深海适冷菌Pseudoalteromonas sp.SM9913胞外多糖对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附性能研究

采用深海适冷菌Pseudoalteromonas sp. SM9913分泌的胞外多糖(EPS)分别对Pb2+和Cu2+进行吸附,研究了多糖用量、pH、吸附时间和共存离子对EPS吸附性能的影响及EPS对Pb2+和Cu2+的吸附热力学.结果表明,EPS对Pb2+和Cu2+的吸附量随EPS投加量的增加而减小.EPS对Pb2+和Cu2+的最佳吸附pH分别为4.5～5.5和4.5～6.0. EPS对Cu2+的吸附平衡时间为90 min,对Pb2+的吸附平衡时间则长达180 min.共存离子Ca2+、Mg2+、Na+、K+的加入均降低了EPS对Pb2+的吸附量,Ca2+、Mg2+的加入降低了EPS对Cu2+的吸附量,但低浓度的Na+和实验范围浓度的K+不仅没有降低反而增加了EPS对Cu2+的吸附量.Freundlich和Dubinin-Radushkevich方程均能较好地描述SM9913胞外多糖吸附Pb2+和Cu2+的热力学过程,由Dubinin-Radushkevich方程得到SM9913胞外多糖对Pb2+和Cu2+的最大吸附量分别为243.3 mg/g (10℃) 和36.7 mg/g (40℃).胞外多糖吸附金属离子前后的红外光谱分析表明,多聚糖中C-O-C、乙酰基和羟基是起主要吸附作用的官能团.     

穗花狐尾藻铅吸附特征与机理

为探讨沉水植物对低浓度重金属废水的吸附特征,研究了不同重金属质量浓度及pH影响下,穗花狐尾藻鲜样在单一、二元和三元金属离子体系中对Pb2+的生物吸附特征及吸附机理. 结果表明,在单一Pb2+体系中,穗花狐尾藻对Pb2+的吸附能力随pH的升高而增强; 当初始ρ(Pb2+)为100mg/L、初始pH为6.5时,Pb2+吸附率可达80.95%. Cu2+和Zn2+的存在负向干扰穗花狐尾藻对Pb2+的吸附; 当初始ρ(Cu2+)和ρ(Pb2+)均为250mg/L时,Cu2+干扰下Pb2+吸附量降低为单一体系中Pb2+吸附量的62.40%. Sips和Langmuir模型的拟合效果优于Freundlich模型. 根据Langmuir模型模拟,穗花狐尾藻对Pb2+的理论最大吸附量(q_max)可达52.12mg/g. 红外光谱分析表明,—OH、—C=O、—COOH、C—O及C—H为主要作用基团. 吸附Pb2+后,溶液中矿质元素含量增加,ρ(Ca2+)和ρ(Mg2+)与初始ρ(Pb2+)达到极显著正相关(R_Ca2+=0.943,P<0.01;R_Mg2+=0.915,P<0.01). Pb2+更易与Ca2+和Mg2+产生离子交换而被吸附.      

挂膜方法对生物膜特性及生化尾水深度处理的影响

为探索低浓度生化尾水生物深度处理的快速挂膜方法,采用4种方法（投加壳聚糖法、投加铁离子法、接种排泥法和自然挂膜法）进行挂膜,考察其对生物膜主要特性（生物膜量MLSS、胞外聚合物（EPS））和废水处理效果的影响.结果表明：在挂膜期间,投加壳聚糖法有利于生物膜量、EPS迅速增加,两者平均含量达到4种方法中的最大值,分别为（9.26 ±3.30） mg/cm³和（42.51 ±33.49） mg/（gSS）,但其生物膜活性f值最低,污染物的去除效果不是最佳;投加铁离子成膜时,生物膜特性稳定,活性高,污染物去除效果最佳,COD_Cr、NH₄⁺-N、TP去除率分别较快稳定在（66.13 ±2.30）%、（92.03 ±7.72）%和（62.75 ±4.41）%;接种排泥法的生物膜量、EPS均含量、污染物去除效果比投加壳聚糖、铁离子法稍低;自然挂膜法前期对污染物去除率低,稳定时间较长,除TP外,COD_Cr、NH₄⁺-N去除率在挂膜后期与投加壳聚糖法、接种排泥法相差不大.综合地看,投加铁离子法,虽然生物膜量、EPS含量略低于投加壳聚糖法,但生物膜活性高、污染去除效果好,是低浓度尾水挂膜的最佳方法.     

阳离子对磺胺嘧啶在河流沉积物中吸附特性的影响

采用OECD Guideline批量平衡法,研究磺胺嘧啶在大凌河义县段沉积物中不同Ca2+离子浓度(0.01、0.03、0.05、0.08和0.1mol/L Ca Cl2溶液)和阳离子类型(0.01 mol/L的Ca Cl2、Mg Cl2、Na Cl、KCl溶液)对磺胺嘧啶在河流沉积物中吸附特性的影响。研究表明不同价态阳离子的竞争吸附能力为价态越高,竞争能力越强:M+(Na+、K+)M2+(Ca2+、Mg2+)。不同Ca Cl2浓度下,磺胺嘧啶在河流沉积物吸附中随着阳离子浓度的增加吸附量减小。沉积物中磺胺嘧啶的最大吸附量与沉积物的阳离子交换量呈正相关。     

层状金属硫属化物对水中锌的离子交换性能研究

通过水热反应制备的层状金属硫属化物K1.9Mn0.95Sn2.02S6(KMS),对水中Zn2+具有良好的吸附性能.采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和能谱仪(EDS)等手段表征了KMS吸附前后的结构、化学组成和微观形貌.Zn2+与K+发生离子交换后,会与硫产生共价键作用而被吸附,材料的层间距由0.851 nm变为1.123 nm.化学吸附导致吸附后的KMS表面会变得粗糙.考察了p H、反应时间、初始浓度、反应温度和共存离子等因素对KMS吸附Zn2+的影响.在p H=3~6之间,溶液的p H对吸附量没有明显影响.在不同温度下,动力学数据符合准二级动力学模型,而且速率控制步骤主要由液膜扩散控制.吸附过程的活化能为40.24 k J·mol-1.在10℃、25℃和40℃下,KMS对Zn2+的最大吸附量分别是:111.67 mg·g-1、142.91 mg·g-1和161.02 mg·g-1.Langmuir等温吸附模型可以用来描述吸附平衡过程.碱金属和碱土金属离子对Zn2+去除率的影响较小,影响顺序是Ca2+Mg2+Na+,而重金属离子对Zn2+的去除影响较大,影响顺序是Cd2+Pb2+Cu2+Ni2+.离子交换后的KMS不会再释放出Zn2+,可以作为一种永久储存重金属的废弃物.     

聚偏氟乙烯共混改性膜对Cu2+吸附性能的研究

应用热诱导聚合和相转移技术,制备了具有离子交换性能的聚偏氟乙烯(PVDF)共混改性膜,采用XPS、XRD、SEM和FTIR表征了PVDF改性膜的结构和组成,分析了PVDF共混改性膜对水溶液中Cu2 的吸附性能,研究了PVDF共混改性膜对Cu2 的吸附热力学和吸附动力学.结果表明,动力学吸附过程符合准二级动力学方程,等温吸附过程符合Langmuir模型.吸附过程的平均吸附能为8～16 kJ/mol,表明该吸附过程为离子交换反应.热力学参数△G0＜0、△H0＞0、△S0＞0,证实了吸附过程为自发的吸热过程.PVDF共混改性膜经吸附/脱附4次循环后,对模拟废水中Cu2 和城市污水中Cu2 的吸附量分别大于0.025 mg/cm2和0.015 mg/cm2,脱附率超过95%.PVDF共混改性膜具有优良的吸附/脱附性能、良好的稳定性和潜在的应用前景.     

好氧颗粒污泥细菌藻酸盐对Cu~(2+)的生物吸附和机制探讨

以好氧颗粒污泥中提取的细菌藻酸盐为原料制备干藻酸钙吸附剂,对水溶液中的Cu2+进行了吸附研究.对比了不同pH值和吸附剂投加量对吸附性能的影响,同时对吸附过程进行了模型拟合,测定了该吸附剂的解吸性能,并用傅立叶变换红外二阶导数光谱和原子力显微镜分析对吸附机制进行了探讨.结果表明,藻酸钙对Cu2+的吸附反应是一个比较快速的过程.当Cu2+初始浓度为100 mg/L,吸附剂投加量为0.7g/L时,吸附最佳pH值为4,吸附能力为67.67 mg/g.吸附过程可用Langmuir和Freundlich模型来描述.好氧颗粒污泥藻酸钙吸附剂对Cu2+的吸附过程中有离子交换和pH值升高现象发生,溶液中的Cu2+与吸附剂上Ca2+交换的同时需要有H+的参与来维持电荷平衡.傅立叶变换红外二阶导数光谱和原子力显微镜分析表明,好氧颗粒污泥藻酸钙吸附剂中MG嵌段与Cu2+和Ca2+结合的方式不同,Cu2+能与吸附剂表面的MG嵌段发生螯合,使藻酸钙表面的结构更加有序.以100 mmol/L HCl为解吸剂,解吸效率可达到91%.     

轮叶黑藻对铅的吸附特征及生物吸附机理研究

研究了轮叶黑藻对重金属铅的吸附特征,同时对吸附机理进行探讨.动力学研究结果表明,轮叶黑藻对铅有较快的吸附能力,10min后铅的去除率达到74.54%;20min后,吸附达到平衡.整个吸附过程符合伪二级动力学方程(R2=0.9910).Sips和Langmuir模型相比Freundlich而言,有着较好的拟合效果,表明轮叶黑藻对重金属铅的吸附属于单层吸附,相邻铅离子间的相互干扰可以忽略不计.红外光谱分析表明:轮叶黑藻叶片富含多种活性基团,羟基、羰基和羧基、C–O及C–N为主要作用基团.吸附铅后,轮叶黑藻叶片内K、Na、Ca、Mg含量明显下降,表明铅离子因产生离子交换而被吸附,且铅离子更易与二价的Ca和Mg产生离子交换.     

不同C/N条件下排水管道生物膜中氮分布特性

为了探索排水管道生物膜内部的氮迁移转化机理,研究不同C/N对管道生物膜脱氮过程的影响.在C/N分别为2、5、10条件下培养排水管道壁面生物膜,利用微电极测试技术对成熟生物膜内部DO、NH_4~+、NO_2~-、NO_3~-分布规律进行研究.结果表明:C/N为2、5、10条件下培养的生物膜厚度分别为(1.7±0.1),(1.9±0.1),(2.0±0.1)mm;生物膜内的DO浓度、NH_4~+浓度和NO_3~-浓度沿纵深方向逐渐递减,而NO_2~-浓度在生物膜内则是沿着纵深方向逐渐递增.3种C/N比条件下,生物膜内的物质浓度分布表现出明显的差异性.生物膜厚度影响着DO在膜内的分布,继而影响着N在膜内的迁移转化过程.     

3类金属离子对活性污泥吸附水体腐殖酸的影响

研究了3类金属离子对活性污泥吸附水体腐殖酸效果的影响.结果表明,盐类金属离子(Na )、硬度金属离子(Ca2 、Mg2 )和水解金属离子(Al3 、Fe3 )均能在一定程度上提高吸附效率.作为活性污泥助凝剂,以大于10-2mol/L硬度离子的促进效果为好.加入10-2mol/L Ca2 、Mg2 48 h后溶液中的腐殖酸浓度分别为(0.64±0.17)mg/L和(2.32±0.40)mg/L,其去除率分别为98.4%和94.2%;当加入10-1mol/L Ca2 、Mg2 48 h后,其去除率均接近100%,而且Ca2 离子促进作用要优于Mg2 .盐类金属离子、硬度金属离子、水解金属离子提高活性污泥吸附腐殖酸的主要作用机理可能分别是压缩双电层、架桥作用、吸附共沉淀.同时,投加金属离子也可能使活性污泥上的吸附位性质改变或失效,对腐殖酸的吸附有一定的负面影响.     

青霉菌和镰刀菌对重金属Cd~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)和Pb~(2+)的吸附特性

研究了青霉菌和镰刀菌对重金属Cd2+、Cu2+、Zn2+和Pb2+的吸附特性,探讨了复合重金属和不同培养基对菌株吸附能力的影响.同时,采用察氏液体培养基(CDM)和马铃薯葡萄糖培养基(PDB)接种菌株,对不同种类和浓度的重金属进行吸附实验.结果表明,青霉菌和镰刀菌对Cd2+、Cu2+和Zn2+的吸附率随金属浓度的升高而下降,吸附量随金属浓度的增加先增大后减小;当浓度增加到较高值(300mg·L-1)时,Pb2+的吸附率开始下降,吸附量先逐渐增加后变化不大.菌丝体对重金属的吸附能力表现出一定的差异性,对Pb2+的吸附率和吸附量明显高于其他3种金属,CDM培养青霉菌对300mg·L-1Pb2+的最大吸附量达到34.80mg·g-1.多种重金属的复合抑制了菌丝体对重金属离子的吸附.不同菌丝体对复合重金属的吸附量差异性较大,PDB培养混合菌体对重金属离子的吸附率和吸附量均较大,并有明显的促进作用.CDM培养菌丝体对Pb2+的吸附量均高于PDB培养菌丝体.     

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。     

土壤中铜、铅离子的竞争吸附动力学

研究了Cu²⁺、Pb²⁺在2种土壤上的竞争吸附动力学过程.结果表明,Cu²⁺、Pb²⁺在乌栅土上的吸附量均高于在红壤上的吸附量,Pb²⁺又较Cu²⁺在土壤上的吸附量大.分别用一级、二级动力学方程、抛物线方程、Elovich方程和幂函数方程对该吸附动力学过程进行了拟合,其中幂函数方程拟合结果最好.Cu²⁺、Pb²⁺在乌栅土上的吸附主要是通过与土壤中的Ca²⁺、Mg²⁺进行交换,其累积吸附量与Ca²⁺、Mg²⁺的累积解吸量线性关系显著(R2为0.990～1);在红壤上是通过与土壤中的H+进行离子交换而吸附.Pb²⁺对Ca²⁺和Mg²⁺的交换能力比Cu²⁺强,其存在显著降低了Cu²⁺在2种土壤上的吸附量;Cu²⁺的存在略降低Pb²⁺在土壤上的吸附量.     

改性柠檬渣的结构特征及其对Cu2+的吸附性能

为研究柠檬渣对污水中Cu2+的吸附性能,利用H₂SO₄与NaOH对柠檬渣进行改性制备吸附剂,并采用响应曲面法对制备工艺进行了优化. 测试了吸附剂的比表面积、孔容与孔径等性能,并利用红外光谱(IR)、紫外光谱(UV)、差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、电镜(SEM)和能谱(EDS)对吸附剂进行了表征. 通过响应面法优化后的最佳改性条件:H₂SO₄改性后的炭化温度为80 ℃,NaOH改性后的炭化温度为90 ℃,w(NaOH)∶w(H₂SO₄)为0.3.改性后的柠檬渣较原柠檬渣比表面积由88.3 m2/g增至392.2 m2/g,灰分率降低了90.7%,碘吸附值提高了近5倍,孔径分布主要是中孔;柠檬渣属于无定型结构,改性后的柠檬渣有CC生成,形成了芳香烃,表面形成了密集的孔;改性后柠檬渣主要由碳元素组成,从而能有效吸附Cu2+,对Cu2+的吸附率能达到85.3%. 由红外分析可知,改性后的柠檬渣吸附Cu2+后3 804 cm-1处的吸收峰消失,说明Cu2+取代了这个吸收峰所代表的官能团及部分O—H中的H+.      

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+.      

耐镉菌株的分离及其对Cd2+的吸附富集

采用梯度浓度驯化的方法,筛选分离出一株能高度耐镉和富集镉的菌株,初步鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.).该菌株在含Cd2+浓度4500mg/L的液体细菌培养基中能够生存,当Cd2+浓度为100mg/L时,pH值为6～8有利于提高菌株耐镉能力.Cd2+为低浓度时菌株积累Cd2+,菌体对Cd2+浓度为100mg/L的积累率达99.1%,冻干菌体对Cd2+的吸附量为8.786mg/g干菌体;当Cd2+浓度大于909mg/L时,菌体表现出外排Cd2+现象.红外分析和电镜观察表明,菌株细胞壁在吸附Cd2+中起重要作用,67.4%的Cd2+吸附在细胞壁上.     

北京大气PM10中水溶性金属盐的在线观测与浓度特征研究

研究了北京大气可吸入气溶胶（PM10）中水溶性金属盐的变化特征,并对其来源进行了分析。钠盐、钾盐、镁盐、钙盐浓度的变化范围分别为：0.5～1.4μg/m3、0.5～2.5μg/m3、0.1～0.5μg/m3、0.6～5.8μg/m3,不同水溶性金属盐最高值和最低值出现季节不同。水溶性金属盐没有明显的采暖期和非采暖期的差异,说明冬季采暖不是它们的主要来源。海盐和土壤源是北京大气PM10中Na+的主要来源,K+的主要来源包括秸秆燃烧和生物质排放,土壤源是Mg2+和Ca2+的重要来源。水溶性金属盐的日变化规律不同。降水对Na+、K+、Mg2+、Ca2+的清除分别为10％～70％、20％～80％、10％～77％、5％～80％。     

H3BO3改性柠檬渣对Cu2+ Pb2+ Cr6+的吸附性能

为研究柠檬渣对Cu2+、Pb2+和Cr6+的吸附性能,利用10%的H₃BO₃对柠檬渣进行了改性,比较了改性前后柠檬渣对Cu2+、Pb2+和Cr6+的吸附效果,并利用差热分析（TG-DTA）、红外光谱（IR）、紫外光谱（UV）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和能谱（EDS）对柠檬渣进行了表征.结果表明:改性后的柠檬渣对Cu2+、Pb2+和Cr6+的吸附率分别为预处理后柠檬渣的5.89、2.07和1.38倍;改性后柠檬渣的孔径为中孔,孔容增大了3.0倍,孔径和碘吸附值变化不大,灰分率减小了近4倍,比表面积增大超过了2倍.改性后的柠檬渣在近紫外区有最大吸收波长;改性和吸附Cu2+、Pb2+和Cr6+样品的TG和DTA曲线不完全相同;柠檬渣为非晶型结构,主要由C组成;吸附Cu2+、Pb2+、Cr6+后的改性柠檬渣均各自含有Cu、Pb、Cr元素,但形成的能谱（EDS）峰不高.研究显示,柠檬渣经10%的H₃BO₃改性后能显著提高对Cu2+和Pb2+的吸附性能,而对Cr6+的吸附性能影响不大.      

生物硫铁复合材料处理含铜废水及机理研究

利用Hungate分离出一株产生物硫铁复合材料(生物硫铁)的硫酸盐还原菌SRB2,考察了投加量、pH值、温度、搅拌速度对生物硫铁处理含铜废水的影响,并分别从化学置换、胞外聚合物(EPS)吸附等途径研究了生物硫铁去除Cu2+的机理.结果表明,生物硫铁投加量越大、温度越高对铜的去除效果最好,在pH4.0、35℃、0.6661g生物硫铁、搅拌速度100r/min时,2min即可使Cu2+去除率达到99.9%以上.化学置换途径在生物硫铁去除Cu2+时占主导地位,10min去除率达90.9%,EPS吸附途径在生物硫铁去除Cu2+过程中不占优势,24h去除率为38%.     

Experimental and density functional theory study of the adsorption of N2O on ion-exchanged ZSM-5: Part II. The adsorption of N2O on main-group ion-exchanged ZSM-5

The adsorption and desorption of N2O on main-group ion-exchanged ZSM-5 was studied using temperature-programmed desorption (TPD) and density functional theory (DFT) calculations. TPD experiments were carried out to determine the desorbed temperature Tmax corresponding to the maximum mass intensity of N2O desorption peak and adsorption capacity of N2O on metal-ion-exchanged ZSM- 5s. The results indicated that Tmax followed a sequence of Ba2+ > Ca2+ > Cs+ > K+ > Na+ > Mg2+and the amount of adsorbed N2O on main-group metal cation followed a sequence of Ba2+ > Mg2+ > Ca2+ > Na+ > K+ > Cs+. The DFT calculations were performed to obtain the adsorption energy (Eads), which represents the strength of the interaction between metal cations and the N-end or O-end of N2O. The calculation results showed that the N-end of the N2O molecule was favorably adsorbed on ion-exchanged ZSM-5, except for Cs-ZSM-5. For alkali metal cations, the Eads of N2O on cations followed the order which was the same to that of Tmax: Cs+ > K+ > Na+. The calculated and experimental results consistently showed that the adsorption performances of alkaline-earth metal cations were better than those of alkali metal cations.