了颗粒状水葫芦在不同浓度Cu2+溶液和不同pH值条件下的Cu2+吸附特性。结果发现水葫芦经过颗粒化和纤维提取处理后,其最大Cu2+吸附量基本保持不变,但吸附速率稍有提高。水葫芦颗粒袋对Cu2+溶液的吸附性能基本不受溶液pH值的影响,对痕量Cu2+溶液具有较好的吸附效果,基本达到国家污水综合排放标准规定的Cu2+含量的三级标准,是一种可以推广的再利用水葫芦重金属离子吸附性能的实用方法。     

Uptake and accumulation of copper by roots and shoots of maize(Zea may L.)

The effects of different concentrations of copper sulfate on rootand shoot growth of maize(Zea mays L.) and the uptake and accumulation of Cu2+ by its roots and shoots were investigated in the present study. The concentrations of opper sulfate (CuSO4.5H2O) used were in the range of 10-5-10-3mol/L. Root growth decreased progressively with increasing concentration of Cu2+ in solution. The seedlings exposed to 10-3 mol/L Cu exhibited substantial growth reduction, yielding only 68% of the root length of the control. The shoot growth of the seedlings grown at 10-5-10-4 mol/L Cu2+ were more or less than the same as the control seedlings. The leaves treated with 10-3 mol/L Cu2+ were obviously inhibited in shoot growth. The fresh and dry weights both in roots and shots decreased progressively with increasing Cu2+ concentration.This fits well with the above mentioned effects of copper sulfate on root growth. Zea mays has considerable ability to remove Cu from solutions and accumulate it. The Cu content in roots of Z. Mays increased with increasing solution concentration of Cu2+. The amount of Cu in roots of plants treated with 10-3, 10-4 and 10-5 mol/L Cu2+ were 10, 8 and 1.5 fold, respectively, greater than that of roots of control plant. However, the plants transported and concentrated only a small amount of Cu in their shoots.     

Uptake and accumulation of copper by roots and shoots of maize (Zea mays L.)

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆＣｕｉｎｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｓｕｓｕａｌｌｙ20ｔｏ30ｐｐｍｉｎｎｏｎｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌ(Ｎｒｉａｇｕ,1979;Ｓａｌｏｍｏｎｓ,1984),ｂｕｔｉｓｍｏｒｅｔｈａｎ2000ｐｐｍｉｎｍｉｎｉｎｇａｒｅａｓａｎｄｉｎｔｈｅｖｉｃｉｎｉｔｙｏｆｓｍｅｌｔｅｒｓ(Ｆｒｅｅｄｍａｎ,1980;Ｈｕｍｐｈｒｅｙｓ,1984).ＩｔｈａｓｂｅｅｎｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔｃｏｐｐｅｒｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙｄｅｐｅｎｄｓｏｎｐＨｉｎｓｏｉｌｓ,ａｎｄｉｔｉｓｏｂ…     

剩余污泥为底物的微生物燃料电池处理含铜废水

以剩余污泥作为阳极底物,CuSO4溶液为阴极溶液构建了双室有膜微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC),研究了MFC的启动,污泥的降解,Cu2+的去除和阴极还原产物的性质.结果表明,Cu2+可作MFC的阴极电子受体,在外电路电阻为1 000 Ω,Cu2+浓度为6 400 mg/L的条件下获得的稳...     

用AGMP-1M阴离子交换树脂直接分离Zn的实验方法改进

针对原有用于铜、铁、锌同位素分析的提纯步骤方法,我们专门对锌的提纯进行了改进,即在1mol/LHCl的介质条件下,采用200~400目AGMP-1M树脂提纯锌,大大简化了锌的提纯方法。在改进的实验条件下,地质样品的回收率接近100%;标准溶液在离子交换分离前后同位素组成一致,表明分离前后无Zn同位素分馏;全流程Zn的空白小于0.7ng/mL。此法可作为用于高精度Zn同位素分析的前处理方法。     

光照下铜离子对水中氢氧自由基生成量的影响

研究了水溶液中铜离子与抗坏血酸、柠檬酸盐及藻等配合体系在高压汞灯光照下产生氢氧自由基的情况,其中铜与抗坏血酸系统反应最强,高压汞灯光照增强了铜与抗坏血酸反应产生氢氧自由基的过程,高压汞灯光照时所产生的自由基量为不光照时的6～7倍。同时铜(或抗坏血酸)单一的水溶液在光照条件下也能产生氢氧自由基。铜离子与柠檬酸钠溶液混合在光照下能产生氢氧自由基;铜离子与藻液混合能加倍藻液中氢氧自由基的产生。