不同组成活性污泥胞外聚合物吸附Cd2+、Zn2+特征

以蛋白质和糖含量比分别为2.5∶1、7∶1和9∶1的3种活性污泥胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)EPS1、EPS2、EPS3作为吸附剂,研究其对水中Cd²⁺、Zn²⁺的吸附效能.结果表明,EPS对Cd²⁺和Zn²⁺的吸附与其组成有关,EPS1、EPS2和EPS3对Cd²⁺和Zn²⁺吸附量分别约为19.5、　27、　17　mg/g和40.5、 47.5、 37　mg/g. 3种胞外聚合物对Cd²⁺、Zn²⁺吸附过程可在1 h内快速平衡.动力学拟合结果表明,EPS1对2种重金属的吸附速率最快,而EPS2对Cd²⁺、Zn²⁺的平衡吸附容量最高.Freundlich和Langmuir方程均可描述3种EPS对Cd²⁺、Zn²⁺的吸附过程,方程参数拟合结果表明2种金属同EPS之间存在多种作用方式.3种EPS的吸附热力学方程拟合系数均表明EPS对Zn²⁺的吸附稳定性、吸附能力和亲和力均比对Cd²⁺的吸附强;当EPS中糖所占比例增加时,其对重金属的吸附能力也提高,表明糖在吸附过程中起着重要作用.     

Na2S胁迫/诱导下Bacillus vallismortis sp.EPS组分变化及其对铜锌的吸附

为研究胞外聚合物（EPS）对重金属吸附效果的影响,本文通过Na₂S胁迫/诱导Bacillus vallismortis sp.EPS的化学组成变化来强化其对典型重金属的吸附.结果表明,Na₂S胁迫/诱导强度为20mg/L时,S-EPS产量最高,达到105.58mg/gVSS,蛋白质较Control-EPS提高了近一倍,其中巯基含量达到154.36μmol/L,比胁迫前提高了48.2%.在此条件下,S-EPS对Cu（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）的吸附效果最好,对重金属离子的吸附与Langmuir等温式拟合较好,拟合理论最大吸附量分别达到1428.57和979.09mg/g EPS,且吸附过程符合二级动力学规律.三维荧光（3D-EEM）和红外光谱（FTIR）分析表明,巯基、蛋白质酰胺I带与酰胺Ⅱ带在吸附Cu（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）中起到了主要作用,尤其是对Zn（Ⅱ）的吸附.说明外加硫源提高了巯基蛋白含量,大大提高了重金属去除效果.该生物吸附剂在重金属污染防治中显示出极大的应用前景.     

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.     

苯胺黑药高效降解菌(Bacillus vallismortis)胞外聚合物去除重金属的研究

微生物胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)在废水中重金属的吸附去除过程中起着非常重要的作用.苯胺黑药高效降解菌(Bacillus vallismortis)对苯胺黑药有良好的降解能力,但对其吸附重金属的性能研究还不充分.因此,本文采用3种方法提取苯胺黑药高效降解菌的EPS,主要考察了p H、温度、底物浓度和时间对重金属去除效果的影响.结果表明,热提法提取的效率较高;p H对金属离子吸附影响很大,当p H7时,随着p H变大吸附量逐渐升高,而温度对吸附量影响不大.EPS对Cu~(2+)、Zn~(2+)的去除为快速表面吸附过程,在第8 min时对Cu~(2+)、Zn~(2+)的去除率分别达到了90.7%、52.3%,EPS对Cu~(2+)、Zn~(2+)的吸附表观上符合拟二级动力学规律.在单一体系中,根据Langmuir方程计算出EPS对Cu~(2+)的最大吸附量为2.155 mg·mg-1,对Zn~(2+)的最大吸附量为0.508 mg·mg-1;Cu~(2+)吸附过程与Freundlich方程拟合效果较好,Zn~(2+)吸附过程与Langmuir方程拟合效果较好.红外光谱分析结果表明,EPS表面的羟基、氨基、酰胺基团、羧基和C—O—C基团都参与了吸附,且Cu~(2+)和Zn~(2+)的吸附位点基本一致,本文的研究结果对工程实践具有一定的理论指导意义.     

锌铜胁迫对Bacillus vallismortis EPS组分变化特征及其吸附性能的影响

近年来,微生物胞外聚合物(EPS)在吸附重金属方面的潜能引起了人们的广泛关注,但关于重金属对微生物及其EPS特性的影响鲜有报道.Bacillus vallismortis对锌铜矿捕收剂苯胺黑药具有良好的降解能力.为了解重金属对菌株的胁迫影响,探讨二者之间的相互作用,研究了Zn(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)胁迫对菌株EPS产量、组分变化特征及其吸附性能的影响.结果表明,在Zn(Ⅱ)胁迫下,菌株培养至稳定期产生的EPS最多,当Zn(Ⅱ)为12 mg·L~(-1)时EPS产量翻倍,达到100.84 mg·g~(-1)(以VSS计),Zn(Ⅱ)能刺激菌株产生更多富含—COOH和—OH的胞外多糖;菌株在Cu(Ⅱ)胁迫下需培养至对数期产生的EPS最多,在Cu(Ⅱ)为6 mg·L~(-1)情况下EPS产量最高为60.65 mg·g-1(以VSS计),Cu(Ⅱ)的胁迫作用提高了菌株EPS中富含N—H和C—N的蛋白质含量;吸附实验结果表明,2种金属能通过胁迫菌株产生特异性EPS,为金属离子提供大量适用性结合点位,显著提高对重金属的去除能力.研究结果对应用生物法处理同时含有重金属和有机物的复合型选矿废水具有一定的指导意义.     

胞外聚合物对活性污泥吸附去除全氟辛烷磺酸（PFOS）的影响

采用活性污泥和去除胞外聚合物(EPS)污泥作为吸附剂,探讨污泥吸附PFOS的机制和EPS在吸附过程中的作用.结果表明,活性污泥和去除EPS污泥吸附PFOS均符合准二级动力学方程,平衡吸附量(q_e)分别为0.46 mg·g~(-1)和0.38 mg·g~(-1),化学吸附占主要作用.吸附等温线可以用Freundlich、Langmuir及Temkin方程拟合.Ca~(2+)和Cu~(2+)通过离子架桥作用促进PFOS在污泥上的吸附.活性污泥吸附去除PFOS的效果明显优于去除EPS后的污泥.傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电发射光谱(XPS)分析吸附前后的污泥官能团变化,发现去除了EPS的污泥中羟基、羧基和氨基活性基团减少,而这些基团是PFOS吸附过程中参与反应的主要成分.由此可见污泥EPS中蛋白质含有的羧基和氨基活性基团为PFOS提供了吸附反应位点,EPS在吸附过程中起到至关重要的作用.     

锌、镉在紫色土中的竞争吸附

研究了3种紫色土及2种黏土矿物对Zn、Cd的吸附特点.结果表明,中性紫色土中Zn、Cd的吸附特点相似,等温吸附符合Langmuir方程,最大吸附量分别为147.9,104.7 mg/kg其吸附动力学过程先快后慢,符合一级动力学方程与Elovich方程,快速吸附段的吸附量与易解吸量相近,且符合一级动力学方程,为交换吸附;慢速吸附段的吸附量与难解吸量相近,且满足Elovich方程,可能属于深层吸附或专性吸附,3种紫色土及2种黏土矿物对Zn、Cd的吸附量及其土壤理化性质的相关分析表明,CEC与最大吸附量显著相关,表明紫色土对Zn、Cd的吸附机理为交换吸附所控制.Zn、Cd共存时吸附速度与吸附量降低,表明二者对吸附位的竞争,竞争吸附服从质量作用定律,高浓度者占优,高浓度Zn对Cd的吸附有明显抑制,完善的土壤重金属阈限指标应包含复合污染的考虑.     

硫酸盐还原菌混合菌群胞外聚合物对Zn2+的吸附和机理

硫酸盐还原菌（SRB）混合菌群分泌的胞外聚合物（EPS）能有效地吸附水溶液中的Zn^2＋在初始p（Zn^2＋）为500mg/L时，EPS对Zn^2＋的吸附量达到326．07mg/g，g。Freundlich方程能相对较好地拟合实验所得吸附数据。SRB混合菌群分泌的EPS的IR分析表明，EPS吸附Zn^2＋起主要作用的官能团是多聚糖C-O-C，羧基和脂类官能团，而蛋白质和多聚糖的-OH对Zn^2＋的结合能力有限。     

Cd2+、Pb2+在根际和非根际土壤中的吸附-解吸行为

采用1次平衡法对Cd2 、Pb2 在小麦根际和非根际土壤中的吸附-解吸行为进行比较研究.结果表明,根际土对Cd2 和Pb2 的吸附能力高于非根际土,2类土壤对Cd2 的吸附等温线与Freundlich方程有较好的拟合性,Pb2 的等温吸附过程可由Langmuir方程与Freundlich方程来描述.双常数方程是描述根际、非根际土Cd2 和Pb2 吸附动力学行为的最优模型,其次为Elovich方程,最差模型是一级动力学方程.Cd2 、Pb2 的解吸存在滞后现象,相比于非根际土,根际土吸附态Cd2 、Pb2 的解吸率更低,Cd2 、Pb2 的解吸量与其初始吸附量之间的关系符合2次幂方程.2类土壤Cd2 、Pb2 的解吸速率随重金属初始浓度的增加而增加,随解吸时间的延长而不断降低.描述根际和非根际土Cd2 、Pb2 的解吸动力学过程的最优模型均为双常数方程,其次为Elovich方程,一级动力学方程拟合效果不佳.     

氨三乙酸酐改性纤维素对Cd~(2+)的吸附性能

本实验采用氨三乙酸酐改性玉米秸秆纤维素和苎麻纤维素,制备了两种改性纤维素吸附剂NTAA-CS及NTAA-RF,并研究了这两种吸附剂对水中Cd2+的吸附性能.通过元素分析、FTIR及SEM分析发现,纤维材料表面成功引入了氨三乙酸分子中的酯键和氨基基团.在改性纤维素吸附剂投加量为2 g·L-1,Cd2+的初始浓度为200 mg·L-1,p H值为4.0时,NTAA-CS和NTAA-RF对Cd2+的去除率分别为82.6%和90.2%.吸附实验结果表明:改性纤维素吸附剂对Cd2+的吸附是一个快速过程,吸附的最佳p H范围为4.0~7.0.吸附等温线用Langmuir方程的拟合效果优于Freundlich方程.经过5次吸附再生,吸附剂仍可以保持较大的吸附容量.这些结果表明,NTAA-CS和NTAA-RF在去除重金属废水中有较大的应用前景.     

HHMHC对Cu2+、Ni2+的萃取性能

以对羟基苯甲酸为原料,通过化学修饰合成得到上沿羧基化的杯[6]芳烃羟肟衍生物,即5,11,17,23,29,35-六羧基-37,38,39,40,41,42-六羟肟酸甲氧基杯[6]芳烃(HHMHC),采用IR对其结构性能进行表征,并探讨了溶液初始pH值、初始重金属离子(Cu2+、Ni2+)浓度、萃取时间、温度等因素对HHMHC萃取重金属离子的影响.结果表明,在温度为30℃时HHMHC萃取Ni2+和Cu2+的最佳pH值分别为5.0、6.0,萃取平衡时间均为30min.用准二级动力学模型(R2>0.99)和Freundlich等温模型(R2>0.999)均可较好的拟合其萃取过程,通过计算萃取过程的热力学参数,得到Gibbs自由能(ΔG0)和焓变(ΔH0)均小于0,表明萃取反应是一个自发的放热反应.通过红外光谱图分析和考察溶液pH值对萃取分配比的影响,探讨HHMHC萃取Cu2+、Ni2+的机理,结果表明此萃取过程除了存在阳离子交换机理外,还存在与冠醚萃取相同的离子配位萃取,参与配位作用的主要是羟肟基团(–CONHOH).     

Hg~(2+)、Cd~(2+)及其复合胁迫对苦草的毒害

利用微宇宙系统研究了不同浓度的Hg2+、Cd2+单一及复合处理下,苦草对这三种胁迫的响应。三种胁迫下,3d内苦草现存量增加百分比与金属离子浓度间显著负相关,其中在[Hg2+]或[Hg2++Cd2+]([Hg2+]/[Cd2+]=1)>5μmol/L时,2～3d可致死;总生产力、净生产力、呼吸强度以及叶绿素含量均随着金属离子浓度的增加而下降,同时叶绿素含量还随着胁迫时间的延长而降低,但上述四个指标在低浓度胁迫时常略有升高;可溶性蛋白含量在[Hg2+]或[Hg2++Cd2+]≤2.5μmol/L、以及[Cd2+]≤10μmol/L时升高或基本稳定,之后随着金属离子浓度的增加和胁迫时间的延长而明显降低。Hg2++Cd2+的复合胁迫效应略小于相应浓度的Hg2+,但明显大于相应浓度的Cd2+。Hg2+对苦草的毒性数倍于Cd2+,二者对苦草的毒性有相加或协同效应。     

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.     

铁氧体法处理含Zn~(2+)、Ni~(2+)废水研究

实验研究了铁氧体法处理含锌、镍混合废水的工艺条件。在 p H=8.0～ 1 0 .0 ,2≤ Fe2 + :M2 +≤ 8(M2 +以废水中总离子含量计 ) ,外加磁场强度为 2 0 0 T的条件下 ,锌、镍离子能够同时去除 ,其去除率可达 99%以上 ,沉渣沉降时间可缩短为1 0 mi     

电吸附去除水中的Ni~(2+)、Cu~(2+)

采用复合电极对模拟的含Ni2+废水和含Cu2+废水进行了电吸附试验,讨论了不同pH值、电压、初始浓度对吸附效果的影响和电脱附再生的可行性。试验结果表明:以复合电极为电极材料,采用电吸附的方法可以有效地去除废水中的Ni2+、Cu2+。经过多次电脱附再生后,吸附率和脱附率降低得并不明显,所以对重金属离子进行电脱附再生具有可行性。     

海洋真菌对Cu2+、Zn2+、Cd2+耐受性的初步研究

为探讨海洋真菌对重金属离子的耐受性,在纯培养条件下,研究了不同浓度的Cu2+、Zn2和Cd2+对分离自北黄海沉积物中的4株海洋真菌(Acremonium sp.,Cladosporium sp.,Penicillium sp.和Tritirachium sp.)菌落生长的影响,并划分了抑制等级.结果表明:不同质量浓度的...     

锰离子、铁离子液相催化氧化吸收SO2的研究

对Mn^2 ,Fe^2 催化氧化脱除烟气中SO2的机理及工艺进行了试验研究，由实验得出最佳的Mn^2 浓度为0．06－0．09mol/L，最佳的Fe^2 浓度为0．20mol/L左右，与传统的石灰法相比，该法避免了结垢和堵塞，降低了投资和运行费用。     

MnO2/TiO2改性沸石去除矿井水中Fe2+和Mn2+的试验研究

针对矿井水中Fe2+、Mn2+浓度超标及处理效果不稳定等问题,通过溶胶-凝胶法将纳米MnO₂和纳米TiO₂负载于天然斜发沸石表面制备出MnO₂/TiO₂改性沸石滤料,并分析了沸石改性前后的微观形貌和孔隙结构. 采用单因素动态吸附试验和Thomas模型拟合探究了MnO₂/TiO₂改性沸石对模拟矿井水水样中Fe2+、Mn2+的去除效果及机理,并考察水流速度、滤层厚度、溶液pH及硬度对去除效果的影响. 结果表明:较天然沸石而言,MnO₂/TiO₂改性沸石的比表面积、孔径、孔体积和阳离子交换量明显增大. 当水流速度为7 m/h、进水pH为9.5、水质硬度为350 mg/L、滤层厚度为110 cm时,改性沸石对Fe2+、Mn2+的最大吸附量分别为44.810、6.549 mg/g,且Thomas模型能较好地拟合改性沸石对Fe2+、Mn2+的吸附动力学特征. 反冲洗试验结果表明,反冲洗强度为13 L/(m2·s),反冲洗时间大于7 min时,改性沸石的再生效果良好,可重复使用. 研究显示,本文制备的MnO₂/TiO₂改性沸石吸附滤料可为同步去除矿井水中Fe2+、Mn2+污染提供一种解决办法.      

新型钛酸钠填料对Cu2+、Pb2+、Zn2+和Cd2+的竞争吸附研究

以钛酸钠纳米纤维为原材料制备新型钛酸钠填料,对水体中常见的重金属(Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)和Cd~(2+))进行竞争吸附实验研究,分析了四元、三元及双组分竞争吸附的选择性吸附特性,并探讨了4种金属离子在钛酸钠填料上的相互作用关系.结果显示,初始浓度较低时,4种离子之间的相互影响差异性不明显;随着初始浓度的升高,4种离子的竞争吸附分配系数都呈下降的趋势,竞争吸附系数大小顺序为:Pb~(2+)Cu~(2+)Zn~(2+)Cd~(2+),这与重金属离子的第一水解常数大小顺序一致.竞争吸附结果表明,水中存在Pb~(2+)时,其余3种离子的吸附都会被抑制,尤其对Zn~(2+)和Cd~(2+)的抑制更显著,即在钛酸钠填料上Pb~(2+)的竞争吸附能力最强,Cu~(2+)次之,而Zn~(2+)和Cd~(2+)的竞争吸附能力较弱,其吸附过程容易受到其他二价金属离子的抑制.     

壳聚糖及其共聚物吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)动力学研究

通过测定Cu2+和Zn2+溶液中的电导率的变化,研究壳聚糖(CTS)、壳聚糖-海藻酸钠共聚物(CTS-AGS)对Cu2+和Zn2+的吸附动力学特征,结果表明该吸附是以化学吸附为主要特征的单分子层吸附,通过计算不同情况下吸附速率常数,以及对吸附前后的扫描电镜分析,初步探讨其吸附机理。