电炉钢渣对水中Cu2+、Cd2+和Pb2+的去除作用

以宝钢电炉钢渣为研究对象,考察了钢渣对溶液中重金属离子Cu2+、Cd2+、Pb2+的吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学特征,借助多种分析手段(XRD、BET比表面分析、SEM/EDS等)对钢渣进行了理化性能测试和表征.结果表明,电炉钢渣对重金属离子的吸附速率较快,吸附速率顺序为Cd2+>Pb2+>Cu2+,吸附过程符合一级动力学模型(R2>0.99).吸附等温实验结果表明,Langmuir模型较为适合重金属离子在钢渣上的吸附,实验条件下对Cu2+、Cd2+、Pb2+离子的最大吸附容量分别为0.101、0.058、0.120 mmol.g-1.3种重金属离子在钢渣上的吸附是一个吸热(ΔH0<0)、熵值增大(ΔS0>0)的自发反应过程(ΔG0<0),熵效应是吸附反应自发进行的主要驱动力.SEM/EDS分析结果揭示了吸附前后钢渣表面形貌和化学成分的变化.电炉钢渣以其低价、高效性在重金属废水处理中具有广阔的应用前景.     

毛木耳对Cd~(2+)、Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)生物吸附的动力学和吸附平衡研究

以毛木耳(Auriculariapol ytricha)子实体为生物吸附材料,研究起始pH值、反应时间、重金属浓度这3个因素对毛木耳子实体吸附Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+的影响及其吸附特性.结果表明,pH是影响毛木耳子实体吸附重金属离子的主要因素,最适起始pH值为5;在10mg·L-1重金属浓度下,毛木耳子实体对Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+的最大吸附率分别为94.12%、96.22%、99.94%、99.19%;准二阶动力学模型比准一阶动力学模型能更好地描述毛木耳子实体对4种重金属的吸附过程;Langmuir等温模型能较好地拟合毛木耳子实体对4种重金属的等温吸附过程;毛木耳子实体对Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+的最大吸附量分别为10.09、8.36、23.57和3.64mg.g-1;毛木耳子实体吸附Cd2+、Cu2+、Zn2+的化学反应机理可能为离子交换反应.     

碱熔联合水热改性生物质电厂灰高效吸附多种重金属离子

以生物质电厂灰(biofuel ash, BFA)为原料,采用碱熔联合水热技术对BFA进行改性,制备地质聚合物-沸石复合材料,利用SEM、XRD、FTIR等技术对改性前后的BFA进行表征,并研究了改性BFA(MBFA)对Cd2+、Zn2+、Cu2+和Pb2+离子的吸附性能。结果表明:MBFA的比表面积、孔体积显著提高;拟一级和拟二级动力学模型均能较好地描述MBFA对Cd2+、Zn2+、Cu2+和Pb2+的吸附过程(R2>0.9375),说明同时存在物理、化学吸附;温度为298 K时,Langmuir方程和Freundlich方程对Cd2+、Zn2+、Cu2+吸附等温线均达到较好的拟合度(0.9223Cu2+>Cd2+>Zn2+。     

市政污泥生物碳对重金属的吸附特性

采用市政污泥在300℃缺氧条件下制得污泥生物碳,研究了污泥生物碳添加量、溶液pH及吸附反应时间对溶液中Pb2+、Cu2+、Zn2+吸附效果的影响,并分析了各因素影响机制及污泥生物碳对重金属的吸附机理. 结果表明,污泥生物碳对溶液中重金属的去除率与重金属水合离子半径呈负相关,随着污泥生物碳添加量的增加,溶液中重金属的去除率不断增加,但单位吸附量总体上呈下降趋势. 重金属吸附量随溶液pH的增加而增大,当溶液初始pH为6.00时,污泥生物碳对溶液中Pb2+、Cu2+和Zn2+的吸附量最大,分别达42.941、25.769和12.484mg/g. 伪二级动力学方程可有效描述溶液中重金属离子在生物碳上的吸附过程,重金属在污泥生物碳表面的吸附主要受化学反应控制,Pb2+、Cu2+和Zn2+的平衡吸附量分别为39.747、6.849和10.004mg/g,达到吸附平衡的时间为Pb2+＞Zn2+＞Cu2+.      

常见重金属对费氏弧菌的生物毒性研究

以费氏弧菌作为毒性测试物种,研究Hg2+、Pb2+、Cu2+、Cd2+、Zn2+、Cr6+对费氏弧菌的生物毒性.同时,对相对发光强度和金属离子浓度进行线性回归后计算了EC50值(半数效应浓度值),并比较了该菌种对各金属化合物的敏感度差异.结果表明,发光菌的相对发光强度均与重金属离子浓度呈负相关,线性相关系数为0.8764~0.9730.Hg2+、Pb2+、Cu2+、Cd2+、Zn2+、Cr6+对费氏弧菌的EC50分别为0.045、0.181、0.300、0.117、0.614、23.000 mg/L,毒性大小依次为Hg2+ >Cd2+ >Pb2+ >Cu2+ >Zn2+ >Cr6+,可见Hg2+对费氏弧菌的毒性最大,但该发光菌对Cr6+的敏感性较小.     

Cu2+和Cd2+在改性纳米黑碳表面上的吸附-解吸

通过Cu2+或Cd2+单体系和Cu2+-Cd2+复合体系中Cu2+或Cd2+的吸附-解吸试验,研究了改性纳米黑碳(MBC)对Cu2+和Cd2+的吸附特性和吸附稳定性.结果表明:Cu2+和Cd2+在MBC上的吸附可以分为快、慢2个阶段,30 min达到饱和吸附量的90%以上.Cu2+和Cd2+在MBC上的吸附等温线均能用Langmuir方程和Freundlich方程拟合.Cu2+和Cd2+在MBC上的最大吸附量分别为417和245 mmol/kg,n值分别为2.56和3.85.MBC对Cu2+和Cd2+是优惠吸附,且对Cu2+的吸附能力大于Cd2+.吸附在MBC上的Cu2+和Cd2+的解吸率均随着吸附量的增加而增大,Cu2+在MBC上的解吸率为1.45%～20.20%,Cd2+为2.67%～31.40%.Cu2+和Cd2+在MBC上存在着竞争吸附,其最大吸附量均随着竞争离子浓度的增加而降低.MBC对Cu2+吸附量和吸附稳定性均大于Cd2+.MBC对重金属有强的吸附作用,可探索其在含重金属废水处理和重金属污染土壤钝化修复中的应用.     

湘江衡阳段底泥吸附Pb~(2+)和Cd~(2+)的研究

以衡阳段湘江上游为研究对象,探讨了其吸附Pb2+、Cd2+的影响因素及其热力学规律,以求为湘江流域重金属污染防治提供依据。结果表明,底泥吸附Pb2+的效果优于Cd2+;pH为2~6时,吸附量随pH值的增大而增大,pH4时影响很大;泥水比增大,水中重金属剩余浓度减小,但吸附量减小;Pb2+、Cd2+浓度增加,吸附量增大。温度升高,底泥对Pb2+、Cd2+的吸附量略微增大。底泥吸附Pb2+等温式更符合Langmuir方程,Cd2+的更符合Freundlich方程。该吸附是自发、吸热的。     

美洲商陆生物炭对Zn、Pb、Cd和Cu的吸附特性分析

为探究美洲商陆生物炭对Zn、Pb、Cd和Cu的吸附特性,研究了溶液初始浓度和pH、吸附剂投加量、吸附温度、吸附时间等因素对其吸附效果的影响,并利用SEM、EDS以及XRD对生物炭进行表征。结果表明:该生物炭吸附重金属后其结构发生显著改变,且生物炭表面生成较多的金属化合物。4种重金属之间对该生物炭的吸附位点存在竞争关系,并且Pb、Cu具有更强的竞争力。大量H+的存在会抑制美洲商陆生物炭对Zn、Cd和Cu的吸附,但对Pb的吸附影响较小。在吸附剂投加量达到0. 2 g时,4种重金属均能得到充分的吸附,去除率接近100%。生物炭对Zn、Pb和Cd的吸附数据与Langmuir等温方程拟合的相关系数更大为0. 1651～0. 9657,但Cu的吸附数据与Freundlich等温方程拟合更好,相关系数为0. 4494～0. 9372。在吸附动力学方面,准二级动力学模型对4种重金属的吸附具有更好的拟合效果。美洲商陆生物炭对4种重金属均具有相对较强的吸附能力。     

磁性竹基炭对Pb2+、Cd2+与Cu2+的吸附机理研究

采用微波辐照技术,以枯竹子为碳源制备了磁性竹基炭(BBMC),并将其用于对重金属离子Pb2+、Cd2+与Cu2+的吸附去除.同时,分析了吸附时间、pH值、离子强度及初始金属离子浓度等条件对吸附的影响,讨论了BBMC对3种金属离子的吸附特性与吸附机理.结果表明,金属离子在BBMC上的吸附符合Langmuir等温模式和准二级动力学吸附方程;吸附的机理可归结为金属阳离子与BBMC上的H+之间的离子交换作用,且吸附能力可能与金属离子半径有关,呈现出Pb2+Cd2+Cu2+的趋势,重金属离子Pb2+、Cd2+与Cu2+的最大平衡吸附量分别为16.2、14.0和9.5 mg·g-1.     

重金属由水相到沉积物相的标准迁移自由能

采用电位法测定了淀山湖水体中,Cu、Zn、Pb、Cd等重金属的氯化物由水相到沉积物相的标准迁移自由能(△Gt0)。结果表明,重金属离子的△Gt0随沉积物-水悬浮液中的沉积物含量增加而减小;△Gt0的大小次序为:Cd2+>Pb2+>Cu2+>Zn2+,即Zn2+最易迁入沉积物中,而Cu2+、Pb2+、Cd2+依次减弱,这同重金属离子在沉积物/水两相间的分配系数大小相一致。     

单一重金属污染对水稻叶片光合特性的影响

以杂交稻协优818为材料，研究了Cu^2＋、Hg^2＋、Cd^2＋ 3种重金属离子对水稻叶片光合特性的影响。试验结果表明：（1）Cu^2＋在低浓度时BI起叶片叶绿素含量降低。而Hg^2＋、Cd^2＋在低浓度时。则导致叶绿素含量增加：高浓度时，3种重金属均BI起叶绿素含量降低。同时，低浓度时3种重金属离子均导致叶绿素a／b值升高：高浓度时则均引起叶绿素a／b值下降。（2）Cu^2＋、Hg^2＋、Cd^2＋对水稻叶片叶绿素的吸收光谱均无明显影响，在活体条件下并未发生卟啉环中Mg^2＋的置换。（3）Cu^2＋、Hg^2＋、Cd^2＋均引起叶片希尔反应活力降低，即重金属污染明显影响光合作用。     

Hg2+离子的光催化还原的研究

研究了反应时间、pH值、d 半乳糖对锐钛型TiO2 光催化还原Hg2+离子(HgCl2 水溶液)影响,结果表明: 反应20min时,还原率达到最高,随后略下降;还原率随着pH值的降低而降低;d 半乳糖能有效促进 Hg2+离子的光催化还原,还原率一直上升, 不会出现最高点;加入量超过一定值(16mmol/L)后,促进效果几乎相同,反应90min时,还原率达100%。     

V2O5/AC在含SO2气氛中对气态Hg0的吸附脱除研究

利用固定床反应器研究了模拟烟气(N_2、SO_2、O_2)气氛下,气态Hg~0在V_2O_5/AC催化剂上的吸附脱除行为.考察了V_2O_5担载量、SO_2浓度和吸附温度等对V_2O_5/AC吸附脱除Hg~0的影响,并对V_2O_5/AC上吸附汞的形态进行了XPS分析表征.研究发现,V_2O_5/AC对Hg~0的吸附能力远大于载体AC.汞的吸附量与V_2O_5/AC中V_2O_5的质量分数有关,随着V_2O_5质量分数从0.5%增加到1.0%,汞的吸附量从75.9 μg·g~(-1)增加到89.6 μg·g~(-1) (无氧) 和115.9 μg·g~(-1)增加到185.5 μg·g~(-1) (有氧),远高于相同吸附条件下的AC上的汞吸附量 (9.6 μg·g~(-1)和23.3 μg·g~(-1)).SO_2对Hg~0的吸附有促进作用,主要是由于SO_2和Hg~0在V_2O_5/AC上发生了化学反应.但是当SO_2体积分数从500×10~(-6)增加到2 000×10~(-6)时,V_2O_5/AC对汞的吸附量只增加了5%.不同温度下的实验结果表明,V_2O_5/AC催化剂在150℃左右的吸附脱除Hg~0的能力最高,汞的吸附量达到98.5 μg·g~(-1) (无氧) 和187.7 μg·g~(-1) (有氧).XPS 分析结果表明,在V_2O_5/AC催化剂表面有HgO和HgSO_4生成,证实了V_2O_5和SO_2的作用.     

阳离子改型蛭石的铵离子交换平衡特性

对经Na^＋，Ca^2＋、Mg^2＋等不同离子处理的改型蛭石在不同pH和温度条件下进行了铵离子交换性能的研究。结果表明，交换反应均在前60min速率最快，约120min就趋向于平衡：铵离子交换总量均随pH变化而波动，在pH=7点上取最大值，且全交换容量按镁型蛭石、钙型蛭石，钠型蛭石顺序依次增大，每100g蛭石分别为59.32，71.89、92.85mmol；改型蛭石对NH^＋4等温交换吸附与Langmuir方程相符。表明改型蛭石对NH^＋4的吸附主要是单分子层的化学吸附。     

南极微球菌产低温淀粉酶条件优化及酶学性质初步研究

采用单因素试验对南极微球菌(Micrococcus antarcticus)产低温淀粉酶的条件进行了初步优化,其发酵培养基组成为(g/L):Na2HPO42.0,KH2PO41.0,MgSO4.7H2O 0.1,NaCl 5.0,(NH4)2SO42.5,麦芽糖5.0,微量元素溶液5.0 mL,pH 8.0,500 mL三角瓶装液100 mL,12℃,160 r/min振荡培养64 h,在此条件下,发酵液酶活由优化前的0.24 U/mL提高到2.6 U/mL,是优化前的10.8倍.发酵液经Millipore超滤膜包浓缩、Hitrap Q阴离子交换层析、Superdex 200凝胶过滤层析纯化获得纯淀粉酶.该淀粉酶的最适作用温度为30℃,在10~15℃下仍具有较高活性,但对热敏感,属典型的低温酶;最适作用pH为6.0,在pH 6.0~10.0范围内较稳定(>70%);Ca2+、Mn2+、Co2+、Mg2+对该酶有较为明显的激活作用,而Zn2+、Ba2+、Ag+、Cu2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Hg2+、螯合剂EDTA、citrate则对该酶有不同程度的抑制作用,并且在Tween系列及TrintonX-1...     

应用腰鞭毛虫评价水体重金属污染的方法研究

鉴于腰鞭毛虫(dinoflagellates)生物毒性测试方法尚处于起步阶段,缺少各种污染物相应的毒性评价标准.利用美国海军研发的高新技术QwikLiteTM测试腰鞭毛虫发光量变化,应用腰鞭毛虫对重金属的响应关系评价水体重金属污染.结果表明,单一重金属的生物毒性Hg2+>Cu2+>Cd2+>As5+>Pb2+>Cr6+;2种、3种和4种重金属联合毒性基本以协同作用为主,个别有拮抗现象;pH对腰鞭毛虫影响不显著,可以直接将其应用于天然水体的生物毒性测试,但是pH对Hg2+和Cu2+的毒性有较大影响,测定这2类离子时需扣除pH影响;腰鞭毛虫不易受水体中营养物质影响,COD变化对腰鞭毛虫与Hg2+、Cd2+的响应关系影响显著.腰鞭毛虫对重金属污染敏感性好,响应范围窄,稳定性高,是水体重金属生物毒性测试的良好物种.     

Chemodynamics of heavy metals in long-term contaminated soils：Metal speciation in soil solution

The concentration and speciation of heavy metals in soil solution isolated from long-term contaminated soils were investigated. The soil solution was extracted at 70% maximum water holding capacity (MWHC) after equilibration for 24 h. The free metal concentrations (Cd2+, Cu2+, Pb2+, and Zn2+) in soil solution were determined using the Donnan membrane technique (DMT). Initially the DMT was validated using artificial solutions where the percentage of free metal ions were significantly correlated with the percentages predicted using MINTEQA2. However, there was a significant difference between the absolute free ion concentrations predicted by MINTEQA2 and the values determined by the DMT. This was due to the significant metal adsorption onto the cation exchange membrane used in the DMT with 20%, 28%, 44%, and 8% mass loss of the initial total concentration of Cd, Cu, Pb, and Zn in solution, respectively. This could result in a significant error in the determination of free metal ions when using DMT if no allowance for membrane cation adsorption was made. Relative to the total soluble metal concentrations the amounts of free Cd2+ (3%–52%) and Zn2+ (11%–72%) in soil solutions were generally higher than those of Cu2+ (0.2%–30%) and Pb2+ (0.6%–10%). Among the key soil solution properties, dissolved heavy metal concentrations were the most significant factor governing free metal ion concentrations. Soil solution pH showed only a weak relationship with free metal ion partitioning coefficients (Kp) and dissolved organic carbon did not show any significant influence on Kp.     

Coordination geometry of Zn~(2+) on hexagonal turbostratic birnessites with different Mn average oxidation states and its stability under acid dissolution

Hexagonal turbostratic birnessite,with the characteristics of high contents of vacancies,varying amounts of structural and adsorbed Mn~(3+),and small particle size,undergoes strong adsorption reactions with trace metal(TM)contaminants.While the interactions of TM,i.e.,Zn~(2+),with birnessite are well understood,the effect of birnessite structural characteristics on the coordination and stability of Zn~(2+)on the mineral surfaces under proton attack is as yet unclear.In the present study,the effects of a series of synthesized hexagonal turbostratic birnessites with different Mn average oxide states(AOSs)on the coordination geometry of adsorbed Zn~(2+)and its stability under acidic conditions were investigated.With decreasing Mn AOS,birnessite exhibits smaller particle sizes and thus larger specific surface area,higher amounts of layer Mn~(3+)and thus longer distances for the first Mn\O and Mn\Mn shells,but a low quantity of available vacancies and thus low adsorption capacity for Zn~(2+).Zn K-edge EXAFS spectroscopy demonstrates that birnessite with low Mn AOS has smaller adsorption capacity but more tetrahedral Zn(~(IV)Zn)complexes on vacancies than octahedral(~(VI)Zn)complexes,and Zn~(2+)is more unstable under acidic conditions than that adsorbed on birnessite with high Mn AOS.High Zn~(2+)loading favors the formation of~(VI)Zn complexes over~(IV)Zn complexes,and the release of Zn~(2+)is faster than at low loading.These results will deepen our understanding of the interaction mechanisms of various TMs with natural birnessites,and the stability and thus the potential toxicity of heavy metal pollutants sequestered by engineered nano-sized metal oxide materials.     

壳聚糖-g-聚丙烯酸/海泡石复合物对Pb2+的去除性能研究

制备了一种壳聚糖接枝聚丙烯酸/海泡石复合吸附剂,考察了吸附剂对Pb2+吸附的pH依赖性、吸附等温线、吸附动力学以及吸附剂的重复使用性能.结果表明,聚丙烯酸成功接枝到壳聚糖骨架上,形成有机-无机复合吸附剂.吸附剂表面呈现粗糙多孔、凹凸不平的形貌,有利于吸附体系更快达到吸附平衡.在pH=6.00、吸附时间30 min、Pb2+溶液初始浓度0.02 mol.L-1和吸附剂用量0.10 g的条件下,复合吸附剂对Pb2+的平衡吸附量达到638.9 mg.g-1,约为海泡石的3倍.重复吸附-脱附5次,复合吸附剂对Pb2+的吸附量下降到489.2 mg.g-1,仍可达初始吸附量的76.6%,而海泡石使用3次之后即对Pb2+丧失吸附性能.与海泡石相比,复合吸附剂具有更高的吸附容量、更快的吸附速率和更好的重复使用性能.