农林废弃物基生物炭对重金属铅和镉的吸附特性

以沙柳、水稻和玉米秸秆3种农林废弃物为原材料,于500℃条件下热解制备生物炭,并通过元素分析、比表面积分析仪、扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)等分析方法对所制备的生物炭进行表征。探究了溶液初始pH、干扰离子强度和初始吸附剂投加量等因素对3种生物炭吸附Pb~(2+)和Cd~(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:不同生物质制备出的3种生物炭的碱性和灰分含量由高到低依次为沙柳秸秆生物炭(SWB)、玉米秸秆生物炭(CB)和水稻秸秆生物炭(SB),FTIR检测结果显示3种生物炭表面均含有大量含氧官能团;当溶液pH为3～6时,3种生物炭对Pb~(2+)和Cd~(2+)吸附量随pH值的增加而升高,对Pb~(2+)的吸附效果随着溶液中离子强度的增强而降低,而SWB对Cd~(2+)的吸附效果随离子强度的增加而增加;3种生物炭对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附过程符合准二级动力学模型,R~2均大于0.99,表明生物炭吸附速率主要由化学吸附机制决定;SWB、SB和CB对Cd~(2+)的吸附过程既符合Langmuir模型,又符合Freundlich模型,而生物炭对Pb~(2+)的吸附过程更适合Langmuir等温模型,表明生物炭对Pb~(2+)的吸附近似单分子层吸附,而对Cd~(2+)的吸附存在多分子层吸附。     

固定化枝孢霉对铜离子的生物吸附

对固定化枝孢霉(Cladosporiumsp.)吸附Cu2+进行了研究,结果表明,当海藻酸钙浓度为3%,CaCl2浓度为4%,菌量为15%(V:V)时,包埋制得的固定化小球具有较好的机械性能和较高的吸附量。并考察了不同因素如接触反应时间,溶液的pH,温度对生物吸附的影响,结果表明:生物吸附平衡时间为3h左右,固定化空白小球和活菌的最佳pH值分别为3.5和4.0,在15℃～45℃的温度范围内,温度对吸附量变化有一定的影响。在一定浓度范围(30～500mg/L)内,生物吸附随浓度的增加而增加,Langmuir型吸附模式较好描述Cu2+在固定化小球的吸附实验数据,其线性回归系数高达0.99,HCl、HNO3、柠檬酸都是有效的解吸剂,解吸吸附后的海藻酸钙小球,解吸率都在92%以上,其中以硝酸的解吸效果为最好。     

岩溶区石灰性土壤对Cd~(2+)吸附的解吸特性及滞后效应

采用一次平衡法对Cd~(2+)在岩溶区典型石灰性土壤(棕色石灰土和黑色石灰土)中的解吸特性及滞后效应进行研究.结果表明,Cd~(2+)在两种石灰性土壤中的解吸量及解吸率均随初始Cd~(2+)浓度和吸附量的增加而增大,解吸量与吸附量呈极显著二次幂函数关系;Cd~(2+)于两种土壤中的解吸率均较小,分别为4.64%—28.93%(棕色石灰土)和2.27%—10.02%(黑色石灰土),显然黑色石灰土对Cd~(2+)的固持性较好.Linear模型是描述Cd~(2+)在2种石灰性土壤中解吸等温模型的最佳方程.Cd~(2+)吸附-解吸等温线不重合,解吸等温线明显滞后于吸附等温线,表明滞后效应的存在.基于Freundlich系数、Cd~(2+)分配系数及吸附量与解吸量间的差异3种方法计算滞后指数,计算结果表明,石灰土中Cd~(2+)初始浓度越高则解吸滞后程度越大,且黑色石灰土中Cd~(2+)的滞后程度略高于棕色石灰土.     

不同菌糠生物炭对水体中Cu2+、Cd2+的吸附性能

以菌糠废弃物为原料,采用限氧裂解法在500℃条件下制备香菇菌糠、猴头菇菌糠和平菇菌糠生物炭(LEBC、HEBC和POBC).利用SEM、XRD和FTIR等方法对吸附剂进行了表征;通过吸附动力学、等温吸附、生物炭酸化实验探究了3种菌糠生物炭去除水溶液中Cu~(2+)、Cd~(2+)的效果及机理.结果表明,在溶液初始pH 2—3时,3种菌糠生物炭对溶液中Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附量急剧增加.LEBC、HEBC、POBC对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附符合准二级动力学模型,对Cu~(2+)的吸附速率分别为10.15×10~(-3)、7.08×10~(-3)、0.69×10~(-3) mg·g~(-1)·min~(-1),对Cd~(2+)的吸附速率分别为6.53×10~(-3)、5.19×10~(-3)、0.26×10~(-3) mg·g~(-1)·min~(-1).不同浓度下LEBC、HEBC、POBC对Cu~(2+)的吸附符合Langmuir模型,最大吸附量依次为56.74、11.98、77.32 mg·g~(-1);而Cd~(2+)的吸附符合Freundlich模型,最大吸附量依次为74.26、36.49、70.2 mg·g~(-1).LEBC在较短的时间内能达到较大的吸附量,可作为去除水体中Cu~(2+)、Cd~(2+)的优质吸附剂.XRD和FTIR等分析结果表明生物炭对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附机制包括物理吸附、阳离子-π作用、官能团络合及沉淀.3种生物炭经酸化处理后,对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附能力显著下降,表明生物炭中碳酸盐引起的Cu~(2+)、Cd~(2+)表面沉淀在吸附过程中起重要作用.     

改性稻壳生物炭对水中Cd~(2+)的吸附性能研究

为提高生物炭对水中Cd~(2+)的吸附去除性能,以BC1和BC2 2种稻壳生物炭为基础材料,分别采用NaOH和FeCl_3溶液制备得到NBC1和NBC2以及FBC1和FBC2改性稻壳生物炭,并通过吸附动力学和等温吸附实验研究6种生物炭对水中Cd~(2+)的吸附性能。结果表明,对于50 mg·L~(-1) Cd~(2+)溶液,当生物炭投加量为1 g·L~(-1)时,BC1、BC2对Cd~(2+)的吸附量分别为14.76和13.72 mg·g~(-1),NBC1、NBC2对Cd~(2+)的吸附量分别为未改性稻壳生物炭的3.26和2.47倍,而FBC1、FBC2对Cd~(2+)的吸附量则仅为未改性稻壳生物炭的1.03和0.74倍,NaOH改性稻壳生物炭能显著提高稻壳生物炭对Cd~(2+)的吸附能力,而FeCl_3改性对稻壳生物炭吸附Cd~(2+)的能力影响不大。稻壳生物炭对Cd~(2+)的吸附符合准二级动力学和Langmuir模型,为单分子层吸附过程;NBC1和NBC2对Cd~(2+)的最大吸附量(131.58和98.04 mg·g~(-1))明显高于FBC1和FBC2(30.30和23.26 mg·g~(-1))。与FeCl_3改性相比,NaOH改性显著增强稻壳生物炭对Cd~(2+)的吸附能力,其主要原因为NaOH使生物炭表面碱性含氧官能团增多,从而增强了生物炭与Cd~(2+)之间的离子交换和沉淀作用。     

皇竹草生物炭的结构特征及对重金属吸附作用机制

本研究以皇竹草秸秆为生物质原料,在不同温度(400—700℃)下利用限氧热解法烧制一系列秸秆生物炭.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱对所得生物炭样品进行分析,结果表明,500℃可使皇竹草秸秆生物炭充分热解,所得的生物炭晶体构成主要由半晶体结构涡轮层碳和一些矿物晶体组成,表面含有芳香类化合物、不饱和的醚类物质、无定形碳和C—C、C—O、C—OH等官能团.吸附实验表明,不同热解温度的皇竹草秸秆生物炭对混合重金属(Cr(Ⅵ)、Cu~(2+)、Cd~(2+))的吸附效果差异显著.在EDTA共存的条件下,皇竹草秸秆生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附量远高于Cu~(2+)、Cd~(2+),其中500℃下热解得到的生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附量达1.525 mg·g-1,而对Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附量约在0.05—0.15 mg·g-1.p H影响实验表明,在酸性条件(p H 1—4)下有利于Cr(Ⅵ)的吸附,其吸附量最高可达1.836 mg·g-1,在碱性条件(p H 9—13)下有利用于Cu~(2+)的去除,其吸附量最高可达0.836 mg·g-1.Cu~(2+)和Cd~(2+)在生物炭的吸附作用主要发生在C—C/C—H、C—O/C—OH等官能团上,重金属与生物炭中C—O官能团中的氧原子可能存在配位作用.     

不同作物原料热裂解生物质炭对溶液中Cd2+和Pb2+的吸附特性

选择由小麦秸秆、玉米秸秆和花生壳经350~500℃热裂解制成的生物质炭,研究生物黑炭对水溶液中Cd2+和Pb2+的吸附特性,分析了pH值、吸附时间、溶液初始质量浓度、生物质炭粒径和投加量对吸附效果的影响。结果表明:生物质炭对Cd2+和Pb2+的吸附约10 min即达平衡;3种生物质炭对Cd2+和Pb2+的等温吸附均可用Langmuir方程和Freundlich方程拟合,玉米秸秆炭对Cd2+和Pb2+的最大吸附量远大于小麦秸秆炭和花生壳炭;在生物黑炭投加量为150 mg(6 g.L-1)时,3种生物黑炭对溶液Cd2+的去除率均在90%以上,玉米秸秆炭对溶液Pb2+的去除率达90.30%,而小麦秸秆炭和花生壳炭的去除率仅为52%和47%,玉米秸秆炭有望成为处理重金属污染废水的新型吸附材料。     

动植物来源生物炭对水体中Cd~(2+)的吸附特性

以动植物来源(鸡粪便和小麦秸秆)的生物质为原料,在350和650℃条件下慢速热解制备生物炭并表征其理化性质,采用批量吸附试验研究不同吸附时间、溶液pH值和Cd~(2+)浓度条件下生物炭对Cd~(2+)的吸附特性。结果表明,随着热解温度升高,生物炭的pH值和灰分含量升高,芳香性和疏水性增强,极性减弱。相同热解温度条件下,动物来源的鸡粪炭pH值和灰分含量比植物来源的小麦秸秆炭高,芳香结构更完备。生物炭对Cd~(2+)的吸附动力学过程均符合准二级动力学模型(R20.99),吸附在12 h时达到平衡,吸附过程均由外部液膜扩散、表面吸附和颗粒内扩散共同控制,且后者是主要限速步骤。随着溶液pH值的升高(2.0~6.0),生物炭对Cd~(2+)的吸附量均逐渐增加。Langmuir模型能很好地描述植物来源的小麦秸秆炭对Cd~(2+)的吸附行为(R2为0.970 3~0.981 5),Freundlich模型更适用于动物来源的鸡粪炭(R2为0.971 7~0.976 9),动物来源的鸡粪炭对Cd~(2+)的吸附效果优于植物来源的小麦秸秆炭。阳离子-π作用和沉淀作用是650℃生物炭吸附Cd~(2+)的主要机制。     

啤酒酵母去除水中Cd~(2+)和Cu~(2+)的吸附动力学和解吸特性

生物吸附法是一种经济有效的处理大规模低浓度重金属废水的生物技术,其中啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是具有实用潜力的生物吸附剂.通过以实验室培养的啤酒酵母作生物吸附剂,研究了啤酒酵母对Cu~(2+)、Cd~(2+)吸附的动力学解吸特性,结果表明:非固定化啤酒酵母对重金属的吸附是一个快速的、不依赖于生物代谢的过程,经过2h后Cd~(2+)达吸附平衡,Cu~(2+)为3 h.它们的吸附动力学过程均可用Elovich方程、抛物线扩散方程、双常数方程、二级动力学方程、Langmuir动力学方程来拟合,对Cd~(2+)来说,以二级动力学方程的拟合效果最佳,Cu~(2+)以Elovich方程最佳.固定化啤酒酵母吸附Cd~(2+)的平衡时间为60 h,Cu~(2+)为24 h,吸附速率大大降低.固定化啤酒酵母对重金属的吸附动力学也可用Elovich方程、抛物线扩散方程、双常数方程、二级动力学方程、Langmuir动力学方程拟合,但Cd~(2+)以Elovich方程最佳,Cu~(2+)以Langmuir动力学方程最佳.固定化碱处理啤酒酵母可用HC1作为解吸剂进行解吸,使吸附剂得到再生,具有较大的开发应用潜力.     

不同作物原料热裂解生物质炭对溶液中Cd2＋和Pb2＋的吸附特性

选择由小麦秸秆、玉米秸秆和花生壳经350-500℃热裂解制成的生物质炭,研究生物黑炭对水溶液中Cd2＋和Pb2＋的吸附特性,分析了pH值、吸附时间、溶液初始质量浓度、生物质炭粒径和投加量对吸附效果的影响。结果表明：生物质炭对Cd2＋和Pb2＋的吸附约10 min即达平衡;3种生物质炭对Cd2＋和Pb2＋的等温吸附均可用Langmuir方程和Freundlich方程拟合,玉米秸秆炭对Cd2＋和Pb2＋的最大吸附量远大于小麦秸秆炭和花生壳炭;在生物黑炭投加量为150 mg（6 g.L-1）时,3种生物黑炭对溶液Cd2＋的去除率均在90%以上,玉米秸秆炭对溶液Pb2＋的去除率达90.30%,而小麦秸秆炭和花生壳炭的去除率仅为52%和47%,玉米秸秆炭有望成为处理重金属污染废水的新型吸附材料。     

玉米芯吸附-海藻酸钠固定微生物对十溴联苯醚的降解

电子垃圾中十溴联苯醚(BDE-209)污染日益严重,分离筛选具有降解功能的细菌并探索其对BDE-209的降解效果对于污染环境的生物修复具有重要意义.采用梯度压力驯化法从污泥样品中分离到1株以BDE-209为碳源的菌株MS2,对其生理生化特征进行分析,结合菌株16S rDNA测序结果,确定了MS2在分类上属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.).进一步以玉米芯吸附-海藻酸钠包埋材料对菌株MS2进行复合固定,采用正交试验对包埋条件进行优化,并考察游离菌剂和固定化菌剂对水体和土壤中BDE-209的去除效果.正交实验结果表明最佳包埋条件为:海藻酸钠质量分数2%、CaCl_2 4%、菌胶比2:1、交联时间8 h.在温度为25℃、pH 7.0条件下,经9 d处理,固定化菌剂对浓度为0.4 mg/L的BDE-20 9降解率为85.2%.结果还显示,固定化菌剂对污水中BDE-209的降解能力显著高于游离菌(P0.05).不同处理对土壤中BDE-209降解效果存在明显差异,表现为玉米芯吸附-海藻酸钠固定化菌剂海藻酸钠固定化菌剂玉米芯吸附菌体游离菌体空白海藻酸钠小球玉米芯,且土壤的搅动频率与BDE-209降解率呈显著正相关(r=0.99,P0.05).因此,玉米芯吸附-海藻酸钠固定菌剂对于十溴联苯醚的生物修复具有一定应用潜力.     

马铃薯秸秆生物炭对黄土吸附Cd(Ⅱ)的影响

为了探究来源于本地农业废弃物的生物炭对区域重金属污染黄土吸附固定化修复的可行性,本文采用批量平衡实验法,研究了马铃薯秸秆生物炭、黄土和生物炭与黄土混合物(加炭黄土)吸附重金属Cd(Ⅱ)的性能,考察了吸附时间、初始Cd(Ⅱ)浓度和溶液p H值对吸附过程的影响,并利用红外光谱、X-射线衍射分析等方法对吸附前后的生物炭和黄土分别进行表征.结果表明,生物炭、黄土、加炭黄土对Cd(Ⅱ)的吸附等温模式符合Langmuir模型,在25℃下的最大吸附量分别为15.60、7.87、12.40 mg·g~(-10,吸附动力学数据满足准二级动力学方程,溶液初始p H值对Cd(Ⅱ)的吸附过程影响较大,2p H4和6p H8时,吸附量增加速率很快,而4p H6时,吸附量平缓上升.表征结果说明离子交换和阳离子-π作用为生物炭对Cd(Ⅱ)的主要吸附机制,而黄土对Cd(Ⅱ)的吸附主要归因于石英、高岭石等黏土矿物以及有机质中的羧基基团.对比动力学和等温吸附数据可得,在实验研究范围内,生物炭的添加使黄土对Cd(Ⅱ)的吸附能力分别提高了41.50%和49.94%.因此,在一定条件下,生物炭的输入可有效提高黄土对Cd(Ⅱ)的吸附固定化能力.     

复合固定化法固定微生物去除芘

通过"玉米秸秆吸附-包埋-交联"复合固定化方法固定多环芳烃降解菌GY2B和GP3B,提高对芘的降解性能,并对其作用过程进行初步研究.结果表明,游离态单细菌GY2B、GP3B和混合菌GY2B+GP3B的7 d降解率分别为14.0%、55.0%和73.6%,而固定化GY2B+GP3B秸秆小球在5 d内即达98.2%,去除率得到了显著的提高;对固定化微生物小球的比表面积、孔隙率和扫描电镜图分析,说明载体表面具有较高的比表面积,内部是具有大量孔隙的骨架结构,在内部生长的微生物和基质有充分的接触面积和机会;固定化GY2B+GP3B秸秆小球类似于一个吸附降解一体化的微型反应器.GY2B+GP3B混合菌芘代谢产物有菲-4-羧酸、二甲基酞酸、1-羟基-2-萘酸、1-萘酚和水杨酸,推测芘的降解是GY2B+GP3B混合菌集体代谢的综合作用的结果,GP3B的中间转化产物作为GY2B生长代谢的基质,使得芘得到更完全的降解.     

Bacillus coagulans BP-2非活性菌株对Cd~(2+)的吸附特性及机理研究

为寻找Cd~(2+)经济、高效、环保的微生物吸附剂,探讨微生物对重金属的吸附特性和机理,从采自韶关大宝山矿区的土壤样品中分离、筛选耐镉功能菌株,以BP-2菌株为研究对象,采用16S r DNA方法对菌株进行了分子鉴定;通过批式试验系统研究了不同环境变量对菌株吸附Cd~(2+)的影响;利用等温吸附模型、动力学模型模拟了吸附过程;采用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)分析手段,探讨了菌株吸附镉的作用机理。结果表明,16S r DNA序列相似性表明该菌株隶属芽孢杆菌属,将其命名为Bacillus coagulans BP-2。当Cd~(2+)初始质量浓度为100 mg·L~(-1),吸附时间为80min,菌株生物量为2.5 g·L~(-1)时,菌株对Cd~(2+)的吸附效果最好,吸附量可达73.26 mg·g~(-1);菌株对Cd~(2+)的吸附过程符合Langmuir等温模型(r~2=0.991 1),最大吸附量为86.19 mg·g~(-1),二级动力学方程(r~2=0.981 4)能够更准确地描绘菌株对Cd~(2+)的吸附过程。XRD分析显示,吸附后在13.3°、39.1°处出现Cd~(2+)的特征峰,说明Cd~(2+)成功被吸附到菌株的表面。FTIR和XPS结果表明Bacillus coagulans BP-2细胞壁上的-OH、-NH和-C=O基团参与了Cd~(2+)的吸附。利用Bacillus coagulans BP-2非活性菌株作为经济、高效、环境友好生物材料能够有效吸附溶液中Cd~(2+)。该研究可为含镉重金属废水的去除提供理论基础和实践依据。     

椰壳生物炭对多种重金属在广东水稻土中的吸附解吸特性影响

土壤中有毒有害重金属会造成环境污染并危害人体健康.本文基于OECD 106实验准则,采用批量平衡实验方法,研究了多种有效态重金属镉(Cd2+)、钴(Co2+)和铜(Cu2+)在广东省水稻土中的吸附解吸行为特征以及添加椰壳生物炭对吸附解吸行为的影响,并探讨了pH值、温度和添加炭含量对吸附率的影响.结果表明,3种重金属在土壤中的吸附平衡时间为25 h,解吸平衡时间为30 h,添加质量浓度5％椰壳生物炭可使土壤对3种重金属的吸附率提高11.6％ ～20.0％,重金属离子在土壤中的吸附为不可逆吸附,具有明显滞后效应,Cd2+、Co2+和Cu2+的解吸滞后系数分别为33.838、1.347和0.972.在本试验条件下,土壤溶液的pH值随椰壳生物炭含量的增加而增大,温度和含炭量对吸附率的影响呈良好的线性关系(r2>0.951).这表明,在土壤中施用椰壳生物炭能有效缓解土壤中的重金属污染.     

不同热解条件下制备的秸秆炭对铜离子的吸附动力学

研究了不同热解条件下制备的秸秆生物炭对铜离子的吸附动力学规律.以常见的玉米杆和番茄杆为原料,在限氧升温热解的条件下制备生物炭.研究不同热解温度(300、400、500、600、700℃)和不同热解时间(1、2、4、6、8 h)对秸秆生物炭吸附性能的影响,实验结果表明番茄杆样品T6004和玉米杆样品C6006分别获得对铜离子的最佳吸附效果,其去除率分别为98.40%和98.77%.通过批试验探明秸秆生物炭对Cu~(2+)的吸附动力学特征与机理,秸秆生物炭对Cu~(2+)的吸附动力学数据随时间的变化能很好地用准二级动力学方程进行拟合,说明生物炭对Cu~(2+)的吸附是一个复杂的过程,并不是简单的单层吸附.用颗粒内扩散模型进行拟合分析发现,热解时间和温度对秸秆生物炭的吸附边界层厚度均会产生不同程度的影响.此外,颗粒内扩散并非吸附过程的唯一控速步骤,表面吸附和液膜扩散共同控制吸附反应速率.     

施氏假单胞菌PFS-4的筛选、优化固定及其对二氯喹啉酸的降解性能

从长期施用二氯喹啉酸的土壤中分离到1株能以二氯喹啉酸为碳源生长的菌株,命名为PFS-4。经16S rRNA基因序列和生理生化特性分析,将菌株PFS-4鉴定为施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)。以麦秆吸附-海藻酸钠包埋方式对菌株进行复合固定,采用正交实验对固定条件进行优化,研究温度、pH值、碳源对固定化菌剂降解二氯喹啉酸的影响;考察固定化菌剂对污水中二氯喹啉酸的去除效果,并对比分析游离菌及固定化菌剂去除能力的差异。结果表明,固定化菌剂制备的最佳条件为:海藻酸钠质量分数为5%,Ca Cl2为4%,菌胶比1∶2,交联时间5 h。在温度为30℃、pH值为7的条件下,经5 d培养,固定化菌剂对500 mg·L~(-1)二氯喹啉酸降解率为92.3%。在处理污水中二氯喹啉酸时,游离菌的降解能力受到极显著抑制(P0.01),而对固定化菌剂降解率影响相对较小,去除率保持在64%以上。麦秆吸附-海藻酸钠包埋固定化菌剂对不良环境具有较好缓冲性,可用于微生物降解菌的开发利用。     

老化作用对水稻秸秆生物炭吸附Cd(Ⅱ)能力的影响

环境变化使生物炭材料发生老化作用,老化后的生物炭是否仍具有较强的吸附能力是评价生物炭对Cd修复的长期稳定性的重要指标.本文采用自然老化(Spontaneous aging,SPON),冻融循环老化(Freeze-thaw cycles aging,FTC)和高温老化(High temperature aging,HT)的方法对水稻秸秆生物炭进行2个月的人工加速老化,运用扫描电镜(SEM-EDS)、元素分析仪、傅里叶红外光谱分析仪(FTIR)研究老化作用对秸秆生物炭材料的影响,再通过等温吸附实验研究生物炭老化前后对Cd吸附性能特征的变化.结果表明,老化作用使生物炭材料局部发生破碎,增加了生物炭表面O/C比.老化作用显著影响秸秆生物炭表面的官能团,降低了生物炭表面—OH的数量,增加了CO、—COOH和Si—O—Si的数量,出现了C≡C键,可为Cd提供更多的吸附位点.等温吸附试验进一步证明了老化后的生物炭提高了对Cd(Ⅱ)的吸附性能.与生物炭原样相比,冻融循环老化、高温老化、自然老化使生物炭的Cd最大吸附量分别达到了26.49、33.30、23.40 mg·g~(-1),增加了27.8%,60.7%,12.9%.本研究表明老化作用改变了生物炭材料的表观结构和官能团,增强了对Cd(Ⅱ)的吸附能力,因此生物炭对Cd的修复具有一定的长期稳定性.     

不同方式秸秆还田条件下土壤对Cd2+的吸附性能及固定机制研究

秸秆还田作为广泛推行的农业废弃物资源化利用措施,不仅能培肥地力,增加作物产量,还能固碳减排,修复农田重金属污染。为进一步探明秸秆还田对土壤吸附固定重金属的影响,选择我国黑土(BS)、水稻土(PS)、砖红壤(LS)和红壤(RS)4种典型土壤,开展吸附等温试验,考察粉碎处理(S)、焚烧处理(D)和发酵处理(F)等秸秆还田方式下4种土壤对Cd~(2+)的吸附性能及固定作用。Langmuir拟合结果显示所用土壤对Cd~(2+)吸附量由大到小依次为黑土(4 703～10 598 mg·kg~(-1))、水稻土(2 804～4 100 mg·kg~(-1))和砖红壤(2 387～3 906 mg·kg~(-1));Freundlich拟合参数n值由小到大依次为砖红壤(0.13～0.19)、水稻土(0.28～0.43)、黑土(0.27～0.65)和红壤(0.91～2.74),这表明砖红壤、水稻土、黑土和红壤对Cd~(2+)的亲和力逐渐减弱。不同秸秆还田方式中,就黑土而言,不添加秸秆的对照组Cd~(2+)吸附量最高,为10 598 mg·kg~(-1);就水稻土和砖红壤而言,秸秆焚烧处理Cd~(2+)吸附量(3 109～4 100 mg·kg~(-1))高于其他秸秆处理(2 387～3 290 mg·kg~(-1))和对照组(2 444～2 872 mg·kg~(-1))。就黑土而言,秸秆焚烧处理Cd~(2+)吸附能(-6.40～-5.01 kJ·mol~(-1))最小;就水稻土、砖红壤和红壤而言,秸秆焚烧处理Cd~(2+)吸附能(-16.67～-3.13 kJ·mol~(-1))对照(-10.54～-2.35 kJ·mol~(-1))其他秸秆处理(-10.66～-2.17 kJ·mol~(-1))。由于灰分中含有无机矿物成分且能增加土壤pH,秸秆焚烧处理可以显著增加土壤对重金属的吸附量和亲和力。针对4种供试土壤,粉碎处理、焚烧处理和发酵处理秸秆还田方式均不适合黑土,比较适合有机质含量较低的土壤。添加焚烧处理秸秆可以有效增加土壤对Cd~(2+)的固定量和亲和力。     

固定化球形红假单胞菌处理电镀废水中Cd和Cr的研究

比较了4种固定化球形红假单胞菌(Rhodopseudomonas sphaeroides)处理含Cd、Cr重金属废水的效果,对固定化菌吸附Cd和Cr的工艺条件进行了优化,并通过生物反应器连续处理实际电镀废水,分析了处理后的效果。通过比较,确定了20g.kg-1沸石和20g.L-1海藻酸钠组合作为共固定材料,固定化菌对Cd和Cr的去除效果明显优于游离菌。采用正交试验优化废水处理工艺条件,结果表明,废水pH值、菌体投加量对固定化菌体的处理效果影响较大,当处理废水的pH值为6.0、菌体投加量为10.00g.L-1时,对40.00mg.L-1含Cd废水的去除率可达96.68%。4轮吸附-解吸循环试验结果显示,固定化菌体可重复利用3次,固定化菌体在使用第3次时,Cd去除率仍可达51.20%。在生物反应器中,用固定化菌体处理质量浓度为92.61mg.L-1的含Cd电镀废水,3h时对Cd的去除率达到98.80%,对含Cu、Au、Ni废水中重金属的去除率也高于90.00%。