堆肥腐熟前后胡敏酸与富里酸的还原容量比较

采集腐熟前后的堆肥样品并提取和纯化出腐殖质(胡敏酸:HA;富里酸:FA),分别以柠檬酸铁(FeCit)和Fe(NO3)3作电子受体,测定了HA和FA的还原容量(RC).结果表明:以FeCit作为电子受体时,与未腐熟堆肥样品相比,腐熟后筛分样品HA的RC值增大,从22.85mmol e-/molC增大到26.84mmol e-/molC,而其对应FA的RC值减少,由37.67mmol e-/molC降低为33.68mmol e-/molC;对于两种不同形态的电子受体,以 FeCit为电子受体测定得到的RC值高于以Fe(NO3)3为电子受体测定得到的RC值;相对于本底还原容量,HA和FA经微生物还原后其RC值降低,降低幅度与微生物种类有关.结合紫外-可见光谱和三维荧光光谱分析发现,堆肥HA和FA的还原能力与其中类富里酸物质含量和醌基浓度成正相关,而与其本身的芳化度和分子量呈负相关.     

厌氧条件下可溶性有机质对汞的还原与氧化作用

在沉积物、湿地和淹水的水稻土中天然可溶性有机质(DOM),如胡敏酸(HA)和富里酸(FA)处于还原状态,其介导Hg(Ⅱ)的还原,影响汞的转化及地球化学循环.本文通过模拟黑暗厌氧环境,研究还原态HA与FA对Hg(Ⅱ)的还原.结果表明,还原态HA与FA的还原容量高于对照氧化态HA与FA.还原态HA与FA对Hg(Ⅱ)的还原最佳浓度分别是0. 2mg·L~(-1)和1. 5 mg·L~(-1).而高于最佳浓度时,由于发生巯基竞争性络合作用,抑制Hg(Ⅱ)的还原;特别是还原态HA大于5mg·L~(-1)时,不能还原Hg(Ⅱ)为Hg(0).还原态HA与FA对Hg(Ⅱ)的还原反应动力学表明:有机碳(DOC)与Hg(Ⅱ)摩尔比DOC∶Hg(Ⅱ)=400∶1时,还原反应速率IHSS-HA FRC-HA FRC-FA;高摩尔比[DOC∶Hg(Ⅱ)=10 000∶1]时,还原态HA对Hg(Ⅱ)的还原反应停止,甚至向相反方向进行.还原态HA与FA对Hg(0)氧化结果表明,当还原态HA与FA浓度分别增加至5 mg·L~(-1)和10 mg·L~(-1)时,样品中检测不到Hg(0),还原态HA与FA对Hg(0)发生诱导性氧化络合作用.在汞的氧化还原与络合作用中,还原态DOM扮演双重角色,影响活性汞的可利用性,进而影响微生物汞的甲基化.     

间歇通风对污泥好氧堆肥过程中腐殖质电子转移能力的影响

选取连续通风和间歇通风两种不同的供氧方式进行好氧堆肥,分析污泥堆肥腐殖质富里酸(FA)和胡敏酸(HA)光谱特征和还原容量不同时期的变化.结果表明:与连续通风处理相比,间歇通风处理促进了类蛋白质的分解和类腐殖质的形成,增加了电子转移能力;间歇通风FA的本底还原容量(NRC)、化学还原容量(CRC)提高了194.33,127.97μmol e^-/(g C),HA的NRC、CRC提高了168.26,203.81μmol e^-/(g C).相关性分析和主成分结果显示,C3、C4是FA电子转移能力主要控制因子,而SUVA₂₅₄、SUVA₂₈₀是HA的电子转移能力主要控制因子.     

翻堆对好氧堆肥腐殖质电子转移能力的影响

开展了连续通风和翻堆两种典型的通风方式进行污泥好氧堆肥,通过分析堆肥腐殖质中富里酸(FA)和胡敏酸(HA)的光谱特征以及本底/化学还原容量(NRC/CRC)的时态变化,研究其对污泥好氧堆肥过程中富里酸(FA)和胡敏酸(HA)的形成和电子转移能力(ETCs)的影响.结果表明:与翻堆处理相比,连续通风处理促进了堆肥FA和HA中类蛋白质组分的减少和类腐殖质组分的增加,强化了高温期和腐熟期FA的电子转移能力(CRC分别增加了176.55和123.24μmol e^-/gC),但降低了HA和升温期FA的电子转移能力(CRC分别降低了246.47和116.13μmol e-/gC).相关性分析表明,影响污泥堆肥腐殖质电子转移能力的主要因素为pH值、SUVA₂₅₄、SUVA₂₉₀和类蛋白质组分,翻堆处理促进了类腐殖质组分对腐殖质电子转移能力的影响.     

胡敏酸和富里酸与Fe3+氧化还原动力学研究

采用邻二氮菲比色法研究了Fe3 与不同浓度的胡敏酸(HA)和富里酸(FA)的氧化还原反应动力学特征.结果表明,采用常用动力学方程对反应过程进行拟合,二级反应方程比较满意.在相同腐殖酸浓度下,随着Fe3 初始浓度的增加,腐殖酸还原Fe3 的速度常数k2降低,而还原反应半衰期t1/2增大;HA还原Fe3 的速率常数k2大于FA,半衰期小于FA. HA对Fe3 的还原能力较FA高,氧化还原容量亦比后者大.     

渗滤液污染羽中沉积物氧化还原缓冲能力研究

通过土柱模拟实验研究含水层沉积物的氧化还原缓冲能力及其在不同氧化还原带中的变化.结果表明,随着污染的加重,沉积物的氧化容量(OXC)减小,而还原容量(RDC)升高.在未受污染的沉积物中,Fe³⁺是OXC的主要组成,约占OXC的70.5%;TOC是RDC的主要组成,约占RDC的98.7%.在厌氧环境中大部分无定型态和部分晶体态Fe³⁺被还原,还原产物主要以FeCO₃和FeS形式沉淀;在产甲烷带/硫酸盐还原带和铁还原带中,Fe²⁺的沉积使得可离子交换态Fe²⁺含量由原样中的0.5%分别升高至3%和1.84%.因此Fe³⁺是含水层中主要的氧化还原缓冲剂,Fe³⁺还原、Fe²⁺沉淀和Fe2+的离子交换等作用大大减小了厌氧渗滤液污染羽的扩展,对进入含水层的还原性污染物有重要的缓冲作用.     

垃圾渗滤液污染羽在地下环境中的分带现象研究

通过土柱实验研究垃圾渗滤液污染物在地下环境中降解的生物地球化学作用和分带现象,并对污染前后土壤中的Fe³⁺、Fe²⁺、氧化容量(OXC)和还原容量(RDC)等的变化进行分析.结果表明,垃圾渗滤液污染羽中出现了4个顺序氧化还原带,微生物在每个带所利用的最终电子受体是不同的,分别为CO₂、Fe³⁺、NO₃^-和O₂,相应地依次称为产甲烷带、铁还原带、NO相似文献   

不同波长和强度光照对水体汞还原的影响

采用室内模拟实验,探讨不同光波长、强度对HgCl2还原反应的影响,根据载气中Hg0的实时浓度跟踪HgCl2还原反应的过程,计算Hg0释放通量来进行汞光还原程度定性分析、动力学定量分析,并运用积分法和微分法确定反应级数.结果表明,Hg2+的还原量与光波长呈负相关、与光强度呈正相关,说明光子提供的能量对汞的光还原反应起关键性作用,汞还原率由光波长和强度共同决定,并且受溶液体积和载气流速影响;在各组实验中,载气中的Hg0浓度均表现为先上升再下降后趋于平稳的规律,Hg0浓度上升阶段的主要反应是Hg2+的还原反应和Hg0的释放,而下降阶段的主要反应是Hg0的释放;本研究中可见光下的汞还原反应为一级反应,UVA、UVB光照下的汞还原反应为二级反应,这与汞的配合物具有特定的光谱吸收带和实验用灯提供的光波范围有关.     

胡敏酸对不同矿物结合汞的还原作用

采用扩散吸收法探讨了胡敏酸对不同矿物结合态汞的还原作用及光照的影响.结果表明:两种胡敏酸(TJ和SH)对碳酸钙、氧化锰和赤铁矿结合态汞均具有明显的还原作用,还原动力学过程表现为先递增后渐趋平稳,可用双常数方程、Elovich方程和指数方程拟合;还原容量与吸持矿物类型有关,平均还原率大小为:CaCO3-Hg(0.67%)>Fe2O3-Hg(0.42%)>MnO2-Hg(0.19%);光照对胡敏酸还原矿物结合态汞具有强化效应,以CaCO3-Hg和Fe2O3-Hg光强化效果最明显,平均还原率较遮光时高出0.10%以上;两种胡敏酸(SH和TJ)对矿物结合态汞的还原能力存在差异(P<0.1),遮光条件下SH的还原能力均高于TJ,而光照条件下TJ对CaCO3-Hg的还原能力大于SH,对MnO2-Hg的还原则无显著差异,意味着SH的光敏性低于TJ,可能与不同胡敏酸氧化还原活性基团含量和芳香化程度(E4/E6)不同有关.     

低分子有机酸对汞氧化还原反应的影响

为探究植被根系分泌物的主要成分低分子有机酸对汞氧化还原反应的影响,采用室内模拟试验,探讨了酒石酸、柠檬酸及琥珀酸对汞的还原、氧化反应的影响,并分析了其相应的作用机制.结果表明,酒石酸对汞还原反应有明显的促进作用,柠檬酸有抑制作用.低浓度琥珀酸对汞还原反应有促进作用,高浓度为抑制作用.酒石酸还原Hg2+的反应为二级动力学反应,速率常数为0.0014~0.0056 L·(ng·min)-1.3种有机酸在反应初期对Hg0表现出一定的氧化作用,但随后被氧化的Hg0又被重新还原.3种有机酸对Hg0的氧化能力顺序为:柠檬酸>酒石酸>琥珀酸.     

Some aqueous reactions of potential importance in the atmospheric chemistry of mercury

Reactions of Hg(I) and Hg(II) with oxidizing and reducing agents have been investigated using stopped-flow and spectroscopic techniques. Hg₂²⁺ was found to be oxidized by HClO and radicals produced by Fentons reagent (Fe²⁺ + H₂O₂). The rate determining step in the reaction of Hg₂²⁺ and HClO is probably a relatively rapid reaction of Hg⁰ and HClO. A photochemically induced reduction of Hg(OH)₂(aq) to Hg⁰ was observed when irradiating with simulated sunlight (λ>290 nm), which may be a process of environmental importance. Aqueous Hg(CN)₂ and HgCl₂ were found to be stable. The rate of reduction of Hg(SO₃)₂²⁻ is not affected by irradiation. No oxidation of Hg₂²⁺ was found when mixing solutions containing H₂O₂ or Fe³⁺ or a mixture of the two which suggests that H₂O₂ is not an important oxidant for mercury under environmental conditions.     

Mercury removal from coal combustion flue gas by modified fly ash

Fly ash is a potential alternative to activated carbon for mercury adsorption. The effects of physicochemical properties on the mercury adsorption performance of three fly ash samples were investigated. X-ray fluorescence spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and other methods were used to characterize the samples. Results indicate that mercury adsorption on fly ash is primarily physisorption and chemisorption. High specific surface areas and small pore diameters are beneficial to efficient mercury removal. Incompletely burned carbon is also an important factor for the improvement of mercury removal efficiency, in particular. The C-M bond, which is formed by the reaction of C and Ti, Si and other elements, may improve mercury oxidation. The samples modified with CuBr2 , CuCl 2 and FeCl3 showed excellent performance for Hg removal, because the chlorine in metal chlorides acts as an oxidant that promotes the conversion of elemental mercury (Hg0) into its oxidized form (Hg2+). Cu2+ and Fe3+ can also promote Hg 0 oxidation as catalysts. HCl and O2 promote the adsorption of Hg by modified fly ash, whereas SO2 inhibits the Hg adsorption because of competitive adsorption for active sites. Fly ash samples modified with CuBr2 , CuCl2 and FeCl3 are therefore promising materials for controlling mercury emissions.     

降水中汞的赋存形态

在北京市不同地点和不同时期采集降水样品 36个 .分析结果表明 ,汞易形成相对稳定的络合态汞 ,除 Hg⁰_(w) 外各形态汞含量均表现为采暖期大于非采暖期 .降水中各形态汞的含量和百分比按大小排序 ,经统计检验 ,在非采暖期水相中为 Hg^re_(w)>[Hg⁰_(w),Hg²⁺_(w)],颗粒态汞为 Hg^re_(p)>Hg²⁺_(p)>Hg⁰_(p);在采暖期水相中均为 Hg^re_(w)>Hg²⁺_(w)>Hg⁰_(w),颗粒态汞为 Hg^re_(p)>[Hg²⁺_(p),Hg⁰_(p)].在非采暖期颗粒态汞含量及百分比 Hg^T_(p)>溶解态汞 Hg^T_(w),在采暖期颗粒态汞和溶解态汞没有明显差异 .小于 0.45μm颗粒吸附的汞 Hg⁰相对较多 ,Hg²⁺形态汞较少 ,水溶液中 Hg⁰ 形态汞少 ,Hg²⁺形态汞多 ,表明 Hg⁰ 形态汞更易在微小颗粒物上吸附 ,而 Hg²⁺形态汞相当部分可以保留在水溶液中 .     

Highly efficient Hg2+ removal via a competitive strategy using a Co-based metal organic framework ZIF-67

The stronger coordination ability of mercury ions with organic ligands than the metal ions in metal organic framework (MOFs) provides an accessible way to separate mercury ions from solution using specific MOFs. In this study, a Co-based MOF (ZIF-67, Co(mIM)₂) was synthesized. It did not introduce specific functional groups, such as -SH and -NH₂, into its structure through complicated steps. It separate Hg²⁺ from wastewater with a new strategy, which utilized the stronger coordination ability of Hg²⁺ with the nitrogen atom on the imidazole ring of the organic ligand than the Co²⁺ ions. Hg²⁺ replaced Co²⁺ nodes from ZIF-67 and formed a more stable precipitate with mIM. The experimental results showed that this new strategy was efficient. ZIF-67 exhibited Hg²⁺ adsorption capacity of 1740 mg/g, much higher than the known MOFs sorbents. mIMs is the reaction center and ZIF-67 can improve its utilization. The sample color faded from purple to white due to the loss of cobalt ion. It is a great feature of ZIF-67 that allows users to judge whether the sorbent is deactivated intuitively. ZIF-67 can be sustainable recycled by adding organic ligands to the solution after treatment due to its simple synthesis method at room temperature. It's a high-efficient and sustainable sorbent for Hg²⁺ separation from wastewater.     

自然水体生物膜和表层沉积物对Hg2+的吸附、解吸研究

选择卫河流域河南段(鹤壁段)为研究站位,在水环境中直接采集生物膜和沉积物样品,进行了Hg2+吸附实验。研究结果表明水体生物膜、沉积物/生物膜复合对Hg2+的吸附动力过程符合Lagergren准二级动力学方程(R20.98),Freundlich和Langmuir等温曲线均可描述Hg2+在表层沉积物和生物膜样品上的热力学吸附过程,显著性水平达到P=0.005(n=7),pH对Hg2+在沉积物、水体生物膜、及二者复合体系的吸附均产生显著的影响,最佳吸附pH介于5~7之间,通过Langmuir等温曲线计算了三类材料对Hg2+的最大吸附容量:水体生物膜沉积物/水体生物膜沉积物。三种吸附材料上Hg2+的NaNO3解吸率从大到小依次为:沉积物沉积物/生物膜生物膜。     

TiO2/膨润土复合材料对Hg2+的吸附性能研究

利用纳米TiO_2对膨润土进行复合改性,制备TiO_2/膨润土复合材料.采用电镜扫描、X-射线衍射表征改性前后膨润土的结构和形貌.通过室内模拟实验,以膨润土为对照,研究不同添加量、pH、吸附时间及初始Hg~(2+)浓度等条件下,TiO_2/膨润土复合材料对Hg~(2+)的吸附特性与性能,同时通过正交试验,探究TiO_2/膨润土复合材料吸附Hg~(2+)的最优条件.结果表明,改性后的膨润土颗粒明显变小,且颗粒疏松多空孔,层间距增大.相比于膨润土,TiO_2/膨润土复合材料吸附性能得到极大提高.TiO_2/膨润土复合材料对Hg~(2+)的吸附率均随着添加量、pH、吸附时间的增大而增大,添加量为1.5 g·L~(-1)、pH为7.0、吸附时间为120 min时,吸附率达98.0%以上.但TiO_2/膨润土复合材料对Hg~(2+)的吸附率随着初始Hg~(2+)浓度的增大而减小.通过4种动力学模型拟合发现,吸附过程符合假二级动力学方程,吸附以化学吸附为主.吸附等温线更符合Langmuir等温方程,属于典型的单分子层吸附,最大吸附量为20.66 mg·g-1.吸附Hg~(2+)的最优实验条件:添加量为2.0 g·L~(-1),pH为8.0,初始Hg~(2+)浓度为45 mg·L~(-1),吸附时间为16 h,此时吸附率99.9%,平衡浓度为0.034 mg·L~(-1).