面包酵母菌对Pb2+和Cd2+单双重金属离子体系的吸附效果

为了探讨灭活面包酵母菌对Pb2+、Cd2+的单、双重金属离子体系(以下简称双离子体系)的吸附效果及影响机制,选择灭活面包酵母菌为吸附剂,对Pb2+、Cd2+的单离子体系和Pb2+-Cd2+双离子体系吸附动力学过程和等温吸附效果进行研究.结果表明,不同离子体系中,在相同初始浓度情况下,面包酵母菌对Pb2+的吸附量总是大于对Cd2+的吸附量.试验条件下,面包酵母菌对Pb2+、Cd2+的单离子体系和Pb2+-Cd2+双离子体系等温吸附符合Langmuir模型,最大吸附量qmax分别为0.414 9 mmol/g、0.346 8 mmol/g和0.488 5 mmol/g.SEM/EDS分析表明,Pb2+、Cd2+被吸附到菌体上,造成菌体变形或出现破裂,并使内部物质外泄,这可能是吸附进行一定时间后出现二次吸附过程的主要原因.灭活面包酵母对Pb2+和Cd2+具有良好的吸附效果,对Pb2+-Cd2+双离子体系的吸附,离子间的点位竞争和联合毒性作用是影响体系总体吸附效果的重要因素.     

水热合成类水滑石/生物炭对镉的吸附和稳定化性能

为提高类水滑石(LDH)对镉(Cd)的吸附能力并考察类水滑石/生物炭复合材料(LDH/BC)在土壤中对镉的稳定化性能,以经KOH活化的稻壳生物炭(BC)为载体,采用水热法和共沉淀法制备LDH/BC,以研究不同复合方式及BC复合量对LDH吸附能力的影响.对经优化制备的LDH/BC在不同Cd2+质量浓度、pH值和反应时间下的吸附特性进行考察,以阐明吸附机理并初步在土壤中验证钝化效果.结果表明:通过水热法制备的LDH(h)/BC0.25对Cd2+吸附性能出色,其中BC添加量为0.25 g.当Cd2+初始质量浓度为160 mg/L 时,LDH(h)/BC0.25对 Cd2+吸附量最大(150.15 mg/g)且吸附反应有较宽的pH值范围.LDH(h)/BC0.25在1 h内可迅速吸附Cd2+,在3 h后吸附达到饱和.动力学过程与拟二级动力学方程拟合程度较高,表明吸附过程主要为化学吸附.同时,XPS结果表明,Cd2+可能以CdCO3、Cd(OH)2、CdClOH的形式存在或Cd2+可能通过与含氧官能团的络合作用吸附在LDH(h)/BC0.25表面.此外,对镉污染土壤施加质量分数为6％的LDH(h)/BC0.25并处理14 d后,土壤中酸溶态镉向残渣态转化,镉形态更加稳定.     

D402树脂对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附性能及再生试验研究

通过静态和动态吸附实验研究了氨基膦酸树脂D402对水中Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附性能及其再生方法。结果表明,D402树脂对Pb,Cd的吸附均符合Freundlich方程,静态吸附Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的最佳p H值为6.0左右,采用HCl-Na OH二阶段再生方式最佳,Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)再生度分别达到93.2%,81%。模拟某有色矿山废水,在动态条件下,出水以满足地表水Ⅲ类标准为要求,反复运行再生7次后,D402对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附量仍能达到初始吸附量的80%以上。     

Pb~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)在胡敏酸上的吸附和竞争吸附

研究了金属离子Pb2+、Cu2+、Cd2+在胡敏酸上的单一吸附和两两组分竞争吸附.结果表明,总体胡敏酸对Cu2+、Pb2+的吸附明显强于Cd2+.Freundlich方程对Pb2+、Cd2+单一金属离子吸附等温线的拟合呈极显著关系,Langmuir方程为胡敏酸吸附Cu2+的最佳拟合方程.Pb2+、Cu2+、Cd2+的两两组分竞争吸附表明,胡敏酸对3种离子均具有"选择性吸附",竞争能力从大到小依次为Pb2+、Cu2+、Cd2+.     

木莲木屑去除溶液中重金属的研究

采用批量实验方法并引入23析因实验设计,研究NaOH预处理的木莲(manglietia fordiana)木屑去除水体中的铜、铅、镉的能力及特性,并通过分析pH、初始重金属浓度、吸附剂投入量对吸附的影响来探寻最佳吸附条件。研究结果表明,木莲木屑表面具有丰富的活性基团如羟基、氨基、羧基等,可能是其与重金属离子进行离子交换的主要作用位点;它对单金属溶液中Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附能力强,在pH 5、初始重金属浓度1.574 mmol/L、木屑投入量10 g/L(+,+,-)的条件下达到最大吸附量,分别为0.262 0,0.263 6和0.216 6 mmol/g;木莲木屑成本低、量大、易获取、去除能力高,对Cu2+、Pb2+和Cd2+具有较好的吸附特性,为其进一步在重金属废水处理中的应用提供基础数据。     

沉淀酵母菌对Pb(Ⅱ)的吸附机理研究

应用红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等研究了沉淀酵母菌对Pb(Ⅱ)的吸附机理.从扫描电镜图片可以看出,吸附Pb(Ⅱ)后沉淀酵母菌细胞发生变形,细胞之间相互粘连;能量分析谱证实Pb(Ⅱ)与细胞表面的K进行了交换吸附;比较吸附Pb(Ⅱ)前后沉淀酵母菌的红外光谱可以发现,糖醛酸COOH基团C-O伸缩振动蓝移了13.59cm-1,C=O伸缩振动红移了5.42 cm-1,N-H伸缩振动峰红移了4 cm-1,C-O伸缩振动蓝移了2.86 cm-1,说明了COOH、C=O、C-O、N-H为沉淀酵母菌吸附Pb(Ⅱ)的主要活性基团.X射线光电子能谱进一步证实了吸附后Pb(Ⅱ)主要同N、O、P等元素形成配合物.沉淀酵母菌对Pb(Ⅱ)的吸附是离子交换和表面络合共同作用的结果.     

西辽河不同粒级沉积物对重金属镉的富集特征

为估算随泥沙颗粒迁移的重金属镉(Cd)的质量分数,采用平衡吸附法研究了西辽河不同粒级沉积物对Cd的富集特征。结果表明,不同粒级沉积物对Cd的富集系数从大到小依次为黏粒(6.65)、粉粒(4.13)、细砂(0.92)、粗砂(0.90)。黏粒级沉积物对Cd属于重度富集,粉粒级沉积物对Cd属于中度富集。其原因有二:细粒级沉积物中腐殖质含量明显高于粗粒级;细粒级沉积物中稳结态腐殖质比例较高,稳结态腐殖质的腐殖酸组成以胡敏酸为主,胡敏酸在复合体表面形成了S-HA-Cd三元配合物,增加了黏土矿物表面吸附位。西辽河沉积物在汛期黏粒级和粉粒级冲泻质泥沙所携载的吸附态镉质量分数可分别按沉积物原样的6.65和4.13倍估算。     

不同极性有机污染物在腐殖质-蒙脱石复合物上的吸附特性

研究了3种具有不同结构和极性的芳香类疏水有机污染物(非极性的菲和1,2,4,5-四氯苯、极性的1,2-二氯苯)在蒙脱石及富里酸/胡敏酸-蒙脱石复合物上的界面行为.由于疏水性分配作用,与富里酸和胡敏酸复合后的蒙脱石对非极性的菲和1,2,4,5-四氯苯的吸附量增加.元素分析结果表明,胡敏酸的(N+ O)/C值低于富里酸,因此其疏水性强于富里酸,这使得菲和1,2,4,5-四氯苯在胡敏酸-蒙脱石复合物上的吸附量均高于富里酸-蒙脱石复合物.极性的1,2-二氯苯在水中的溶解度最高(131 mg/L),其在蒙脱石上的吸附量远高于非极性的菲和1,2,4,5-四氯苯.1,2-二氯苯主要通过与蒙脱石表面形成偶极作用吸附在蒙脱石上,且富里酸和胡敏酸对蒙脱石吸附1,2-二氯苯的影响较小.1,2-二氯苯的Freundlich吸附曲线的n大于1,表明1,2-二氯苯之间能形成偶极-偶极作用,进一步加大其在蒙脱石上的吸附量.富里酸和胡敏酸降低了菲在蒙脱石上的解吸率,且菲在疏水性最强的胡敏酸-蒙脱石复合物上的解吸率最低,表明菲与胡敏酸-蒙脱石复合物的作用力最强.     

固定香菇(Lentinus edodes)废弃菌柄对溶液中Cd2+的吸附

为开发廉价实用的吸附材料,利用聚乙烯醇-海藻酸钠(PVA-SA)固定香菇废弃菌柄作为生物吸附剂吸附溶液中的Cd2+,吸附过滤后的溶液用原子吸收光谱仪(AAS)测定Cd2+的浓度.结果表明:对溶液中Cd2+的吸附7 h达到平衡,平衡吸附昔为0.200 8 mg/g;模拟二级方程能很好地拟合吸附过程,决定系数R2为0.994 6;Cd2+适宜的吸附pH值范围为4～7,比自由态香菇粉广;随着Cd2+初始质量浓度的增加,溶液中Cd2+的吸附量逐渐增加;与Cd2+共存于同一溶液中的Cu2+或Pb2+明显降低了Cd2+的吸附率;分别用Langmuir、Fre-undlich、Dubinin-Radushkevich(D-R)和Langmuir-Freundlich等温吸附模型对Cd2+的吸附过程进行拟合,结果表明Langmuir吸附模型能很好地拟合溶液中Cd2+的等温吸附过程,R2达0.9981.微观形态研究表明.PVA-SA香菇小球吸附Cd2+后粗糙多孔的表面变得密实,表面有Cd沉积和Cd晶体存在.红外光谱(FTIR)研究发现,在PVA-SA香菇小球吸附Cd2+的过程中香菇细胞壁上的-OH、-CO、-CO-NH及PVA发挥了作用.用10 mmol/L的HCI作为解吸剂,3次解吸后PVA-SA小球对Cd2+的吸附率仍可以达到64.17%,表明香菇废弃菌柄的PVA-SA固定技术在重金属生物吸附的实际应用中是可行的.     

聚丙烯酸/羟基磷灰石复合吸附剂对Pb(Ⅱ)的吸附行为

以部分中和的丙烯酸(AA)和羟基磷灰石(HP)为原料,通过自由基聚合反应合成聚丙烯酸/羟基磷灰石(PAA/HP)复合吸附剂,研究溶液pH值、吸附时间、Pb(Ⅱ)初始浓度及HP含量对PAA/HP吸附性能的影响.结果表明,PAA/HP复合吸附剂的吸附缝先随溶液pH值及Pb(Ⅱ)初始浓度的增加而增大,随后趋于恒定.30℃、pH=6.0、Pb(Ⅱ)初始浓度0.01 mol/L条件下,HP需6 h达到吸附平衡(平衡吸附量为99 mg/g).而PAA/HP复合吸附剂(HP质量分数为10%)只需15 min即可达到吸附平衡量(943 mg/g)的96%.当Pb(Ⅱ)初始浓度≥0.008 mol/L时,PAA/HP复合吸附剂的饱和吸附量随Hp含量的增加而减小,但此时复合吸附刑的饱和吸附量高于PAA和HP饱和吸附量的平均值.HP及PAA/HP复合吸附剂对Pb(Ⅱ)的吸附过程均符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型.吸附机理分析表明,PAA/HP复合吸附剂对Pb(Ⅱ)的吸附主要是由于复合吸附剂中-COO-基团与Pb(Ⅱ)的相互作用.研究表明,PAA/HP复合吸附剂可用于含Pb(Ⅱ)废水的处理.     

饮用水水源突发性Cd（Ⅱ）污染应急处理实验研究

首先评估了水厂现行工艺对Cd(Ⅱ)的去除能力,然后根据饮用水水源地突发性Cd(Ⅱ)污染的特点对水中Cd(Ⅱ)的去除进行实验研究.结果表明,使用聚合氯化铝铁和水玻璃作为混凝剂和助凝剂的水厂现行工艺对Cd(Ⅱ)的最高去除率为75.0%.随pH值增大,水厂工艺对Cd(Ⅱ)的去除率会相应提高,当pH值为9.0时,Cd(Ⅱ)的去除率可达到90.0%.向原水投加碳酸钠可以改变其pH值.当碳酸钠投量为20 mg/L时,原水的pH值可由原来的7.90升高到8.97,该条件下可以同时产生氢氧化镉和碳酸镉两种沉淀颗粒,较大程度上增强了Cd(Ⅱ)的去除效果.     

凹凸棒土基磁性复合材料对水溶液中Cu(Ⅱ)和氯酚的吸附特性

针对粉末状凹凸棒土在实际应用中难以固液分离的问题,采用铁酸钴对有机改性后的凹凸棒土(OAT)进行磁性负载,制备凹凸棒土基铁酸钴磁性复合材料(MOAT),探究它对水溶液中Cu(Ⅱ)和氯酚的双组分吸附性能。结果表明,与凹凸棒土原土相比,MOAT对氯酚的吸附量明显提高,且在外加磁场的条件下能够快速实现固液分离。单组分溶液体系中,MOAT的吸附速率很快,对Cu(Ⅱ)和氯酚的吸附分别在150 min和40 min即可达到吸附平衡。在pH值=5的双组分溶液体系中,Cu(Ⅱ)的存在对MOAT吸附氯酚的性能有很大影响,而氯酚对Cu(Ⅱ)的吸附量则影响很小,MOAT优先吸附Cu(Ⅱ)。无机盐离子的存在会促进MOAT对两种物质的吸附性能,增加吸附量。     

硅藻土负载无定形磷酸氢锡吸附Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)研究

以天然硅藻土为载体,制备了硅藻土负载无定形磷酸氢锡复合材料。利用该材料去除废水中的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ),研究了p H值、吸附时间、初始质量浓度对吸附性能的影响,探讨了材料的等温吸附规律,同时考察了材料在模拟海水中的吸附效果及再生能力。结果表明,硅藻土负载无定形磷酸氢锡对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附量随p H值和吸附时间增大而逐渐增大并趋于平衡。等温吸附数据用Freundlich方程拟合效果最好,25℃时的饱和吸附量分别为27.54 mg/g、19.94 mg/g和16.33 mg/g。复合材料对3种离子的吸附机理均以化学吸附为主,在吸附Pb(Ⅱ)的过程中孔内扩散为速控步骤。高盐度对材料吸附Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)有一定的不利影响,但幅度不大,可以用于去除养殖海水中的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)。吸附了重金属离子的复合材料可以用稀HCl再生,具有重复利用的潜能。     

桑枝基活性炭对重金属离子Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附

采用以废弃桑枝制备的活性炭吸附水中Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)。考察了吸附时间、pH值、活性炭用量和Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)初始浓度对吸附效果的影响,对等温吸附规律和吸附动力学作了数学模拟。结果表明,活性炭对Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附性能良好,等温吸附规律符合Langmuir模型,吸附过程可用准二级动力学模型描述。在温度25℃、活性炭用量0.01 g/100 mL、Pb(Ⅱ)溶液pH值为6且初始质量浓度20 mg/L、Cr(Ⅵ)溶液pH值为2且初始质量浓度10 mg/L、以200 r/min的速率恒温振荡120 min的条件下,Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的平衡吸附量分别可达136.3 mg/g和74.32 mg/g。     

蔬菜废弃物基生物炭对铅的吸附特性

以蔬菜废弃物(芹菜)为原料,采用限氧裂解法制备了500℃下的蔬菜废弃物基生物炭,利用SEM扫描电镜、EDS能谱分析、CHN元素分析、FTIR红外光谱、比表面积及孔径分析等方法表征生物炭的物理化学性质,探究生物炭对水溶液中Pb(Ⅱ)的吸附特性及其影响因素。结果表明,500℃下制备的废弃芹菜生物炭孔隙较少,具有较小的比表面积和丰富的官能团。废弃芹菜生物炭对Pb(Ⅱ)具有良好的吸附效果,在初始pH值为5、投加量为0.8 g/L、初始质量浓度为400 mg/L时,其最大吸附量为240.5 mg/g,且投加量、初始质量浓度和体系pH值的影响强烈。废弃芹菜生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附在5 min内达到平衡,吸附过程更符合准二级动力学模型(R~20.99),表明其吸附速率主要受化学作用控制。同时吸附速率还受初始质量浓度的影响,初始质量浓度越低,吸附过程越先达到平衡。在试验范围内,等温吸附Langmuir模型和Freundlich模型都适合描述废弃芹菜生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附过程。     

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.     

石灰对Cd、Pb在土壤-水稻体系中转移和累积的影响

在酸性土壤中,石灰对重金属污染土壤有明显的钝化修复效果。通过土壤盆栽试验,以宜优673(籼稻)为供试作物,研究了添加石灰(消石灰,Ca(OH)2)对Cd-Pb复合污染土壤中Cd、Pb的有效性,以及Cd、Pb在土壤-水稻体系中转移与累积的影响,探讨了石灰降低水稻糙米Cd和Pb累积量的主要途径。结果表明,石灰提高了土壤的p H值,显著降低了土壤Cd和Pb的有效性和根表铁膜中Cd、Pb的质量比,对根系Cd质量比的影响不显著,但显著降低了成熟期根系Pb的质量比。石灰抑制了Cd从根向叶、从茎向叶的转移,抑制了Pb从茎和叶向糙米的转移,最终降低了Cd和Pb在糙米中的累积量。与Cd的累积相比,石灰抑制Pb在糙米中累积的效果更为显著。研究表明,石灰降低了土壤中Cd和Pb的有效量,抑制了Cd和Pb在水稻体内的转移,是降低水稻糙米Cd和Pb累积量的主要途径。     

宁波城乡环境和学生头发中重金属含量分析

针对宁波市3个区域(城郊、工业区、农村)的镉(Cd)、铜(Cu)、锰(Mn)、铬(Cr)、铅(Pb)、锌(Zn)、汞(Hg)等重金属污染情况,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对上述3个区域中蔬菜、大米、土壤、积尘、灌溉水、饮用水和学生头发中的重金属含量进行了测定,进一步对各区域重金属超标情况及各区域环境和学生头发样品中重金属的分布进行了比较分析。结果表明,城郊的青菜、芹菜和工业区的大白菜、芹菜中的Cd质量比均值超过了GB 18406.1—2001限值,城郊和工业区蔬菜Cd超标率分别为62%、33%。蔬菜中Cd、Cu和Cr质量比以城郊最高,蔬菜中Pb和Mn质量比以工业区最高。灌溉水和饮用水中重金属质量浓度均较低,且以农村灌溉水中重金属质量浓度最低。城郊菜地土壤中Cd和Zn的平均质量比均超过土壤二级质量标准,而且城郊菜地土壤中Cd、Cu、Hg和Zn的质量比均高于农村和工业区。3个研究区域中积尘的重金属质量比均较高,其中Cd、Pb、Zn显著超过土壤中质量比。女生头发中Cd、Cu、Mn、Cr、Pb、Zn的质量比均比男生高,城郊和工业区学生头发中Cd、Pb质量比均比农村高,而且城郊学生头发中Pb超标率高达30.4%。此外,蔬菜、土壤、灌溉水中重金属含量之间存在着一定的正相关关系,宁波各区域环境中重金属污染情况与学生头发中Cd质量比分布基本吻合。鉴于Cd、Pb等重金属调查结果,宁波城郊和工业区周边的蔬菜种植地应引起进一步关注。     

3种含铁氧化物对水溶液中Cd(Ⅱ)的吸附研究

采用合成磁铁矿、纤铁矿、四方纤铁矿进行分批实验,研究了其对水溶液中Cd(Ⅱ)的吸附性能。利用X射线粉末衍射仪对3种铁(氢)氧化物进行表征。测定了磁铁矿、纤铁矿、四方纤铁矿的比表面积分别为17.19,121.60,60.92 m~2/g。准二级动力学模型较好地拟合了Cd(Ⅱ)在3种铁(氢)氧化物的动力学数据,3种铁(氢)氧化物对Cd(Ⅱ)的最大吸附量分别为11.83,4.387,3.73 mg/g。pH值小于5时,pH值对磁铁矿和纤铁矿吸附水溶液中Cd(Ⅱ)的能力影响不大;当pH=4时,四方纤铁矿吸附水溶液中Cd(Ⅱ)的效果最好。     

球形磁性活性炭制备及对土壤重金属Pb的吸附研究

以废旧汽车轮胎橡胶与城市污水处理厂污泥为原料,采用ZnCl2与H_2SO_4复配活化法,添加黏结剂和Fe_3O_4粉末,在真空管式气氛炉中炭化制备球形磁性活性炭,并测定其物理化学性能。研究球形磁性活性炭添加量、土壤pH值和含水率对球形磁性活性炭吸附重金属Pb的影响。采用火焰法-原子吸收分光光度计测定球形磁性活性炭对Pb的吸附量。结果表明:球形磁性活性炭的比表面积及亚甲基蓝吸附量相比商品活性炭要小,但其抗压强度高,不容易松散,便于回收,酸性官能团总量高,有助于提高球形磁性活性炭的吸附性能和对重金属的亲和力,因此球形磁性活性炭的综合理化性能优于干污泥活性炭和商品活性炭,适合用于土壤中重金属Pb的吸附;随添加量增加,球形磁性活性炭对土壤中Pb的吸附量也增加,当球形磁性活性炭添加质量分数为6%时,达到最优吸附效果;随土壤pH值增加,球形磁性活性炭对土壤中Pb的吸附量也增加,但当pH值超过5时,其吸附量开始下降;当吸附时间达到35 d后,其吸附量基本处于饱和状态;土壤含水率为20%时,吸附达到平衡。在最优工艺参数下,球形磁性活性炭对土壤中Pb的吸附量达到最大,为3.55 mg/g。球形磁性活性炭对土壤中重金属Pb的吸附过程可以用准二级动力学方程较好地解释,而且球形磁性活性炭经过1次再生后用于吸附土壤中Pb时,其吸附量达到2.56 mg/g,再生效率达72.11%,吸附效果良好。