新型分离富集剂对重金属离子吸附能力的研究

本文从静态和动态两个方面探讨了各种实验条件对新型分离富集剂吸附能力的影响。结果表明:在静态条件下,Cd~(2+)和Zn~(2+)的吸附平衡时间为1h,Pb~(2+)和Cu~(2+)为1.5h;富集剂对上述几种离子的吸附速度的顺序是:Pb~(2+)>Cu~(2+)>Zn~(2+)>Cd~(2+);当[Mg~(2+)]<200mg/L,[Ca~(2+)<400mg/L,[K~+]<350mg/L时,此三种金属离子不会干扰对Cu~(2+)的吸附。对于动态吸附,当吸附剂用量为0.1g(对Hg~(2+)),或0.15g(对Cu~(2+)),pH为0.3—8(对Hg~(2+)),3～8(对Cu~(2+))及流速>7mL/min(对Hg~(2+)),或≤10mL/min(对Cu~(2+))时,本富集剂可完全吸附上述两种物质。另外,此富集剂的饱和吸附量为巯基棉的3—20倍,具有很高的吸附能力和很好的稳定性。     

外源Ca2+和K+作用下河口区碱蓬水质净化效果和耐盐碱提高机制

入海河流中较高的氮、磷污染负荷严重影响近岸海域水质,必须加强陆海统筹.但河口区受海水倒灌影响,水体盐碱浓度高且变化范围大,植物生长困难,去除氮磷能力低,提高植物生存能力是亟需解决的难题.本文通过添加适当浓度的Ca~(2+)和K~+,研究提高植物耐盐碱能力以及降低富营养化风险的可能性.结果表明,在pH 8、盐度20‰条件下,外源Ca~(2+)和K~+浓度分别为8 mmol·L~(-1)和10 mmol·L~(-1)的水培实验中,碱蓬对总氮及总磷的去除效率均最高,为对照组的1. 53～1. 87倍,生长最好,相对生长速率(RGR)为对照组的2. 4倍和2. 0倍,同浓度Ca~(2+)的缓解作用大于K~+.外源Ca~(2+)和K~+提高耐盐碱能力的机制体现在碱蓬渗透调节功能的提升:无机渗透调节机制为平衡Na~+/K~+,提高碱蓬持水能力,叶片与根系中无机离子含量与含水量相关性均在0. 966以上;有机渗透调节机制为促进甜菜碱等小分子有机物积累,降低细胞膜脂过氧化作用,Ca~(2+)和K~+缓解作用下叶片丙二醛含量最大降幅达72. 9%和61. 7%.外源Ca~(2+)和K~+能够增强碱蓬渗透调节能力,提升耐盐碱能力,促进碱蓬生长,提高碱蓬对氮磷的去除率.     

融雪对土壤溶解性有机质溶析作用的影响

利用土壤浸提实验和土柱淋洗实验,考察了化学离子的种类与浓度对进入融雪径流的土壤溶解性有机物(DOM)的含量和光谱学特性的影响,以及不同化学特征的积雪融化过程中土壤DOM的释放规律.土壤浸提实验结果表明,随着Na~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)浓度的升高,土壤浸提液中的溶解性有机碳(DOC)浓度显著降低;随着Cl~-、SO_4~(2-)、Mg~(2+)和Ca~(2+)浓度的升高,土壤浸提液中波长254 nm处的紫外吸光度(UV-254)逐渐降低;随着Na~+和Mg~(2+)浓度的升高,土壤浸提液中单位浓度DOC的紫外吸收值(SUVA)值逐渐升高.NO_3~-、SO_4~(2-)和Na~+的浓度过高或过低时,土壤浸提液中DOM的类腐殖酸和类富里酸荧光峰强度较低;随着Cl~-、Mg~(2+)和Ca~(2+)浓度的升高,土壤浸提液中DOM的类腐殖酸荧光峰强度逐渐降低.土柱淋溶实验结果表明,类腐殖酸和类富里酸荧光物质是土壤淋滤液中的主要荧光物质.与纯水相比,融雪水作为淋洗液导致土壤淋滤液中DOC浓度的降低,以及类微生物代谢产物荧光峰强度的增高.冻融交替抑制DOM自土壤解吸进入淋滤液,并且导致土壤淋滤液中芳香族化合物相对含量的降低.     

中亚热带常绿阔叶林湿沉降过程中盐基离子变化特征

基于野外实验和室内实验相结合的方法,于2012年9月至2013年8月对四面山常绿阔叶林大气降水、穿透水、地表枯透水、土壤渗滤液进行了持续一年的森林不同层次盐基离子季节动态变化特征的研究.结果表明,四面山大气降水全年pH平均值为4.90,最大值为5.14,大气降水明显偏酸性;土壤层和林冠层能使降雨的p H值有所升高,其中土壤层对p H值的调升幅度最大,其次为森林冠层;森林冠层只对Na~+有一定的截留作用,降雨能够淋溶森林冠层的Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+;研究结果也表明,枯枝落叶的降解是导致各盐基离子质量浓度在枯透水中增加的主要原因;枯透水下渗的过程淋溶了森林土壤中的Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+.四面山大气降水经过森林生态系统后Ca~(~(2+))、Mg~(2+)、Na~+、K~+的总截留率分别为33.82%、-7.06%、74.36%、42.87%,森林生态系统对Ca~(2+)、Na~+、K~+表现出了截留作用,其中对Na~+截留率最大.     

渭南市降水中常量无机离子特征及其来源解析

根据2011—2014年渭南市连续采集的117次降水样品中10种常量无机离子浓度(NH_4~+、Ca~(2+)、Na~+、K~+、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-、F~-、NO_2~-)的测试结果,运用趋势分析法和相关分析法分析了降水中常量无机离子的化学特征,并结合富集因子法及端源贡献法探究其来源.结果表明:研究时段内,渭南市降水中各离子浓度大小顺序为NH_4~+SO_4~(2-)Ca~(2+)NO_3~-Na+Mg~(2+)K+Cl-F-NO_2~-,主要阴离子是SO_4~(2-)和NO_3~-,共占阴离子总量的92.35%,主要阳离子是Ca~(2+)和NH_4~+,共占阳离子总量的86.17%;降水总离子年平均当量浓度为814.58μeq·L-1,表现出显著的季节差异,且呈现冬季秋季春季夏季,分析原因主要受排放源、气象因素、植被、降水量等因素影响;SO_4~(2-)和NO_3~-90%以上由人为源贡献,Ca~(2+)和Mg~(2+)主要来源于地壳风化,Na~+海盐源和非海盐源贡献约各占一半,K~+98.47%来源于生物质燃烧或地表岩石矿物风化等非海盐源,F-和NH_4~+则几乎全部由人为源贡献.     

柳林泉域岩溶地下水区域演化规律及控制因素

柳林泉是山西省著名的十大岩溶大泉之一,丰富的岩溶地下水资源对吕梁地区经济社会发展具有支撑作用,开展岩溶地下水化学演化规律及控制因素研究对于流域水资源可持续利用意义重大.本研究对补给区、径流区、排泄区、深埋区的29个岩溶地下水主要离子组分进行测试分析.结果表明,水温、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、HCO_3~-、SO_4~(2-)质量浓度从补给区、到径流区、到排泄区、再到深埋区,随着径流途径增加不断升高. K~+、Na~+、Cl~-主要来源于盐岩的溶解;而Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-、SO_4~(2-)主要来源于方解石、白云石和石膏的溶解.受控于盐岩、石膏的不断溶解,Na~+、C~l-和SO_4~(2-)质量浓度增加幅度大,最大值分别为最小值的50、80和32倍;受去白云化作用的影响,Ca~(2+)、HCO3-质量浓度变化不大,最大值仅为最小值的2～3倍.在补给区、径流区,Na~+、Cl~-质量浓度较低,Ca~(2+)和Mg~(2+)、HCO_3~-为主要阴阳子,但在排泄区和深埋区,Cl~-、Na~+明显超过了HCO_3~-、Ca~(2+)和Mg~(2+),成为最主要的阴阳离子;水化学类型由HCO_3-Ca·Mg型转化为HCO_3·SO_4-Ca·Mg型和HCO_3·SO_4-Ca·Na·Mg型,最终演变为Cl·HCO_3-Na·Ca、Cl·HCO_3-Na型和Cl-Na·Ca型.     

喜马拉雅山中段北坡地表水体主要离子特征及其控制因素——以叶如藏布流域为例

为调查喜马拉雅山中段北坡地表水环境特征,2015年9月在叶如藏布流域采集24个地表水体水样并对其水化学特征分析测定,研究结果表明:(1)叶如藏布流域水化学特征存在显著空间差异.随着海拔升高,地表水体p H值、TDS值呈微弱的减小趋势.24个水样中23个水样属于淡水,1个为微咸水.(2)叶如藏布流域内地表水阳离子主要为Ca~(2+),阴离子以SO_4~(2-)为主,其次为HCO_3~-,即地表水为Ca~(2+)-SO_4~(2-)型.(3)叶如藏布流域地表水中各离子之间具有不同程度的相关性.其中Cl~-、HCO_3~-、Na~+和K~+4种离子共源性好;阳离子的来源不同,Na~+和K~+主要来源于碳酸氢盐,Ca~(2+)主要来源于硫酸盐,而Mg~(2+)的来源比较广泛.(4)叶如藏布流域大部分离子主要来源于陆地,受陆源影响从小到大排列顺序为:Na~+Mg~(2+)SO_4~(2-)Ca~(2+)K~+HCO_3~-.流域水文化学过程主要受岩石风化作用控制,特别是受到碳酸盐风化影响.以强木村为界,流域下游地区地表水化学特征受人类活动影响逐渐变大,特别是畜牧活动及人类施肥的影响.     

石期河流域地下水化学特征及物质来源分析

为明确典型岩溶溶丘洼(谷)地区域地下水化学特征及其成因,以石期河流域为研究对象,运用Gibbs图、Piper图、端元分析及离子比例系数等方法,对地下水水化学特征及物质来源进行了定性和定量分析.结果表明,研究区内地下水pH值介于6.06～8.07之间,Ca~(2+)、 Mg~(2+)和HCO~-_3是地下水中的主要离子,其质量浓度范围分别为2.61～108.7、 0.54～27.61和8.1～370.74mg·L~(-1),符合岩溶水高钙弱碱性特征;地下水物质成分中, Ca~(2+)和Mg~(2+)主要受到碳酸参与的灰岩和白云岩风化作用的控制, Na~+主要来源于硅酸盐岩的溶解,同时, Ca~(2+)和Na~+在地下水流动过程中进行阳离子交替吸附作用; K~+、 Cl~-和NO~-_3主要受到农业化肥施放和生活废水排放的影响.此外,大气降水作为该区域地下水的主要补给来源,对当地地下水化学特征和物质来源也有一定的影响.     

Ca~(2+)、Mg~(2+)对饮用水氯消毒过程中三卤甲烷生成的影响

以腐殖酸模拟天然水体中氯化消毒副产物的前驱物进行实验,研究了水中存在Br-、不同pH条件下,Ca~(2+)、Mg~(2+)单独存在和2种离子共存时对三卤甲烷(THMs)的生成量和4种THMs(CHCl_3、CHBrCl_2、CHBr_2Cl、CHBr_3)相对分布的影响。结果表明,在pH为6.0、7.0、9.0 3种条件下,Ca~(2+)、Mg~(2+)对THMs的生成均起到一定的抑制作用,并且Mg~(2+)比Ca~(2+)对THMs生成的抑制作用更强。此外,随着pH的升高THMs生成总量增加,说明碱性环境更有利于THMs的生成。偏酸性环境下,Ca~(2+)的存在有利于溴代三卤甲烷的生成,Mg~(2+)有利于氯代三卤甲烷的生成。Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度超过1.0 mg/L后,对THMs生成有较明显抑制作用。中性环境下,Ca~(2+)单一存在时,随着Ca~(2+)浓度的增加THMs的生成总量先增后减,并且在Ca~(2+)浓度为2.5 mg/L时达到最大值,此时Ca~(2+)有利于氯代三卤甲烷的生成;Ca~(2+)、Mg~(2+)同时存在时,THMs的生成分布改变,溴代三卤甲烷的生成显著增多。     

Ca2+、Mg2+共存对SBR工艺生物脱氮和微生物群落结构的影响

为了研究共存的硬度金属离子在废水生物处理中的作用,在进水Ca~(2+)为1.1 mmol·L~(-1)的条件下,通过改变Mg~(2+)的浓度,考察Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比对SBR工艺污染物去除和微生物群落的影响,采用高通量测序技术分析微生物优势种群的变化,以期从微生物角度明确Ca~(2+)、Mg~(2+)共存对生物脱氮的影响机制.结果表明:当Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比分别为2、1和0.5时,COD去除率由88%分别升高至90%、91%和93%;NH~+_4-N去除率由74%分别升高至91%、93%和96%;TN去除率由44%分别升高至58%、62%和69%.随着进水Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比的降低,微生物群落的丰富度升高,Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比为2的微生物群落结构与Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比为1和0.5的微生物群落结构差异显著.变形菌门、拟杆菌门和放线菌门一直为SBR工艺的优势菌门,有利于有机污染物的去除.参与脱氮过程的Niabella和Dechloromonas在反应器内富集,保证了良好的脱氮效果.Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比的降低促进了有机物和总氮的去除及微生物多样性的提高.     

酿酒酵母吸附Zn(Ⅱ)过程中阳离子(K+,Mg2+,Na+,Ca2+)的变化分析

研究了酿酒酵母无缓冲溶液体系吸附Zn(Ⅱ)的过程中各种阳离子的变化情况.研究结果表明,当Zn(Ⅱ)的初始浓度是0.08～0.8 mmol·L-1,酵母浓度约1 g·L-1,初始pH为5.65,反应38h内,酵母的Zn(Ⅱ)吸附量为74.8～654.8μmol·g-1,去除率达到76.4%～92.8%,pH值升高0.55～1.28.吸附过程中酵母首先快速释放大量K ,其次是Mg2 和Na ,Ca2 的释放量较少,数量级一般可分别达到几百、几十和几个μmol·g-1.以离子交换为基础计算的各阳离子释放量总和一般超过Zn(Ⅱ)的吸附量,证明酵母吸附Zn(Ⅱ)的机理之一是离子交换,但不唯一.无缓冲溶液体系酵母吸附Zn(Ⅱ)的过程中溶液pH值升高,H 被吸收,K 等阳离子释放,是生物体细胞的本质属性,与Zn(Ⅱ)是否存在无关,但是Zn(Ⅱ)可以促进阳离子的释放以及降低酵母对H 的吸收,也反映出Zn(Ⅱ)与H 之间可以竞争细胞表面吸附位.死酵母的吸附量低于未处理酵母,与阳离子交换能力关系不大,可能与细胞表面变形导致Zn(Ⅱ)吸附困难有关.     

酿酒酵母吸附Zn(Ⅱ)过程中阳离子(K+，Mg2+，Na+，Ca2+)的变化分析

研究了酿酒酵母无缓冲溶液体系吸附Zn(Ⅱ)的过程中各种阳离子的变化情况.研究结果表明,当Zn(Ⅱ)的初始浓度是0.08～0.8 mmol·L^-1,酵母浓度约1 g·L^-1,初始pH为5.65,反应38h内,酵母的Zn(Ⅱ)吸附量为74.8～654.8μmol·g^-1,去除率达到76.4%～92.8%,pH值升高0.55～1.28.吸附过程中酵母首先快速释放大量K⁺,其次是Mg²⁺和Na⁺,Ca²⁺的释放量较少,数量级一般可分别达到几百、几十和几个μmol·g^-1.以离子交换为基础计算的各阳离子释放量总和一般超过Zn(Ⅱ)的吸附量,证明酵母吸附Zn(Ⅱ)的机理之一是离子交换,但不唯一.无缓冲溶液体系酵母吸附Zn(Ⅱ)的过程中溶液pH值升高,H⁺被吸收,K⁺等阳离子释放,是生物体细胞的本质属性,与Zn(Ⅱ)是否存在无关,但是Zn(Ⅱ)可以促进阳离子的释放以及降低酵母对H+的吸收,也反映出Zn(Ⅱ)与H⁺之间可以竞争细胞表面吸附位.死酵母的吸附量低于未处理酵母,与阳离子交换能力关系不大,可能与细胞表面变形导致Zn(Ⅱ)吸附困难有关.     

Co~(2+)掺杂和Co~(2+)-Ni~(2+)共掺杂对TiO_2光催化性能的影响

通过溶胶-凝胶法制备了掺杂钴离子和钴、镍离子共掺杂的复合纳米粒子二氧化钛光催化剂,以甲基橙的脱色降解为探针反应,评价了光催化剂的光催化活性,研究了不同掺杂量以及掺杂粒子不同时,对光催化剂催化性能的影响。结果表明:当钴的掺杂量在0.2%时,光催化剂的活性最佳,而钴镍共掺杂的掺杂量在0.4%时,光催化剂的活性最好,且钴掺杂的催化活性比钴镍掺杂的更有效。     

Pb~(2+)、Ni~(2+)在核桃壳上的竞争吸附研究

以核桃壳为吸附剂研究Pb2+、Ni2+在吸附剂上的动力学方程、吸附等温线及竞争吸附行为。研究表明,Pb2+、Ni2+在吸附剂上的吸附均满足拟二阶动力学方程,线性相关系数均高达0.99;Pb2+、Ni2+吸附平衡浓度满足Langmuir吸附等温方程。Pb2+、Ni2+竞争吸附表明吸附剂对Pb2+的吸附能力比Ni2+强。     

NaOH改性桤木锯末对废水中Cd2+,Pb2+的吸附

文章研究了NaOH改性桤木锯末对水中Cd2+和Pb3+的吸附特性,探讨了pH值、锯末用量、吸附时间对吸附昔的影响及其吸附动力学和吸附柱动力学.结果表明:(1)锯末吸附Cd2+和Pb2+的最佳pH值分别为1.0和5.0(2)随锯末用量增加,锯末对Cd2+和Pb2+的吸附量减少,吸附率增加,对Cd2+和Pb2+吸附率分别可...     

添加Fe2+和Co2+对牲畜粪便发酵产沼气的影响

以牛粪为发酵原料,研究了不同浓度的Fe2+和Co2+对沼气产量和产气周期的影响。结果表明,物料添加Fe2+和Co2+的浓度为1.2μg/L时均可达到沼气最大产量。物料中Fe2+的浓度为1.2μg/L时,沼气总产量为3 648.25 mL,最高产气可持续7 d,日平均产气量为148 mL;1.2μg/L的Co2+的沼气总产量为2 766.25 mL,最高产气可持续5 d,日平均产气量为132.8 mL。物料添加不同浓度Fe2+和Co2+可延长产气周期,但对沼气生产的启动时间、发酵前后物料的碳氮比及pH值均无影响。     

UV-Fe~(3+)-Cu~(2+)-H_2O_2体系深度处理垃圾渗滤液

采用UV-Fe3+-Cu2+-H2O2体系对长沙黑糜峰垃圾填埋场经过生化法处理后的垃圾渗滤液进行了二次深度处理,发现体系在T为30~50℃,H2O2体积分数为0.12 mL/L,Fe3+浓度为0.2 mmol/L,Cu2+浓度为0.2 mmol/L,t为60 min条件下,废水COD从500~700 mg/L降至50~60 mg/L,色度从100倍降至无色,达国家一级排放标准。UV-Fe3+-Cu2+-H2O2体系对成分复杂且难降解的废水具有很好的处理效果,弥补了Fenton和UV-Fenton对pH值的要求过严和催化剂难回收的缺点。     

Immobilization of Cu~(2+) and Cd~(2+) by earthworm manure derived biochar in acidic circumstance

Earthworm manure, the by-product obtained from the disposing of biowastes by earthworm breeding, is largely produced and employed as a feedstock for biochar preparation through pyrolysis. For repairing acidic soil or acidic electroplating effluent,biochar physicochemical properties would suffer from some changes like an acidic washing process, which hence affected its application functions. Pristine biochar(UBC)from pyrolysis of earthworm manure at 700°C and biochar treated by HCl(WBC) were comparatively investigated regarding their physicochemical properties, adsorption capability and adsorption mechanism of Cu~(2+) and Cd~(2+) from aqueous solution to explore the immobilization characteristics of biochar in acidic environment. After HCl treatment,the soluble ash content and phenolic-OH in the WBC sample was notably decreased against the increase of the carboxyl C_O, aromatic C_C and Si–O–Si, compared to that of UBC. All adsorption processes can be well described by Langmuir isotherm model. The calculated maximum adsorption capacity of Cu~(2+) and Cd~(2+) adsorption on UBC were 36.56 and 29.31 mg/g, respectively, which were higher than that of WBC(8.64 and 12.81 mg/g,respectively), indicating that HCl treatment significantly decreased biochar adsorption ability. Mechanism analysis revealed that alkali and alkaline earth metallic, salts(carbonates, phosphates and silicates), and surface functional groups were responsible for UBC adsorption, corresponding to ion exchange, precipitation and complexation,respectively. However, ion exchange made little contributions to WBC adsorption due to the great loss of soluble ash content. WBC adsorption was mainly attributed to the abundant exposure of silicates and surface functional groups(carboxyl C_O and aromatic C_C).     

Cd、Zn在水体-土壤-双穗雀稗间的迁移模拟研究

以模拟江水-双穗雀稗-土壤构成的有机体系为研究对象,通过动态模拟实验,研究了外源重金属Cd2+、Zn2+单一及复合处理时对双穗雀稗生长及外源重金属在水体、土壤和双穗雀稗中的迁移富集情况。结果表明:较低浓度的水体Cd、Zn对双穗雀稗生长几乎没影响,高浓度时对其生长有抑制作用。双穗雀稗主要通过根、茎富集重金属离子,随着处理浓度的增加迁移富集量逐渐增大,迁移富集量地下部地上部,Cd、Zn在双穗雀稗中的迁移表现出协同效应,而在土壤中Cd对Zn的迁移富集存在拮抗作用,Zn对Cd的迁移富集存在协同作用。双穗雀稗可明显降低水体中外源重金属Cd、Zn的含量,是三峡库区消落带植被重建、修复重金属(Cd、Zn)污染的优良物种之一。     

松树锯末对Cu~(2+)的吸附研究

文章采用松树锯末以及柠檬酸钠改性锯末为吸附材料,以Cu2+为吸附对象,研究了溶液的pH值,吸附时间,锯末投加量及模拟废水初始浓度对吸附效果的影响,研究结果表明在最佳条件下改性前后的锯末对Cu2+的最大吸附量分别为3.31 mg/g、5.75 mg/g,最大除去率分别达到84.3%和92.3%。同时对改性前后的锯末做了吸附等温线拟合及动力学研究,结果表明吸附等温线均能很好的符合Langmuir或Freundlich吸附模式,吸附过程符合拟二级动力学方程。