土壤中镉、锌离子的单一及竞争吸附研究

采用等温吸附法探讨了重金属镉、锌在青岛地区3种主要土壤(棕壤、潮土和砂浆黑土)中的吸附特征.结果表明,在质量浓度为20～500 mg/L的单一重金属等温吸附试验中,棕壤和潮上对Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附量相近,而黑土对Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附量明显高于棕壤和潮土.Cd~(2+)、Zn~(2+)的双组分竞争吸附表明,3种上壤对Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附量与其单独存在下的情形相比都有所下降.质量浓度分别为20～500mg/L的两种重金属元索等馈竞争吸附时,这3种土壤对Cd2+的吸附量比对Zn~(2+)的大.非等量竞争吸附试验的结果表明,3种土壤中,500mg/L的Zn~(2+)对100 mg/L的Cd~(2+)吸附量的影响均比同浓度的Cd~(2+)对Zn~(2+)的影响大.用Langmuir和Freundlich方程对这两种重金属离子的等温吸附试验数据进行拟合,均呈极显著相关关系.     

河流沉积物对镉和铊的竞争吸附-解吸特性

探讨了不同粒径的表层沉积物对镉(Cd~(2+))和铊(Tl~+)的单一、竞争吸附-解吸特性,并通过对吸附前后沉积物颗粒进行红外光谱和X-光电子能谱分析,探讨了其吸附机理。结果表明,重金属吸附量均随溶液初始质量浓度增加而增大,且随沉积物粒径增大而减小;吸附率随初始质量浓度增加而减小。沉积物对Cd~(2+)的吸附量高于Tl~+,且Cd~(2+)和Tl~+的吸附等温线均符合Langmuir和Freundlich吸附模型。重金属解吸量随吸附量增加而呈指数增加趋势。当重金属Cd~(2+)和Tl~+共存时,各吸附量均有不同程度的下降,而解吸率略高于单一环境。红外光谱分析表明,沉积物中羟基与羧基均参与了Cd~(2+)和Tl~+的吸附;X-射线光电子能谱分析表明,沉积物吸附Cd~(2+)和Tl~+后,金属价态不发生改变。     

藻类生物技术在水环境保护中的应用前景探讨

简要综述了藻类生物技术在水污染生态毒理学和污水生物净化方面的研究成果及应用实例,同时对其研究前景进行了探讨。应用藻类生物检测技术对重金属、农药、有机污染物、有毒有害废弃物等的毒性评价结果证明,一些二价重金属阳离子对藻类的毒性顺序大致为Hg~(2+),Cd~(2+),Cu~(2+),Ni~(2+)和 Zn~(2+);酚类、酯类和芳烃类有机污染物对藻类生长的抑制作用十分显著;农药对藻类的毒害作用主要通过破坏藻类生物膜的结构和功能而抑制藻类的光合作用、呼吸作用和固氮作用。有关藻类污水处理的研究资料显示,阳光的强弱,污水在系统内的停留时间,藻类生物量的多寡是确保藻类污水处理效果的关键。     

金针菇废弃物对Pb~(2+)的生物吸附研究

从震荡时间、pH值、重金属初始质量浓度、共存离子对Pb~(2+)吸附影响等方面探讨了金针菇废弃物对Pb~(2+)的吸附性能。结果表明:金针菇对Pb~(2+)的平衡吸附时间为60 min,最佳pH值吸附范围是5~7。在低初始质量浓度范围内(10~60 mg/L),金针菇对Pb~(2+)的吸附率随着初始Pb~(2+)质量浓度增加而降低;在高质量浓度范围内(60~100 mg/L),金针菇对Pb~(2+)的吸附率随着Pb~(2+)初始质量浓度的增加反而增加;Cd~(2+)的存在显著促进了Pb~(2+)的吸附,而Cu~(2+)的存在对Pb~(2+)的吸附无显著影响。动力学实验表明:金针菇废弃物对Pb~(2+)的吸附符合伪二级动力学方程,相关系数R2为0.957 8。Langmuir方程能够很好地描述金针菇对Pb~(2+)的吸附热力学过程(R2=0.966 1),理论吸附容量为13.61 mg/g。扫描电镜显示,金针菇吸附Pb~(2+)后细胞壁增厚,且有少量结晶出现。     

两种污泥对Cu~(2+)和Cr~(6+)吸附性能试验研究

分别以好氧颗粒污泥和絮状污泥为吸附剂,在不同的吸附条件(pH值、吸附时间、吸附温度、不同浓度离子共存)下,探讨对Cu~(2+)和Cr~(6+)的吸附效果。试验结果显示,两种形态污泥对Cu~(2+)的吸附能力较强,其中颗粒污泥最佳吸附条件为pH值为7.1,吸附时间30 min,温度30℃,而絮状污泥在弱酸的环境下(pH值为4~7.1)对Cu~(2+)的吸附效果较好;在上述条件下,絮状污泥和颗粒污泥对Cu~(2+)的吸附量分别为22.26 mg/g和23.62 mg/g;Cu~(2+)的存在有利于污泥对Cr~(6+)的吸附,反之则不然。     

羟基磷灰石/甘蔗渣生物质炭对水中Cd2+的动态吸附研究

以羟基磷灰石/甘蔗渣生物质炭为吸附剂,对水中重金属镉进行了吸附实验。研究了pH值、Cd~(2+)质量浓度、吸附剂质量、动态流速等对穿透曲线的影响。结果表明,穿透时间随着pH值、吸附剂量的增加而增大,随着Cd~(2+)质量浓度、动态流速的增加而缩短。Thomas模型常数(K_(TH))随着pH值、吸附剂量的增加而增大,随着初始Cd~(2+)质量浓度、动态流速的增加而减小,由Thomas模型拟合计算获得其对Cd~(2+)的饱和吸附量为43.15 mg/g。Adams-Bohart模型常数(K_(AB))随着初始Cd~(2+)质量浓度、动态流速增加而减小,随着pH值、吸附剂量增加而增大。     

改性膨润土的制备及对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)的去除效果研究

本研究采用两种提纯方法并以Mg-Al、Fe-Al(1)、Fe-Al(2)聚合羟基物为改性剂对膨润土进行提纯和改性。通过对膨润土改性过程中的悬浮液浓度、柱撑温度、老化温度、老化时间等影响因素的考察,系统研究了不同制备条件对改性膨润土去除Cu~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)的效果,并通过XRD分析了提纯和改性方法对膨润土结构的影响。实验结果表明,利用六偏磷酸钠提纯后制得的Mg-Al改性膨润土对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)的去除效果较原土分别提高了24.94%、40.37%和6.80%,其主要影响因素分别为:老化时间和柱撑温度。     

Cd对新型后置反硝化系统脱氮除磷的影响

针对重金属Cd~(2+)对新型后置反硝化脱氮除磷性能影响不明确的现状,本研究建立序批式反应器并探究了不同剂量的Cd~(2+)对后置反硝化生物脱氮除磷的影响。结果表明,低质量浓度Cd~(2+)(0.1和0.5mg/L)对生物脱氮除磷影响不明显,然而当Cd~(2+)的质量浓度为2 mg/L,生物脱氮除磷效率分别为78.6%和79.5%,显著低于空白组。机理研究表明高质量浓度Cd~(2+)对NH+4-N的氧化影响不明显,然而反硝化过程却受到严重的抑制作用。此外Cd~(2+)的存在对厌氧释磷和好氧吸磷均有不同程度的抑制,当Cd~(2+)的质量浓度为2 mg/L时,厌氧最大释磷量为47 mg/L,聚羟基烷酸酯(PHA)的最大合成量为4.35 mmol/g,显著低于空白组。PHA的厌氧合成受阻从而导致好氧分解产能低,好氧吸磷不充分。     

黍糠、菜籽饼生物炭的制备及其对重金属镉(Cd2+)的吸附

利用黍糠、菜籽饼在不同温度下制备生物炭,以确定最佳制备温度及最佳吸附材料。结果表明,2种生物炭对镉(Cd~(2+))的吸附效果随制备温度上升而升高,黍糠生物炭的吸附效果更好。综合考虑产出率、吸附效果与能耗,得到最佳生物炭材料为黍糠,最佳制备温度为600℃。经2种生物炭吸附后,Cd~(2+)溶液的pH值均呈上升趋势,而黍糠生物炭调节pH值的能力更强。2种生物炭清洗后的吸附效果均有下降,表面沉淀是未清洗的生物炭对重金属离子吸附作用的机理之一。600℃黍糠生物炭对Cd~(2+)的吸附符合Langmuir吸附等温线,表明黍糠生物炭对Cd~(2+)的吸附为单分子层的吸附,且吸附剂表面均匀。使用扫描电镜(SEM,Scanning Electron Microscope)、多通道比表面积和孔径分析仪(BET,Multi-channel specific surface area and pore size analyzer)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR,Fourier Transform Infrared Spectroscopy)和综合热分析仪(STA,Synchronous Thermal Analyzer)对黍糠生物炭进行了表征。结果表明,黍糠原材料具有丰富的官能团,随热解温度升高,脂肪族官能团逐渐弱化消失,而芳香性结构与官能团逐渐凸显出来,因而能更多地吸附重金属Cd~(2+)。黍糠生物炭对重金属的吸附不主要依赖比表面积和孔隙结构,而是多种化学作用的结果,如表面沉淀、与官能团络合和阳离子-π键吸引。     

两种有机酸对茶园土微团聚体等温吸附锌的影响

为了明确茶园紫色土Zn容量及潜在污染状况,利用虹吸沉降和离心冻融法进行批量培养,研究区域土壤及不同粒径微团聚体等温吸附Zn~(2+)的水平,以及去除有机质和外源添加柠檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)对吸附的影响。结果表明:1)以专性吸附为主的多层吸附随Zn~(2+)质量浓度增至200 mg/L总体接近饱和,吸附量从大到小依次为0.002 mm、0.002~0.05 mm、原土、0.25~2 mm、0.05~0.25 mm,游离Zn~(2+)向较小粒径富集趋势明显,去除有机质弱化了微团聚体的吸附能力;2)吸附过程为自发吸热反应,热力学Freundlich方程(R2=0.9722~0.9995)整体拟合水平优于Langmiur方程(R2=0.9505~0.9987),土壤吸附能力与有机质、游离氧化铁、CEC呈正相关;3)两种有机酸均以0.1 mmol/L为阈值,随浓度增加均表现为低浓度增强Zn~(2+)积累、高浓度加快迁移,最大吸附量呈"峰形"变化,有机酸浓度"峰值"在去除有机质后增大到1 mmol/L;在未去除有机质土壤及结构单元中,EDTA对Zn~(2+)的释放能力更优,柠檬酸能更好地吸持,大粒径微团聚体0.25~2 mm及原土随有机酸浓度变化吸附量差异明显;去除有机质使两种有机酸促进及抑制功能削弱明显。     

新疆某石化污水库周边土壤对锶的吸附特征研究

以新疆某石化污水库周边土壤为例,采用静态吸附试验法研究土壤对Sr2+的吸附特征。通过单因素法研究初始pH值、反应温度、离子强度、时间、Sr2+初始质量浓度等因素对土壤吸附Sr2+的影响,并对吸附机理进行了初步探讨。结果表明,供试土壤对Sr2+有较强的吸附能力,溶液pH值对土壤吸附Sr2+的影响较显著。在3 h左右供试土壤对Sr2+的吸附量达到最大值,3 h后吸附量略有下降,并逐渐稳定。供试土壤对Sr2+的吸附量随溶液离子强度的增加而减小;但当离子浓度大于0.2 mol/L时,土壤对Sr2+的吸附量又呈增加趋势。试验数据拟合结果表明,供试土壤对Sr2+的吸附符合Henry和Fre-undlich方程;在吸附3 h内供试土壤对Sr2+吸附基本可以用一级动力学方程描述。     

生物锰氧化物对4种重金属的吸附特性研究

通过培养锰氧化细菌Sphingopyxis sp.4-15,制备生物锰氧化物,研究了生物锰氧化物的结构性质及其在不同影响因素下对4种重金属Cu、Zn、Cr和As的吸附特性。结果表明该生物锰氧化物中含有MnO₂、Mn₃O₄和MnO等晶体锰氧化物,包裹在菌体细胞表面呈现出规则的花球状。其锰主要以高价态的Mn⁴⁺和Mn³⁺形式存在,平均孔径为35.56 nm,比表面积为41.49 m²/g。锰氧化物对重金属的吸附过程受pH值影响,最适pH值为4~6;离子强度对吸附过程干扰较小;升高温度有利于其对Cu和Zn的吸附,而对As的吸附产生抑制;锰氧化物对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、As(Ⅲ)的吸附在反应360 min时可达到平衡,对Cr(Ⅲ)的吸附在反应5 min内达到平衡;在4种重金属最大初始浓度下,生物锰氧化物对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、As(Ⅲ)的吸附量依次为:70.184、15.140、9.141、0.089 mg/g,具有较大的重金属吸附容量。     

膨润土和改性膨润土对电镀污泥中重金属的稳定化处理

采集某电镀厂污泥,以膨润土和改性膨润土为稳定剂,采用TCLP毒性浸出试验分析膨润土和改性膨润土对污泥中重金属Cr、Cd、Zn和Pb的稳定化效果。未加入稳定化剂前,电镀污泥中重金属Cr、Cd、Zn和Pb的浸出毒性分别为154 mg/L、13.5 mg/L、658 mg/L和76 mg/L。稳定化试验结果表明,在膨润土和改性膨润土的投加量与干污泥的质量比分别为1∶5和3∶10,振荡时间为12 h时,浸出液中重金属质量浓度最低,稳定化效果最好。形态分析结果表明,加入膨润土和改性膨润土稳定后重金属以有机结合态和残渣态为主,与未稳定前相比污泥中重金属不稳定态的含量变少。扫描电镜和红外分析结果表明,膨润土和改性膨润土可能通过吸附和离子交换来稳定污泥中的重金属。研究表明,改性膨润土对电镀污泥中高含量重金属的稳定化效果要优于未改性膨润土的稳定化效果。     

基于BP模型的南通市农田土壤重金属空间分布研究

利用采样点实测数据,借助BP神经网络模型并结合GIS技术对江苏省南通市农田土壤重金属的空间动态分布进行了详细地描述.结果表明,BP神经网络模型能够智能地学习各个采样点的空间位置与该点各重金属含量之间的映射关系,并能够稳健地对各个空问插值点处的土壤重金属含量进行预测.运用Arcgis进行的分析结果显示,在该地区Pb和As造成的污染最严重,其他重金属污染相对较轻.其中南通市区、海门市和启东市重金属富集最严重;南通大部、通州、如东大部分地区含量较少,含量最少的地区是如皋市和海安县.在运用神经网络模型进行空间插值了解重金属空间动态分布的基础上,可以根据污染的分布状况确定农产品的生产布局和规划.     

Growing Carbon Nanotube on Aluminum Oxides: An Inherently Safe Approach for Environmental Applications

Using micron-sized Al₂O₃ particles as carriers to grow carbon nanotubes (CNTs) under 700°C atmosphere of methane and hydrogen after pre-planted catalysts of Fe–Ni nanoparticles, those composite CNTs (CCNTs) have demonstrated several unique properties compared to CNTs—medium specific surface area and zeta potential, high adsorption capacity for metal ions, high recovery rate by acids, low decomposition heat for exothermal reaction, and so on. The adsorption behaviours of Pb²⁺, Cu²⁺ and Cd²⁺ in aqueous solutions by CCNTs are in good agreement with the Langmuir adsorption isotherm and second order kinetic model with maximum individual adsorption capacities of 67.11, 26.59 and 8.89 mg g⁻¹. The individual and competitive adsorption behaviours indicated that the preference order of adsorption were Pb²⁺ > Cu²⁺ > Cd²⁺ for aluminum oxides, activated carbon, commercial CNTs, and CCNTs as well as other researchers’ CNTs. We suggest that future development of CNTs to combine with metals and/or other materials, such as TiO₂, should consider attached to carriers or surface in order to avoid concerns on environment, health and safety. Thus, growing CNTs on Al₂O₃ particles to form CCNTs is an inherently safe approach for many promising environmental applications.     

8-羟基喹啉功能化树脂HQDK-110对Hg2+的吸附性能

8-羟基喹啉对金属离子具有良好的络合性能。研究了一种8-羟基喹啉接枝DK-110的螯合型离子交换树脂HQDK-110对Hg~(2+)的吸附性能,并与DK-110树脂进行比较。考察了不同吸附时间、Hg~(2+)浓度、温度和pH值条件下两种树脂对Hg~(2+)的吸附性能和去除性能。结果表明,HQDK-110和DK-110树脂对Hg~(2+)的适宜吸附p H值为4.5左右。25℃时,HQDK-110和DK-110树脂对Hg~(2+)的吸附容量分别为2.496 mmol/g和2.290 mmol/g。HQDK-110和DK-110对Hg~(2+)的吸附过程更接近于一级动力学方程,其一级吸附动力学常数k1分别为0.009 4 min-1和0.011 8 min-1。吸附过程符合Langmuir等温吸附方程。研究表明,HQDK-110对Hg~(2+)的吸附量和去除率优于DK-110,且树脂的稳定性优于DK-110,湿态树脂比干态树脂具有更好的重复使用性能。     

农林废弃物在去除废水重金属中的环境友好利用

评述了近年来国内外利用廉价农林废弃物去除废水重金属的研究进展.重点论述了化学改性处理的农林废弃物对重金属离子的吸附性能,并详细比较了改性前后及各种改性方法的吸附效率.改性处理明显提高了农林废弃物的吸附性能,一些改性的农林废弃物吸附剂对某些重金属离子具有良好的吸附性能,显示出广阔的应用前景.但在今后的研究中还应强化改性农林废弃物吸附剂表面结构表征、吸附作用机理和动力学的研究,开发新型高效的改性再生方法,并对废水处理成本进行详细评估.     

大东沟底泥重金属污染及潜在生态危害评价

为了解镇江市大东沟底泥重金属污染状况,监测了不同水位时底泥重金属含量,并对其底泥中As、Zn、Cu、Cr、Pb、Cd等6种重金属元素进行了污染及潜在生态危害评价.结果表明,大东沟底泥重金属浓度受水位影响较大,低水位普遍大于高水位;各重金属污染程度大小排列依次为Cd＞Zn＞Cu＞As＞Pb＞Cr,综合评价为重度污染;潜在...     

用盐桥支撑双分子层脂膜模拟研究锌离子跨细胞膜输运

采用盐桥支撑技术制备镶嵌胆固醇的双分子层卵磷脂(脑磷脂)膜,用以模拟细胞膜.用正辛烷做溶剂,对不同卵磷脂(脑磷脂)与胆固醇配比进行制膜,膜的稳定性均超过100h.实验发现,纯脂质体不能输运重金属离子,胆固醇能输运重金属离子.胆固醇与重金属离子之间存在吸附作用,无化学反应.采用电化学工作站对双分子层脂膜的稳定性、离子通透性、双层膜中胆固醇对离子通透性的影响等进行了研究,并利用实验制备的双分子层脂膜模拟研究锌离子跨细胞膜的输运过程,建立了锌离子跨细胞膜的吸附-扩散模型,该模型计算值与实验值基本吻合.