碱法提取的混合海洋硅藻粗多糖对铅离子的吸附特性研究

采用浓碱法(40 mg·mL~(-1)NaOH)辅助冻融、加热方法提取混合海洋硅藻粗多糖,通过比较粗多糖得率、总糖、蛋白质及硫酸基含量筛选提取方法,并利用最佳方法提取的粗多糖作为生物吸附剂对Pb~(2+)进行吸附.提取实验结果表明,最优的提取方法为浓碱(40 mg·mL~(-1)NaOH)-冻融法,其粗多糖得率为33.14%,总糖含量为31.65%(480 nm)和27.27%(490 nm),蛋白质含量为6.44%、硫酸基含量为3.23%.吸附结果表明,该粗多糖对Pb~(2+)的吸附在2 h左右达到平衡,在180 r·min-1、25℃、pH=4~6时吸附效果最佳;在初始浓度为600 mg·L-1混合重金属溶液条件下,粗多糖对Cd~(2+)、Pb~(2+)、Cu~(2+)和Ni~(2+)的吸附容量大小顺序为:Ni~(2+)Cu~(2+)Cd~(2+)Pb~(2+)(以物质的量浓度为单位进行评价);粗多糖中含有的小分子糖类杂质对Pb~(2+)吸附的贡献远远大于蛋白质杂质.吸附动力学拟合结果表明,此硅藻粗多糖对Pb~(2+)的吸附过程更符合伪二级动力学模型,且Langmuir方程拟合的可决系数R2大于0.9,说明粗多糖对Pb~(2+)的吸附为单层吸附.     

包埋固定化海洋硅藻吸附材料的制备及其对水中铅离子的吸附特性研究

采用海藻酸钠(SA)凝胶包埋法对海洋硅藻藻粉进行固定化,考察了藻粉用量、海藻酸钠浓度、Ca Cl2质量分数、交联时间及小球粒径对固定化小球吸附铅离子性能的影响,并研究了这种吸附材料对Pb~(2+)的吸附特性.结果表明,固定化海洋硅藻生物吸附剂的最佳制备条件为:藻粉用量5.0 g/100 m L SA、海藻酸钠浓度20 g·L~(-1)、Ca Cl2质量分数0.5%、交联时间1 h、小球粒径2.8 mm左右.Langmuir等温吸附模型能够较好地描述固定化小球吸附对Pb~(2+)的等温吸附特征,R2为0.9983,最大理论吸附量为833.33 mg·g~(-1).准二级动力学模型能够较好地拟合固定化小球吸附Pb~(2+)的动力学过程,理论平衡吸附量为714.29 mg·g~(-1),与实验所得平衡吸附量706.55 mg·g~(-1)较为接近.固定化小球吸附Pb~(2+)的适宜初始p H值为4~5.Na Cl、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2对固定化小球的吸附性能有一定的促进作用.本研究所制固定化海洋硅藻球形吸附材料对Pb~(2+)的吸附容量明显优于大部分研究所报道的固定化生物吸附剂,是一种很有潜力的生物吸附材料.     

铜绿假单胞菌对铜和铅的吸附

研究了铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)对Cu和Pb的吸附特性.结果表明,相同条件下,该菌株对Cu~(2+)的吸附率低于Pb~(2+).对于单一重金属体系,吸附率均随时间的延长先上升后平稳变化,2 h达到稳定.吸附率随投菌量的增加先迅速增加,之后趋于平稳.对于Cu~(2+),投菌量为1 g·L~(-1)时吸附率达到稳定,而Pb~(2+)的吸附效果达到平稳时的投菌量为0.5 g·L~(-1).单位质量菌体对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附量随投菌量的增加而下降.pH为3时,菌体的吸附效果较差,当pH为5~8时,2种重金属的吸附效果较高.对于活菌,Pb~(2+)对菌体吸附Cu~(2+)有抑制作用,而Cu~(2+)对菌体吸附Pb~(2+)的影响无明显规律.对于失活菌,P.aeruginosa吸附Pb~(2+)和Cu~(2+)的效果均随共存重金属浓度的增大而降低,但Cu~(2+)对Pb~(2+)的影响比Pb~(2+)对Cu~(2+)的影响更显著.扫描电镜观察发现,吸附后的菌体较吸附前聚集性更好.总体而言,P.aeruginosa能对水体中共存的Cu~(2+)和Pb~(2+)有较好的吸附效果.     

刺槐根际变形杆菌的分离和去除重金属的性能

变形杆菌在重金属污染等毒害环境中有着超强的代谢能力和环境适应性,不仅是许多污染环境的优势菌群,还能耐受和利用重金属及其他环境毒素作为自身能量和营养来源。它可以通过生物转化改变重金属离子状态,减轻重金属对环境的毒害,同时帮助植物增强重金属抗性,提升对重金属的吸附能力,但对于其作为环境土著菌在重金属土壤污染修复中的研究甚少。该研究通过对重金属复合污染的尾矿库中木本植物的重金属含量和富集水平测定,筛选出了镉超富集刺槐,并通过生理生化特征及重金属去除等实验于刺槐根际筛选出一株耐镉、锌、铅的变形杆菌(Proteus sp.)Ch-8,其对Cd~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)的最小抑菌浓度(MIC)分别达到了2800、1500和900 mg/L。实验结果还表明,在多离子共存的环境下,该菌对Cd、Pb、Zn的去除能力尤为突出:重金属离子初始浓度为200～400 mg/L,Cd~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)的去除率仍能达到64.5%、90%和74.1%,为开发变形杆菌作为重金属污染生物修复新材料,进一步探究其与超富集植物的协同作用提供了数据参考。     

核桃青皮生物炭对重金属铅、铜的吸附特性研究

采用500℃限氧裂解法将农林废弃物核桃青皮制成核桃青皮生物炭,进行了核桃青皮生物炭对铅、铜的批量吸附实验.同时,利用扫描电镜、FTIR红外等方法探讨了核桃青皮炭吸附Pb~(2+)、Cu~(2+)的特性,探究了吸附时间、溶液初始浓度、吸附温度、吸附剂投加量、溶液初始pH等因素对核桃青皮生物炭吸附Pb~(2+)、Cu~(2+)作用的影响,讨论了吸附动力学特性及吸附等温特性.结果表明:温度298.15 K、pH为3~6条件下,核桃青皮生物炭吸附Pb~(2+)和Cu~(2+)在20 min内即可达到吸附平衡,核桃青皮炭最佳投加量分别为0.8、1.5 g·L~(-1),最大吸附量分别为476.190、153.846 mg·g~(-1);吸附过程符合准二级动力学方程,等温吸附曲线符合Langmuir方程,说明其吸附过程主要是近似单分子层的化学吸附.     

螯合絮凝剂EPPCX的制备及对Pb2+、Cu2+捕集性能研究

以聚酰胺多胺(PPC)-2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(ETA)接枝共聚物(EPPC)、Na OH和CS2为原料,在乙醇为反应溶剂的条件下合成一种重金属螯合絮凝剂阳离子聚酰胺黄原酸钠(EPPCX).通过FT-IR、13CNMR、有机元素分析对产物结构进行了表征.研究了反应时间、溶剂用量、m(EPPC)∶m(Na OH)和反应温度对EPPCX产率的影响,并探究了EPPCX投加量、pH值和特性粘数、浊度对Pb~(2+)、Cu~(2+)废水的去除效果.结果表明:当反应时间3 h,溶剂用量占反应物总质量的质量分数为40%,m(EPPC)∶m(Na OH)=1∶4,反应温度40℃,产物的产率达91.2%.处理25 mg·L~(-1)重金属模拟废水时,EPPCX投加量分别为110.7 mg·L~(-1)和120.4 mg·L~(-1),Pb~(2+)的去除率达到97.2%,Cu~(2+)的去除率达到96.9%.pH值=5、产物的特性粘数为2.54 d L·g~(-1)时对Pb~(2+)、Cu~(2+)去除效果最佳.同时浊度的存在使Pb~(2+)、Cu~(2+)去除效率均增加10%以上.与聚乙烯亚胺类重金属絮凝剂相比,EPPCX去除率提高8.7%.     

一株耐镉链霉菌的筛选、鉴定与基本特性分析

微生物在重金属污染治理中具有重要作用.采用微生物纯培养技术从镉污染土壤中分离获得一株在液体培养基和固体培养基中能够分别耐受45 mmol·L~(-1)和50 mmol·L~(-1)Cd~(2+)的细菌,通过形态学、生理生化及分子鉴定,初步鉴定该菌株属于链霉菌(Streptomyces sp.),命名为Streptomyces sp.strain Cd TB01.进一步实验结果表明,耐镉链霉菌Streptomyces sp.strain Cd TB01的优化培养条件为:马铃薯蔗糖培养基,在250m L的三角瓶中装液量为90 m L,培养温度30℃,初始pH=6.0,接种量6.0%,NaCl质量分数0%;湿菌体吸附Cd~(2+)的优化条件为:温度30℃,pH=8.0,NaCl质量分数1.0%,Cd~(2+)浓度500 mg·L~(-1),吸附率为44.78%;干菌粉吸附Cd~(2+)的优化条件为:温度30℃,pH=9.0,NaCl质量分数0%,Cd~(2+)浓度100 mg·L~(-1),吸附率达到70.45%.说明链霉菌Streptomyces sp.strain Cd TB01在重金属污水处理中具有广阔的应用前景.     

黑麦草对水体中镉-壬基酚复合污染的生理响应及修复

探讨了黑麦草对水体中镉-壬基酚(Cd-NP)复合污染的生理响应及修复作用.结果表明,单一Cd污染情况下,高浓度Cd~(2+)(10 mg·L~(-1))对黑麦草的生物量和叶绿素含量均有显著的抑制作用,植株过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)活性显著增大.单一NP污染情况下,黑麦草的生物量、叶绿素含量和MDA含量均无显著性变化;高浓度NP(5 mg·L~(-1))存在下,植株POD活性显著增大.当黑麦草受到复合污染胁迫时,高浓度NP的加入降低了Cd的抑制作用,使黑麦草的MDA含量有所回落,植株PPO活性有所下降.Cd~(2+)浓度为1 mg·L~(-1)时,黑麦草对Cd~(2+)有较好的去除效果,12 h的去除率达到了55.3%.吸收时间超过12 h,高浓度NP对黑麦草吸收Cd~(2+)有较显著的促进作用.NP浓度对植株地下部分Cd~(2+)吸收量有极显著影响,转移系数随着NP浓度增大而呈现上升趋势.NP浓度为5 mg·L~(-1)时,黑麦草对NP的吸收效果较好,24 h的吸收率为44.6%.低浓度Cd~(2+)的加入对黑麦草去除NP无显著性影响,而高浓度Cd~(2+)的加入对黑麦草吸收和降解NP均有极为显著的抑制作用.     

电镀废水中低浓度镍和锌离子的高效富集研究

电镀废水中低浓度重金属离子的处理普遍采用混凝沉淀法,由此产生了大量重金属污泥,其安全处置过程复杂且成本较高.基于此,本文研究了一种资源化回收电镀废水中低浓度镍离子(Ni~(2+))和锌离子(Zn~(2+))的方法.结果表明,电镀废水经过铁盐混凝后,产生的沉淀溶解于硝酸中,得到硝酸溶解液中Ni~(2+)和Zn~(2+)浓度分别高达2.3 g·L~(-1)和1.5 g·L~(-1),而杂质铁(Fe~(3+))浓度为12.2 g·L~(-1).将硝酸溶解液直接进行水热处理,溶液中Ni~(2+)和Zn~(2+)浓度不变,残留铁浓度为1.76 g·L~(-1).向硝酸溶解液中添加乙酰丙酸(C_5H_8O_3)后进行水热处理,Ni~(2+)和Zn~(2+)浓度依然不变,但溶液中残留铁浓度仅为0.78 mg·L~(-1).硝酸溶解液中铁的去除主要源于水热条件下铁的水解和缩聚转化为高结晶度的赤铁矿.添加乙酰丙酸能够同时降低溶液中NO~-_3浓度和提升pH值,促进溶液中铁的水解和缩聚.     

微生物胞外聚合物γ-聚谷氨酸分子微观构型变化中的离子特异性效应

微生物胞外聚合物对金属离子的络合影响其形态、流动性、生物利用度和生物修复的效率,在生物处理和生物修复中起到关键作用.本文研究了一种常见土壤微生物地衣芽孢杆菌(Bacillus lichenformis)生产的胞外聚合物γ-聚谷氨酸(γ-PGA)与钙、镁、铅离子结合前后的分子构型变化.结果表明,pH对γ-PGA的二级结构具有显著影响,而离子强度(0～50 mmol·L~(-1))对γ-PGA的二级结构影响不大.Ca~(2+)和Mg~(2+)的加入对γ-PGA二级结构并无影响,而Pb~(2+)的加入则对γ-PGA二级结构产生了显著影响.酸性条件下,γ-PGA结构通过两种分子内氢键稳定,形成稳定的α-螺旋结构,随着pH上升,侧链和骨架之间的氢键被破坏,加上不断增加的静电排斥力,使其α-螺旋结构向更加无规的β-折叠和无规线团结构转变.Pb~(2+)的加入不仅会破坏侧链和骨架之间的氢键,还可能破坏骨架中CO和NH之间的氢键.而Na~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)虽然能够与γ-PGA络合,却无法改变γ-PGA的二级结构.     

含vgb基因的重组毕赤酵母菌对重金属离子的吸附解吸特征

酵母因为其比表面积大、密度高被广泛用于水体中重金属的吸附.本文研究比较野生毕赤酵母KM71及含有vgb基因的重组毕赤酵母KM71对重金属Ni²⁺、Cd²⁺和Pb²⁺的吸附解吸特性,并研究混合金属离子对酵母菌吸附性能的影响.不同金属离子均在2 h达到吸附解吸平衡,酵母菌对不同种类金属离子的吸附具有选择性,温度和pH变化对毕赤酵母吸附重金属影响较小.重组毕赤酵母菌对重金属的抗性更强.通过对环境因素及复合剂的优化,得到对重金属镉、镍、铅具有高效吸附性能的重组酵母菌,重组酵母菌对单元素溶液中Ni²⁺、Cd²⁺和Pb²⁺的吸附量分别为10.56、17.68和20.14 mg·g^-1,对三元金属混合溶液中的Ni²⁺、Cd²⁺和Pb²⁺的吸附量分别为8.28、9.89和19.99 mg·g^-1.通过条件优化重组毕赤酵母对Ni²⁺、Cd²⁺和 Pb²⁺的吸附率分别提高了15.14%、21.04%、18.47%,吸附量分别提高了11.26、13.43、22.90 mg·g^-1.本试验为促进酵母菌在处理重金属污染废水中的广泛应用提供了科学依据.     

重金属抗性解磷细菌的磷溶解特性研究

从湖南省湘西州花垣县的铅锌矿表层土壤中,筛选出两株具有重金属抗性和解磷特性的细菌T PSB1和T PSB2.通过16S rRNA基因序列比对,分别鉴定为嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)和唐菖蒲伯克霍尔德菌(Burkholderia gladioli).T PSB1和T PSB2在含有难溶性无机磷液体培养基中,其上清液的可溶性磷含量最高分别达到了402.9 mg·L-1和589.9 mg·L-1;在难溶性有机磷固体和液体培养基中,固体平板上均出现解磷圈,而液体培养基上清液中,可溶性磷含量也分别达到了2.97 mg·L-1和4.69 mg·L-1.另外,两株细菌对重金属Zn2+的抗性最高,在其浓度为2000 mg·L-1固体和液体培养基条件下均可以生长,磷溶解浓度分别为114.8 mg·L-1和125.1 mg·L-1.而在含铬和铅的浓度为1 000 mg·L-1的液体培养基中,两株细菌同样表现出重金属抗性.在Pb2+浓度为1000 mg·L-1的液体培养基中,磷溶解浓度分别达到了57.9 mg·L-1和71.7 mg·L-1;而在Cr2+浓度为1000 mg·L-1的培养基中磷溶解浓度分别为60.1 mg·L-1和98.4 mg·L-1.     

鸟粪石天然沸石复合材料对水中铅离子的去除

将一种含鸟粪石的氮磷回收产物(NZ-MAP)应用于水中重金属离子铅的去除.通过XRD、FTIR、SEM/EDS分析手段对NZ-MAP进行表征,并探究投加量、溶液初始pH、反应时间对去除过程的影响.结果表明NZ-MAP材料主要成分为负载有鸟粪石的天然沸石;当投加量为0. 4 g·L~(-1)时,最大吸附量为749. 74 mg·g~(-1),同时NZ-MAP对溶液中Pb~(2+)的吸附量随pH的增大呈先增加后趋于平衡的趋势,其去除机理主要为Pb_(10)(PO_4)_6(OH)_2沉淀作用,且当pH为5. 0时效果最佳.该材料对于水中铅离子的去除过程更加符合准二级动力学模型.为深入探讨共存重金属离子对NZ-MAP去除水中铅离子的影响,发现共存Ni~(2+)和Cu~(2+)对NZ-MAP吸附Pb~(2+)的影响较小,共存Zn~(2+)和Al~(3+)明显抑制了NZ-MAP对Pb~(2+)的吸附.研究显示,NZ-MAP材料可高效去除水中铅离子,可为水体中铅离子的去除提供有效的方法     

塔宾曲霉的生物学特征及其对环境中Pb~(2+)的固定作用研究

从铅锌矿土壤中分离筛选出一株真菌LYF12(KJ569519),对其菌落、菌丝、分生孢子、生理生化特征、18S rRNA分子特征以及其对生存环境中Pb2+的固定作用等进行了实验研究.结果表明,菌株LYF12为塔宾曲霉(Aspergillus tubingensis),对Pb2+耐受浓度高达6 mmol·L-1.TEM研究结果表明,菌株LYF12可以将Pb2+转移到细胞内,并以含铅矿物集合体的形式将Pb2+固定于细胞内部.当Pb2+浓度低于4 mmol·L-1时,LYF12对Pb2+的固定率高达99%以上;当Pb2+浓度为6 mmol·L-1时,菌株对Pb2+的固定率也可达到81%.另外,又通过实验研究对比了不同能量供应水平下,LYF12对Pb2+吸附率的变化.结果表明,LYF12对Pb2+的吸附与能量供应水平密切相关,并由此推断:Pb2+跨过LYF12细胞膜进入细胞的方式可能是主动运输.     

海河悬浮颗粒物影响阿特拉津对斑马鱼的急性毒性研究

悬浮颗粒物对有机污染物的吸附降低了其表观生物富集系数,这一过程是否同时能够减弱有机污染物对水生生物的毒性却少有报道.因此,本研究选取海河干流二道闸沉积物为悬浮颗粒物,以阿特拉津为目标污染物,斑马鱼为目标生物,进行急性毒性试验.结果表明,无悬浮颗粒物时,阿特拉津对斑马鱼的96 h半致死浓度(96h-LC50)为29.06 mg·L-1,95%置信区间为24.41~40.70 mg·L-1,悬浮颗粒物浓度为7500mg·L-1和15000 mg·L-1时这一指标分别为30.74 mg·L-1和39.51 mg·L-1,对应的95%置信区间分别为27.17~40.91 mg·L-1和30.43~126.93 mg·L-1.并且无悬浮颗粒物、7500 mg·L-1悬浮颗粒物、15000 mg·L-1悬浮颗粒物3组染毒系列中出现的最大无效应浓度分别为3、9和15 mg·L-1.研究表明,悬浮颗粒物的存在降低了阿特拉津对斑马鱼的急性毒性.     

改性污泥基生物炭的性质与重金属吸附效果

为提高污泥基生物炭在高钙溶液体系中对重金属阳离子的吸附能力,将Fe₂O₃、MnO₂、ZnO与市政污泥以质量比1 ∶10（以过渡金属元素质量计）混合共热解,制备改性生物炭;表征改性生物炭的组成、官能团分布和表面性质,考察其对典型重金属阳离子Cd²⁺的吸附效果.过渡金属氧化物可促进污泥的热解,改性生物炭的H/C原子比均低于0.31,碳链裂解脱氢更彻底.改性生物炭中Fe、Mn保留较好,分别主要以单质和氧化物形态存在;而Zn流失较多.改性生物炭中的孔隙以介孔为主,平均孔径约3.8 nm,比表面积在50 m²·g^-1以上.初始浓度约200 mg·L^-1的Cd²⁺溶液中,Ca²⁺初始浓度从0 mg·L^-1升高到约200 mg·L^-1,Fe改性生物炭对Cd²⁺的吸附容量从43.17 mg·g^-1降至27.88 mg·g^-1,但仍较未改性生物炭高10 mg·g^-1以上,在含钙溶液体系中表现出了对Cd²⁺更强的吸附性能.Fe₂O₃较MnO₂和ZnO对市政污泥基生物炭吸附重金属的强化效果更好.     

镁改性硅藻土回收废水氮磷产物对水中Pb2+和Zn2+的去除

通过使用镁改性硅藻土回收废水中的氮磷营养素,优化制备了一种复合材料（D-MAP）,并将其用于废水中重金属Pb²⁺和Zn²⁺的去除.研究探讨了材料投加量、反应时间、反应温度和溶液初始pH等因素对Pb²⁺和Zn²⁺在D-MAP上吸附的影响.D-MAP吸附去除Pb²⁺和Zn²⁺的最优条件为：D-MAP投加量分别为0.25 g·L^-1和0.30 g·L^-1,Pb²⁺和Zn²⁺初始浓度分别为300 mg·L^-1和60 mg·L^-1,溶液初始pH为5.0.在此条件下,其对Pb²⁺和Zn²⁺去除率分别可达78.67%和89.66%.动力学和热力学的结果表明,D-MAP对Pb²⁺和Zn²⁺的吸附更符合准二级动力学模型;其吸附等温线可用Langmuir模型描述,吸附是自发吸热的过程.Langmuir等温拟合结果指出,D-MAP对Pb²⁺和Zn²⁺的最大吸附容量分别为901.0 mg·g^-1和206.2 mg·g^-1.使用SEM/EDS、XRD和FT-IR等手段对吸附Pb²⁺和Zn²⁺前后的吸附剂进行表征,结果表明,D-MAP是一种鸟粪石-硅藻土复合材料,可通过与Pb²⁺和Zn²⁺生成Pb₁₀（PO₄）₆（OH）₂和Zn₃（PO₄）₂·2H₂ O去除废水中Pb²⁺和Zn²⁺.D-MAP对Pb²⁺和Zn²⁺的去除效果随着pH的增加而增加,且最终产物形态随pH不同产生变化.     

MnO2/CFP复合电极的制备及电吸附Pb2+特性的研究

电极材料的形貌结构与电化学性能等将直接影响着电吸附效果.本研究将二氧化锰(Mn O2)通过电沉积的方法负载于碳纤维纸(CFP)材料上,制备获得了Mn O2/CFP复合电极.所制得的Mn O2/CFP复合电极电化学性质稳定、电容量高,复合电极的单位质量比电容量可高达360 F·g-1.用此电极对初始浓度为6 mg·L-1左右的Pb2+溶液进行电吸附,考察了电沉积时间、电压、p H值等因素对复合电极电吸附效果的影响.结果表明,沉积时间为500 s、电压值为1.0 V、p H值为5.0的条件下可获得最佳的电吸附效果,电吸附3 h后原溶液中残留Pb2+达到0.01 mg·L-1以下,去除效率高达99%以上.本研究为水中重金属离子的去除提供了新的技术选择.