液膜提取回收土壤淋洗液中镉的研究

针对土壤淋洗液中重金属传统萃取及液膜提取方法效率低的问题,提出组合液膜来提高提取率。该研究采用2己基乙基膦酸单2己基乙基脂(P507)为络合剂的组合液膜提取技术对土壤淋洗液中Cd进行提取。通过考察水相Cd浓度、p H值、络合剂浓度以及接收相组成对Cd提取率的影响。研究结果表明,络合剂与Cd形成络合物在液膜系统中传输,最佳提取条件为:p H值5.0、络合剂浓度5.5%~7.0%、接收相酸浓度为4.0 mol/L、接收相络合剂与接收相体积比30%、水相Cd浓度越低提取率越高。Cd起始浓度为5.0×10~(-3)mol/L时,最佳提取条件下提取率可达92%。     

复合淋洗条件下农用地耕作层土壤去镉效率及其功能调节

为探究中（重）度重金属元素镉（Cd）污染农用地土壤淋洗修复的可行性,采用土柱模拟原位淋洗的方法,选择柠檬酸（CA）+氯化铁（FeCl₃）复合淋洗剂,在最佳浓度组合及淋洗剂添加量下,探究Cd在耕作层及其以下剖面层的分布特征,同时考察淋洗过程对土壤健康质量的影响及生物质炭的调节效果.结果表明:（1）0.1 mol·L^-1 CA与0.01mol·L^-1 FeCl₃是最佳浓度组合,此浓度组合下,当淋洗剂添加量为9孔隙体积时,淋洗后20 cm土柱中Cd含量低于供试土壤相应pH值的风险筛选值0.4 mg·kg^-1（GB 15618-2018）.（2）最佳淋洗条件下,60 cm土柱中Cd的纵向分布结果表明,淋洗后随土层深度增加总Cd含量依次递增,且土柱淋出液中含有一定量Cd,淋洗过程促进了Cd向下迁移.复合淋洗后土壤有效态Cd含量也随土层深度的增加而增加,这部分归因于不同土层可交换态及碳酸盐结合态Cd含量的变化.（3）CA+FeCl₃复合淋洗可导致土壤部分健康指标及酶活...     

不同浓度锌处理下水稻幼苗对镉的累积效应

为探究锌（Zn）对水稻镉（Cd）累积的影响及其根表铁膜所发挥的作用,选取Cd高累积型水稻品种中9优547（简称"Z547"）和Cd低累积型水稻品种金优402（简称"J402"）,采用温室水培试验,研究0、2、5、10、15和20 μmol/L等6个Zn浓度下水稻幼苗对Cd的累积效应,以及不同浓度Zn处理对根表铁膜生成量的影响.结果表明:①随着c（Zn）的增加,Z547和J402水稻幼苗生物量均呈先增后减的趋势,分别在c（Zn）为2和10 μmol/L时达到最大值.②Z547和J402水稻幼苗中w（Cd）均呈先降后增的趋势,分别在c（Zn）为5和2 μmol/L时达到最小值;当水稻幼苗中w（Cd）达到最小值时,Z547根和地上部中w（Cd）分别为31.65和11.47 mg/kg,J402根和地上部中w（Cd）分别为22.58和14.36 mg/kg.③不同浓度Zn处理下水稻幼苗各部位中w（Cd）均与根表铁膜中w（Mn）、w（Fe）、w（Fe+Mn）呈显著正相关,高铁膜处理水稻幼苗中w（Cd）显著高于低铁膜处理,表明根表铁膜生成量的增加会促进Cd在水稻幼苗中的累积.研究显示,当c（Zn）较低时,c（Zn）的增加会抑制水稻幼苗对Cd的累积;当c（Zn）较高时,c（Zn）的增加会促进水稻幼苗对Cd的累积,而Zn可通过控制根表铁膜的生成来影响水稻幼苗对Cd的累积.      

阴极电解液对Cd污染红壤电动修复的影响

针对土壤重金属电动修复过程中阴极电解室pH升高会对重金属的去除产生不利影响的问题,利用Fe3+/Fe2+、Cu2+/Cu标准电极电位较高的优势,以人工模拟Cd污染红壤为研究对象,对不同阴极电解液[Fe（NO₃）₃、CuSO₄、柠檬酸]的电动修复效果进行系统分析.结果表明:分别将Fe（NO₃）₃、CuSO₄、柠檬酸加入阴极电解室中,pH均控制在2~3,电动修复10 d后发现,将Fe（NO₃）₃溶液、CuSO₄溶液和柠檬酸作为阴极电解液均可以有效控制阴极室的pH,CuSO₄溶液、柠檬酸的加入对土壤中Cd的去除效果较差,而且Cu2+的加入增加了土壤重金属二次污染的风险.相对于CuSO₄、柠檬酸试验组,Fe（NO₃）₃试验组土壤中Cd的去除率较高（大于87.27%）,Fe（NO₃）₃试验组对土壤中Cd的修复效果也最为明显,土壤中w（Cd）由阴极附近的75.95 mg/kg降至阳极附近的9.13 mg/kg.分析电动修复后各试验组中不同形态Cd在Cd总量中所占比例的分析,结果显示,w（弱酸提取态Cd）所占比例由初始的74.57%最高可达到92.69%[Fe（NO₃）₃试验组],表明Fe（NO₃）₃的加入有助于促进土壤中Cd的迁移.研究显示,相比于CuSO₄溶液、柠檬酸,Fe（NO₃）₃溶液作为阴极电解液在控制阴极电解室pH升高的前提下,显著促进了土壤中Cd的解吸和迁移,并达到最佳修复效果.      

我国林地土壤有效态镉的影响因素及拟合模型

选取全国13个具有代表性的不同气候带和植被类型的森林土壤,通过外源添加重金属镉（Cd）,比较分析土壤Cd的固-液分配系数（K_d）和有效态Cd的分布特征,探讨了土壤/土壤溶液性质对K_d及土壤有效态Cd的影响,并建立了土壤K_d及有效态Cd的拟合模型.结果表明,在不同浓度Cd处理的土壤中,其K_d值的变化范围为0.91~623.66L/kg,平均值为53.11L/kg,最大值和最小值的差异达到684.37倍;土壤孔隙水中Cd浓度（PW-Cd）的变化范围为0.309~104.450mg/L,其最大值与最小值的差异为338;DTPA提取态Cd含量（DTPA-Cd）从未添加Cd处理的本底土壤C0至最大添加量128mg/kg,其最大值与最小值的差异分别为9和1.4倍.土壤溶液pH值与lgK_d呈显著正相关（R²=0.49,P<0.001）,其与PW-Cd含量呈显著负相关（R²=0.41,P<0.05）;单一的土壤溶液Mg²⁺可解释46%的DTPA-Cd的变异.在对土壤性质的回归分析中,并未发现有单一的主控土壤性质影响Cd的固液分配,当回归方程中加入其它土壤或溶液性质时,可在一定程度上提高拟合模型的预测能力.总之,土壤溶液pH值和Mg²⁺对K_d和有效态Cd含量的影响比较显著.     

化学淋洗联合电动技术修复重金属污染土壤的效果及其机制

采用化学淋洗与电动技术联合修复重金属污染土壤,以明确其效果及其机制.试验选择了5种化学淋洗剂FeCl₃、 Fe(NO₃)₃、 KCl、 KNO₃和HCl溶液,分析比较Fe³⁺、 K⁺、 H⁺和Cl^-对土壤中4种重金属(Cd、 Pb、 Cu和Zn)的去除效果,其后,对化学淋洗后的土壤进行垂直电动修复,研究化学淋洗对重金属污染土壤电动修复去除效率的影响.结果表明,Fe³⁺、 K⁺、 H⁺和Cl^-对土壤中4种重金属的淋洗效果不同,对于Cd和Zn, H⁺去除效果最好,对于Pb和Cu, Fe³⁺去除效果最好.整体上比较,对于土壤中Cd、 Pb和Cu的去除,化学淋洗剂FeCl₃和Fe(NO₃)₃去除效果最好.对于土壤中Zn的去除,...     

DGT和CaCl2提取下冶炼场地及周边土壤Cd固液分配特征

通过梯度扩散薄膜(DGT)和CaCl₂等提取方法,研究了典型冶炼场地及周边多种类型土壤中Cd有效态含量和固液分配特征,并构建回归预测模型. 结果表明: 场地渣土混合土壤、林地表层和深层土壤中Cd有效态含量较高,DGT提取结果分别为23.2, 1.90和2.53μg/kg,农田深层土壤、杂填土和素填土较低,分别为0.03, 0.05和0.03μg/kg. 土壤Cd固液分配系数(K_d)在杂填土、素填土、渣土混合土壤中最高,黏土、农田土壤次之,全风化土和林地土壤最低. 总体上DGT测定的K_d值高于CaCl₂测定结果,CaCl₂土液比、提取液pH值显著影响K_d值结果(P<0.05). CaCl₂提取结果能够通过线性回归有效预测DGT测定的K_d (R²=0.89~0.93).     

回归模型法推导油菜田土壤Cd限值的不确定性

为研究土壤-作物迁移模型推导农田土壤环境基准的不确定性,以油菜为例,通过贵州省4种典型微酸性土壤——红壤、黄壤、石灰土和黄棕壤进行Cd盐添加的盆栽试验,除全量Cd外,选择5种有效态提取剂,分别与油菜籽w(Cd)建立土壤-作物迁移模型. 参照GB 13078—2001《饲料卫生标准》w(Cd)限值(0.5 mg/kg),采用模型预测中位值和95%预测上限进行土壤Cd限值推导并分析模型的不确定性. 结果表明:全量和各提取态Cd质量分数与油菜籽w(Cd)均能建立极显著的一元(R2为0.907~0.946)或多元(考虑pH)回归模型(R2为0.875~0.962). 5.550(以多元模型中位值推导的农田安全种植油菜的Cd限值)随pH的升高从0.93 mg/kg增至1.45 mg/kg,HNO₃提取态、HCl提取态、DTPA提取态的Cd的质量分数也分别从0.81、0.97、0.73 mg/kg升至1.39、1.79、1.66 mg/kg. 基于CaCl₂提取态Cd的一元模型对pH不敏感,SEQS₅₀不受其影响. 对所有模型而言,SEQS₅₀是SEQS₉₅(基于模型95%的预测上限推导的限值)的1.1倍左右. 其中,CaCl₂提取态Cd的SEQS₅₀和SEQS₉₅分别为0.052和0.049 mg/kg,小于福建省CaCl₂提取态Cd标准限值(0.15 mg/kg). 为降低不确定性,需要选择合适的提取剂,使用全量Cd,HNO₃、HCl或DTPA 3种提取态Cd建模时须兼顾pH的影响. 研究显示,SEQS₉₅能够降低土壤Cd限值达标而作物Cd含量超标的可能性.      

人工鸟粪石对Cd污染土壤中黑麦草生长的影响

以MgCl₂为添加剂,调节含N、P废水中n（Mg2+）∶n（NH₄+）∶n（PO₄3-）比例为1.15∶1∶1,pH为8.5~9,反应时间30 min,经SEM、FT-IR、XRD表征后发现,所得产物以鸟粪石为主。将人工鸟粪石联合黑麦草修复Cd污染土壤,研究表明:人工鸟粪石可有效提升土壤pH、速效磷含量以及酶活性,同时可以降低土壤中交换态Cd含量,增加黑麦草叶片谷胱甘肽GSH含量来降低叶片内丙二醛MDA含量,减少膜脂过氧化程度。与对照相比,人工鸟粪石使黑麦草生物量提升81.7%~148.5%,Cd总提取量提升25.41%~44.27%,且当添加剂量为5%时修复效率最佳。     

套种和化学淋洗联合技术修复重金属污染土壤

联合不同的重金属污染土壤修复技术可以弥补单一措施的不足,其中植物提取联合化学淋洗技术就是有效的途径之一.本研究通过盆栽试验,在东南景天和玉米套种情况下,用不同浓度和种类的混合试剂对土壤进行化学淋洗,测定淋洗液中重金属含量、植物的吸收量以及土壤重金属的剩余量.结果表明,第1季10 mmol.L-1的混合试剂对套种系统淋洗,Zn、Cd的总去除量(植物提取量和淋洗量)最高,两季合计对Zn、Cd的总去除率分别达到6.0%、40.46%,大于单一植物提取.土壤测定结果表明,通过两季(约9个月)套种植物联合淋洗技术处理后,土壤重金属Cd、Zn和Pb的降低率分别达到27.8%～44.6%、12.6%～16.5%和3.6%～5.7%.50 mmol.L-1的混合试剂对套种系统淋洗,会影响后季东南景天的生长,而且淋洗结束后用清水淋洗产生的淋出液浓度高于其他低浓度处理,风险较大.EDDS(乙二胺二琥珀酸)混合试剂亦能促进东南景天吸收Zn和Cd,但不能有效淋洗出土壤中的Pb.在该套种+淋洗联合技术中,Zn、Cd的去除主要靠植物提取,Pb的去除主要靠淋洗,套种+淋洗加快土壤修复,而且可能解决Zn/Cd/Pb复合污染问题.     

络合-超滤耦合工艺去除水中镍离子的研究

以聚丙烯酸钠(PAANa)和聚乙烯亚胺(PEI)作为络合剂,将其与镍离子络合后的溶液转移至超滤杯中,在0.1 MPa压力下通过聚醚砜超滤膜进行分离,研究pH值和络合剂/Ni2+装载质量比(L)对Ni2+去除率的影响,并根据朗缪尔等温模型拟合络合反应平衡常数.同时研究超滤时间对膜通量和Ni2+去除率的影响.结果表明,选用PAANa为络合剂,在pH值为8、L=5时,Ni2+的去除率达到最大值99.5%.PEI为络合剂时,Ni2+去除率在pH值为7、L为5时达到最大值93.0%.不同pH值条件下拟合得到的络合平衡常数表明,pH为7时最有利于络合反应.另外,单个络合剂单体所能结合的Ni2+个数随着pH值的升高而增大.研究结果还表明,在长达12 h的超滤时间内,PAANa为络合剂时,膜通量的衰减<10%;PEI为络合剂时,膜通量基本保持不变;Ni2+的去除率都基本保持恒定.因此,在合适条件下,络合-超滤耦合工艺能有效去除水中的镍离子.     

不同生态混凝土坡岸中溶解性有机质与镉的相互作用机理研究

为研究生态混凝土坡岸中DOM(dissolved organic matter,溶解性有机质)与重金属离子的相互作用,通过FQT(fluorescence quenching titration,荧光淬灭滴定)试验配合3D-EEMs(three-dimensional fluorescence spectroscopy,三维荧光光谱)、PARAFAC(parallel factor,平行因子分析)和2D-COS(two-dimensional correlation spectroscopy,二维相关光谱)探究了AEC(applied eco-concrete,应用型生态混凝土)和IEC(improved eco-concrete,改良型生态混凝土)坡岸中DOM与Cd2+的相互作用机理.结果表明:①3D-EEMs结果显示,AEC_ow(AEC坡岸出水)类蛋白组分荧光强度降低,水体腐殖化程度升高,而IEC_ow(IEC坡岸出水) DOM各组分荧光强度均降低;Cd2+能与DOM中所有组分发生络合,且随c(Cd2+)增加,各组分的荧光强度最终趋于稳定.②PARAFAC将所有样品中DOM分离出类蛋白、类富里酸和类腐殖质3个独立组分,其中类富里酸组分随c(Cd2+)增加表现稳定的荧光淬灭效果.③通过Ryan and Weber模型计算Cd2+与DOM中各组分的络合常数(lg K)发现,所有样品中Cd2+与DOM中类富里酸组分的lg K值均大于类蛋白组分.进一步发现,不同坡岸出水lg K值大小依次为RW(原水) > AEC_ow > IEC_ow;④2D-COS分析得出,DOM中类蛋白组分对Cd2+的敏感度最大.RW中Cd2+与DOM位点的络合顺序为340 nm→273 nm→282 nm,AEC_ow中络合顺序为410 nm→330 nm.研究显示:Cd2+率先与DOM中类富里酸、腐殖质类物质络合,且络合能力强,类蛋白物质最容易受Cd2+的干扰;AEC_ow增加了下游水生态系统中Cd2+的迁移风险和生物有效性,相反IEC_ow则降低了Cd2+的迁移风险,两种坡岸均能降低DOM组分与Cd2+的络合能力,其中IEC坡岸最优.      

中空纤维膜器处理含铀(VI)废水的研究

在中空纤维膜器中研究了二（2－乙基己基）磷酸（HDEHP＿煤油膜萃取含铀（Ⅵ）废水。实验表明，HDEHP－煤油膜萃取铀（Ⅵ）的萃取率随萃取时间的增加而增加；当水相pH大于2时，水相酸度对速率影响较小，当水相pH小于2时，随着水相pH的提高，速率明显上升；提高水相流速可提高膜萃取率；当有机相HDEHP浓度小于0.01mol/L时，随着HDEHP浓度的提高萃取率上升，当大于0.01mol/L后，其浓度改变对萃取率影响不大。温度和有机相流速对膜萃取率影响较小。     

膜萃取处理水溶液中镉、锌离子的工艺

以P204+正庚烷为萃取剂,将中空纤维膜萃取技术用于处理水溶液中镉离子、锌离子.研究了两相流速、初始浓度及溶液pH等因素对传质系数和萃取率的影响,计算了膜萃取器的传质单元高度(HTU)_w,同时还研究了萃取剂的再生问题.实验结果表明,在低浓度下(＜500 mg/L),平衡分配系数较大,传质阻力主要是在水相;在初始浓度较高时(＜2000mg/L),由于分配系数较小,三项传质阻力均不可忽略;在初始浓度很高时(＞2000mg/L),传质由有机相和膜相阻力控制.实验还表明通过膜器串联可以实现萃取剂的再生.对于稀溶液(＜200mg/L),中空纤维膜萃取可以使水溶液中金属离子浓度减小2个数量级,通过计算,中空纤维膜萃取器(HTU)_w在15～30cm之间,大大低于传统的萃取塔.     

乳状液膜法治理H酸生产废水的研究

研究了以三辛胺(TOA)为流动载体的乳状液膜法提取对H酸的最优膜配方及工艺条件,并以实际工业废水进行验证。考察了膜相表面活性剂浓度、载体浓度、外水相pH值、乳水比、内水相浓度对水中COD值去除的影响。通过正交试验,结果表明:以质量分数为3%的聚胺型表面活性剂,体积分数为4%的TOA,质量分数10%的内水相NaOH溶液,油内比Roi为2∶1的乳状液膜体系,处理初始浓度为50 000 mg/L H酸废水,在pH值为3,乳水比Rew为1∶5的传质条件下,对含H酸废水的COD去除率可达90%以上。     

外源脯氨酸对Cd胁迫下107杨光合与叶绿素荧光特性的影响

为揭示Cd胁迫下外源脯氨酸对107杨（Populus×euramericana cv.‘74/76’）光合与叶绿素荧光特性的影响,以一年生107杨苗木为试验材料,采用盆栽控水试验,研究了添加不同浓度（0、10和20 mmol/L）外源脯氨酸对Cd（0、100、200和300 mg/kg）胁迫下107杨叶片光合气体交换参数、光响应参数和叶绿素荧光参数的影响.结果表明:①Cd作为独立因子可显著影响107杨叶片的光合气体交换参数、光响应参数和叶绿素荧光参数,外源脯氨酸作为独立因子对这些参数无显著影响,Cd与脯氨酸的交互作用对这3类参数均有显著影响.②随着w（Cd）的增加,107杨叶片净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）和水分利用效率（WUE）的变化趋势基本一致,均显著下降,而胞间CO₂浓度（C_i）呈显著上升趋势.与单独Cd处理组相比,在w（Cd）为200 mg/kg处理下,添加外源c（脯氨酸）为10 mmol/L时苗木叶片的P_n显著提高123.12%;WUE、PSⅡ原初反应最大量子效率（F_v/F_m）、实际光化学量子效率（φ_PSⅡ）、光化学淬灭系数（qP）和表观光合电子传递速率（ETR）分别显著提高43.73%、6.52%、27.99%、28.96%和63.26%;而非光化学淬灭系数（NPQ）显著降低19.97%.研究显示,w（Cd）低于200 mg/kg时,外源添加脯氨酸处理可增强107杨的PSⅡ光能转换效率和光强利用效率,防止过剩光能对光合机构的伤害,从而提高植株抗逆性与适应性,且以c（脯氨酸）为10 mmol/L时的处理效果较好.      

聚合物强化超滤技术分离Hg2+和Cd2+的研究

以聚丙烯酸钠为络合剂,研究Hg2+和Cd2+混合溶液的络合超滤分离行为.考察了pH值、负载比(LR)及外加盐浓度对混合体系分离的影响.结果表明,当pH值从5增大到7.5时,2种离子分离系数(S)逐渐下降,最适pH值为5;当LR从0.01增大到2时,S逐渐升高到最大值,此后迅速降低,LR=1.5时S达到最大值;Na2SO4的加入影响S值.控制混合溶液pH=5及LR=1.5,当体积浓缩因子为15时,截留液汞浓度(Cr, Hg)从30mg/L线性递增至444.9mg/L,截留液镉浓度(Cr, Cd)仅从30mg/L升高至35.4mg/L,S值约为227.浓缩液随着洗涤水体积增大,Cr, Hg基本不变,而Cr, Cd下降至5.24mg/L.收集各渗透液,调整至pH=6及LR=0.033予以浓缩,浓缩13倍时,Cr, Cd从27.37mg/L升高到354.7mg/L.     

中空纤维膜器中二(2-乙基己基)磷酸萃取铈(Ⅲ)的动力学研究

研究了在中空纤维膜萃取器中二（2－乙基己基）磷酸（HDEHP）萃取铈（Ⅲ)的动力学，通过测定水相和有机相流速，水相铈（Ⅲ) 浓度、酸度和有机相HDEHP浓度，得出了萃取速率的规律。实验结果表明，在本实验条件下，萃取速率 为界面化学反应控制，Ce^3 与第一个HD EHP二聚体离子HA^-2的配位反应是萃取速率的控制步骤。     

乳状液膜法治理草甘膦废水

采用液膜分离技术从草甘膦生产废水中回收可利用资源草甘膦,并通过实际工业废水进行验证。主要考察了外水相pH值、乳水比及内水相浓度对草甘膦去除的影响。试验结果表明:以航空煤油为溶剂,3%表面活性剂(质量分数),4%载体(体积分数),10%NaOH内水相,油内比Roi为2∶1乳状液膜体系,处理初始浓度为1%的草甘膦工业废水,在pH值为2,乳水比Rew为1∶5的传质条件下,草甘膦去除率可达85%以上。     

HgCl2对太湖不同季节优势藻生长的影响

为探讨HgCl₂对不同季节湖泊生态系统的影响,以太湖不同季节优势藻——舟形藻(冬季)和惠氏微囊藻(夏季)为对象,研究不同浓度的HgCl₂对2种优势藻生长的影响以及2种藻对HgCl₂的吸附能力. 结果表明:舟形藻对HgCl₂暴露刺激比惠氏微囊藻更为敏感,在c(HgCl₂)为1×10-9~1×10-7 mol/L的范围内,HgCl₂对惠氏微囊藻的生长表现出低浓度促进、高浓度抑制的效应;而对舟形藻则表现出明显的抑制作用,并且抑制作用随着c(HgCl₂)的升高而更加明显. 吸附试验结果表明,惠氏微囊藻对HgCl₂的吸附率为88.4%~98.8%,舟形藻为87.1%~97.5%,并且吸附率和吸附量均随着c(HgCl₂)的升高而逐渐增大,说明这2种藻对HgCl₂都有极高的吸附效应. 吸附了HgCl₂的藻成为一个潜在的汞蓄积库,可对水环境产生危害.