电絮凝处理含Cu~(2+)废水的影响机制研究

电絮凝是去除废水中重金属离子的有效技术。研究考察了极板类型、电流密度、溶液pH值和阳离子(Ca2+、Mg2+)、阴离子(SO42-、Cl-、NO3-、H2PO2-)对电絮凝除Cu2+的影响,并解析这些影响因素对电絮凝效率的作用机制。结果表明,采用铁板电极在电流密度13 mA/cm2、初始pH=5.0,反应60 min后Cu2+(250 mg/L)去除率可达99%以上。Ca2+、Mg2+对Cu2+的电絮凝去除影响不明显,SO42-、H2PO2-、Cl-对除Cu2+有促进作用,而NO3-的存在会显著降低除Cu2+效果。     

Cu~(2+),Al~(3+)和Zn~(2+)对泥鳅的急性毒性和联合毒性研究

采用静水法,研究了Cu2+、Zn2+、Al3+对泥鳅(Misgurnua anguillicaudatus)的急性毒性;根据各种金属48和72 h LC50值,采用联合指数相加法,研究了这3种离子对泥鳅的联合毒性。结果表明,泥鳅暴露在金属离子溶液中24 h后,Zn2+和Al3+对泥鳅的LC50分别是1.497和3.276 mg/L;48、72和96 h后,Cu2+、Zn2+和Al3+对泥鳅的LC50分别为1.054、0.667和0.563 mg/L,1.425、1.387和1.350 mg/L,3.010、2.938和2.856 mg/L。Cu2+、Al3+、Zn2+对泥鳅的安全浓度分别是0.056、0.135和0.286 mg/L。3种金属离子对泥鳅毒性从高到低排序依次为Cu2+Al3+Zn2+。不同金属离子组合间,联合毒性效应有明显差异,泥鳅暴露于Cu2+-Al3+共存48和72 h的联合毒性皆为协同作用;而Al3+-Zn2+共存48和72 h的联合毒性皆为拮抗作用;Cu2+-Zn2+共存时,毒性作用较为复杂,48和72h时分别表现为拮抗和协同作用。     

Ca~(2+)、Mg~(2+)对好氧污泥快速颗粒化的影响研究

为研究金属离子的投加对好氧污泥颗粒化进程的影响,在3个构造一致的序批式活性污泥反应器(SBR)中分别接种普通活性污泥、投加50 mg·L-1Ca2+的活性污泥和投加50 mg·L-1Mg2+的活性污泥来培养好氧颗粒污泥.结果表明:金属离子的投加能缩短好氧污泥颗粒化时间,改善颗粒污泥的性质,Ca2+更多地影响颗粒污泥的物理性质,Mg2+主要影响生化性质.Ca2+、Mg2+的投加可促进细胞分泌胞外聚合物(EPS),以及蛋白质(PN)和多糖(PS)的含量增加,且Mg2+较Ca2+对EPS中组分及组分比例影响更大.此外,Ca2+、Mg2+投加下培养的好氧颗粒污泥具有更强的除污性能.     

石油污染对东方小藤壶(Chthamalus challengeri)Ⅱ期无节幼虫的急性毒性效应

日益严重的海洋石油污染给海洋生态环境带来严峻考验,为了获悉石油污染对海洋生物的急性毒性效应,在实验生态条件下,采用静态实验的方法,研究了不同浓度的原油水溶成分(Water-Accommodated Fraction,WAF)对东方小藤壶(Chthamalus challengeri)Ⅱ期无节幼虫的影响。结果表明:(1)孤二联原油的WAF胁迫48 h,对幼虫的存活率、发育率、过氧化氢酶(CAT)的酶活力均未产生显著影响(p0.05)。(2)随着WAF胁迫浓度的升高,幼虫的趋光性呈现先上升后下降的趋势,超氧化物歧化酶(SOD)的酶活力呈现上升趋势,但这两种变化趋势均不显著(p0.05)。与对照组相比,幼虫的趋光性和SOD的酶活力仅在最高浓度为27 mg/L的处理组发生显著变化(p0.05)。(3)孤二联原油的WAF对藤壶幼虫毒性作用较小的原因,可能是东方小藤壶Ⅱ期幼虫对石油污染具有较强的抗性,也可能是孤二联原油WAF中溶解的易挥发、低沸点的烃类物质较少。(4)与存活率、发育率和CAT酶活力相比,幼虫的趋光性和SOD酶活力的变化能更加灵敏、准确地反映出WAF对藤壶幼虫的急性毒性效应,因此幼虫的趋光性和SOD酶活力具有成为监测海洋石油污染的生物标志物的可能性。     

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.     

Ca~(2+)与Pb~(2+)相互作用对斑马鱼胚胎毒性效应的影响

为探明Ca2+浓度增加是否会使鱼类早期发育阶段对铅毒性的敏感性升高,以及Ca2+单独减弱铅毒性的浓度范围,选用斑马鱼胚胎作为实验材料,记录在不同的水化学参数条件下,胚胎发育过程中一些具有代表性的毒理学终点,采用相对易于观察且敏感的指标--72 h孵化率进行分析.用Visual MINTEQ2.5.2软件进行溶液中离子的化学形态分析.结果表明,当Ca2+浓度从0.25 mmol/L增加到2.00 mmol/L时,导致了以自由铅离子活度({Pb2+})和溶解态铅总浓度([Pb] T)表示的72 h EC 50的增加(表现为发育延迟),两者之间存在良好的线性关系.通过这一线性关系,可以对Ca2+浓度对铅毒性的影响进行预测.这一结果支持了生物配体模型(BLM)概念的假设,说明在胚胎的表面,铅离子与钙离子可能在传输和毒性作用位点上存在竞争作用.而当Ca2+浓度从2.00 mmol/L增加到4.00 mmol/L时,72 h EC 50 {Pb2+}和72 h EC 50 [Pb] T并没有显著的增加.     

土著细菌协同土壤对渗滤液中Pb~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)的累积能力

采集衡阳市水口山铅锌矿区周边未被采矿影响的表层红色土壤,分离出土著细菌,采用动态吸附方法,开展空白土壤与细菌协同土壤吸附重金属的对比试验,研究土著细菌作用下土壤对渗滤液中的Cu2+、Pb2+和Cd2+累积能力。研究结果表明有细菌协同作用下的土壤比没有细菌协同的土壤对Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附能力要大,其分别大97.6%、63.6%、51.9%,可见土著细菌对土壤累积重金属离子有促进作用。     

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.     

Ca~(2+)在好氧颗粒污泥形成中的作用

通过运行序批式生物反应器与摇瓶实验相结合方法,在进水中投加不同数量Ca2+(0～200mg/L),考察了Ca2+在好氧颗粒污泥形成中的作用.当SBRⅠ、Ⅱ进水Ca2+含量分别为30、100mg/L,运行20d后,两反应器中均出现了好氧颗粒污泥.运行前50d,SBRⅠ中颗粒污泥浓度MLSS与污泥沉降指数SVI指标明显好于SBRⅡ;运行80d后,SBRⅠ、Ⅱ中污泥浓度MLSS均稳定在7.5g/L,SVI分别为46～48mL/g、45～47mL/g,差异很小.反应器运行90d后,SBRⅠ、Ⅱ中污泥Zeta(ζ)电位为-12.5～-12.6mV;摇瓶实验中,当进水Ca2+为0～200mg/L,运行至60d时,摇瓶中污泥Zeta电位为-14.1～-14.4mV;进水中Ca2+含量的增加对污泥Zeta电位影响很小,没有引起好氧颗粒污泥Zeta电位的明显差异,电中和在颗粒污泥形成过程中并不起重要作用.随着进水Ca2+浓度增加,颗粒污泥中的微生物数量与种类都逐渐丰富,Ca2+有助于促进污泥中微生物多样性.接种污泥及SBR中颗粒污泥的元素含量分析表明,好氧颗粒污泥Ⅰ、Ⅱ与接种污泥相比,颗粒污泥中Ca、Mg、K、Na含量均有所减少,Fe含量分别增加了4.42%、7.82%.具有良好絮凝作用的金属离子与EPS间形成的高分子生物聚合体可能是促进好氧颗粒污泥形成的主要原因.反应器运行期间,SBRⅡ对污染物的去除性能始终高于SBRⅠ,运行70d后,SBRⅠ、Ⅱ中颗粒污泥对NH4+、COD去除率较高达到90%以上,对TN、TP的去除率为65%～70%.     

水中Cu~(2+)、Ni~(2+)与腐殖酸、膨润土的相互作用研究

研究了Cu2+、Ni2+与腐殖酸以及膨润土与腐殖酸的共存吸附剂的相互作用,考察了相互作用时间、初始pH、温度对相互作用的影响.结果表明,金属离子的去除率随时间增加而增大,吸附量随温度升高而增大.初始pH对Cu2+、Ni2+的去除率影响很大,pH在中性范围附近Cu2+、Ni2+的去除率可以达到最大.吸附动力学实验表明,Cu2+、Ni2+在腐殖酸及共存吸附剂上的吸附符合伪二级吸附速率模型,并得到Cu2+在腐殖酸及共存吸附剂上吸附的活化能Ea分别为17.01和38.49 kJ.mol-1,Ni2+在腐殖酸及共存吸附剂上吸附的活化能Ea分别为15.15和13.35 kJ.mol-1,表明吸附过程以物理吸附为主.Cu2+、Ni2+在腐殖酸及共存吸附剂上的吸附符合Langmuir等温线模型.得到的ΔH0、ΔS0和ΔG0表明金属离子在腐殖酸及共存吸附剂上的吸附是一个吸热、熵增、自发的过程.