鼠李糖脂对剩余污泥中铜和镍的去除

采用批次淋洗的方法研究了鼠李糖脂浓度、pH、淋洗时间、提取次数以及重金属形态对剩余污泥中Cu和Ni去除效果的影响。结果表明,随着鼠李糖脂浓度的增加,2种重金属的去除率增加,且鼠李糖脂在碱性条件下对Cu和Ni的去除效果较好,最高去除率可分别高达80.77%和46.74%;随着振荡时间和提取次数的增加,Cu和Ni的去除率随之增加,并明显高于去离子水的提取;对污泥重金属形态进行分析发现,鼠李糖脂能有效去除酸提取态的Cu和Ni。研究结论可为剩余污泥的资源化而产生重金属安全隐患问题提供解决的参考方案和奠定理论基础。     

有色金属冶炼厂镉污染土壤淋洗除镉

以云南省某废弃有色金属冶炼厂镉污染土壤为研究对象,分别采用单一淋洗和复合淋洗方法探究盐酸、FeCl3、鼠李糖脂淋洗剂及淋洗条件对土壤中镉去除效果的影响。结果表明,在盐酸(1 mol·L~(-1))+鼠李糖脂(2%)配比为2∶1,液固比为8∶1,淋洗时间为24 h的条件下,土壤中镉的去除率可达86.78%,可将镉污染强度为1 180 mg·kg~(-1)的土壤修复至满足《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》(GB 36600-2018)第二类用地管制值(Cd172 mg·kg~(-1))的要求。该方法可有效去除土壤中活性态镉,使土壤生物毒性明显降低。     

两种生物表面活性剂对污染塿土中苯酚的淋洗修复研究

为探讨两种生物表面活性剂皂苷和鼠李糖脂对污染塿土中苯酚的淋洗修复机制,采用批次试验方法,初步探究了塿土对苯酚及两种生物表面活性剂的吸附特征、两种生物表面活性剂在不同淋洗条件(生物表面活性剂浓度、时间、温度)下对塿土中苯酚的淋洗效果。结果表明:(1)塿土对苯酚的吸附量较低,吸附等温线符合Langmuir等温方程;(2)在较低浓度范围,塿土对皂苷和鼠李糖脂的吸附属于单分子层物理吸附,能较好地用Langmuir等温方程拟合;(3)塿土对鼠李糖脂的吸附与其对苯酚的吸附在相同的数量级,在研究鼠李糖脂对塿土中苯酚的淋洗时应予以考虑,塿土对皂苷的吸附与其对苯酚的吸附相比可以忽略;(4)室温(25℃)下,塿土对皂苷和鼠李糖脂两种生物表面活性剂的吸附量最小;(5)两种生物表面活性剂对塿土中苯酚的最佳淋洗条件为:淋洗时间8h,温度25℃,皂苷和鼠李糖脂的质量浓度分别为0.5、0.6g/L;对于轻度污染塿土,两者对苯酚的淋洗率均可达到100.00%,而对中度和重度污染塿土修复效果相对不佳。     

鼠李糖脂协助下的土壤中镉电动修复

实验研究了重金属Cd在生物表面活性剂鼠李糖脂协助下的电动修复过程,通过不同方式、不同浓度、不同酸碱度的鼠李糖脂溶液的添加与空白处理对比,探讨了鼠李糖脂协助下电动修复过程中的Cd在土壤介质中的迁移转化和机理,分析了鼠李糖脂溶液作为电动修复添加剂的可行性。结果表明,中等浓度酸性的鼠李糖脂溶液(pH=4.78,浓度为0.5、1和2 g/L)能对土壤中的重金属Cd进行有效的富集,富集量均在初始值的4倍以上,且其可交换态比重均大于42.07%,非常有利于土壤进行二次修复。此外,以pH=4.78,浓度为0.5 g/L的鼠李糖脂溶液作为预处理剂的Ex-08中的重金属Cd并未出现富集现象,但其对重金属的Cd的总去除效率达到了49.27%。表明利用鼠李糖脂溶液作为电动修复添加剂进行土壤重金属修复是可行的。     

表面活性剂增效电动技术修复多环芳烃污染土壤

研究了电动修复过程中修复时间和表面活性剂Triton X-100、鼠李糖脂对多环芳烃芘污染土壤的修复效果的影响。结果表明,在电动修复过程中,随着修复时间的增加,芘的去除率相应提高。通过向电解液中添加表面活性剂Triton X-100,芘的去除率从11.64%提高到了23.42%,当在电解液中添加浓度为40倍CMC的鼠李糖脂后去除率升高至36.29%,阳极附近土壤甚至达到了92.49%,这表明Triton X-100和鼠李糖脂均能促进土壤中芘的溶解和迁移,鼠李糖脂的促进作用高于Triton X-100。     

鼠李糖脂对苯系物污染含水层的修复效果研究

通过模拟污染介质的静态脱附实验和一维模拟柱冲洗实验，对比了鼠李糖脂、Tween-80、TX-100对苯的修复效果，筛选出最优表面活性剂进行实际污染土样修复，确定最佳修复技术参数。结果表明：3种表面活性剂对苯的脱附效果为鼠李糖脂>Tween-80>TX-100。采用鼠李糖脂淋洗液进行实际污染土样动态冲洗修复时，鼠李糖脂质量分数宜为0.20%,冲洗流速不宜超过14.4 mL/d,淋洗液冲洗量宜为4倍孔隙体积(PV),在此条件下苯的出流质量浓度最低可达到0.29 mg/L。在实际污染场地修复应用时，修复后应持续注入2倍PV以上的清水冲洗出残留污染物和修复药剂，研究结果可为苯系物污染含水层的表面活性剂修复提供理论指导和技术支撑。     

假单胞菌L-01产表面活性剂的性能分析

通过对活性部位测定,表明菌株L-01产的生物表面活性剂主要是胞外型的糖脂类物质;提取生物表面活性剂后,采用红外扫描仪和紫外扫描仪测定其结构并进一步分析表明,该生物表面活性剂为鼠李糖脂。当以柴油为惟一碳源培养菌株L-01时,在生长的对数后期开始产鼠李糖脂,并在稳定期的初期达到最大值。菌株L-01产的鼠李糖脂对柴油具有良好的乳化能力,培养60 h时,其E24值高达95.2%。通常表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)是指在水中测得的,而对鼠李糖脂在水中和土壤中的测定其CMC值后,结果发现两者差距很大,在水中的CMC为65 mg/L;而在土壤溶液中时,其CMC值高达185 mg/L,这一点对利用生物表面活性剂于石油污染生物修复具有重要的参考价值,因为添加的表面活性剂在高于CMC值时才能有效地提高生物修复效率。     

铅锌厂重金属污染土壤的螯合剂淋洗修复及其应用

为探讨螯合剂淋洗法在修复铅锌厂周边重金属污染土壤的修复效果及淋洗后土壤利用价值,研究采用振荡淋洗的方法比较了乙二胺四乙酸(EDTA)、次氮基三乙酸三钠盐(NTA)、[S,S]-乙二胺-N,N-二琥珀酸三钠盐(EDDS)乙二醇-双-(2-氨基乙醚)四乙酸(EGTA)4种螯合剂对不同污染程度土壤中Cd、Cu、Zn、Pb的去除效果,并用BCR连续提取法分析了淋洗前后土壤重金属形态的变化,最后通过黑麦草盆栽实验及土壤酶分析,探讨了土壤经淋洗后的利用价值。结果表明,4种螯合剂中EDTA对Cd、Cu、Zn和Pb的去除率比其他螯合剂的去除率高,其中对高污染土壤4种重金属离子的去除率最大,分别为Cd 90.98%、Cu 42.10%、Zn 56.98%和Pb 52.03%,4种重金属中Cd的去除效果分别为EDTANTAEDDSEGTA;EDTA能有效去除酸溶态、可还原态土壤重金属,而对可氧化态和残余态土壤重金属作用效果不明显;EDTA淋洗土种植黑麦草后土壤脱氢酶、碱性磷酸酶和β-葡糖苷酶活性均高于NTA淋洗后土壤中酶活性。综合考虑淋洗效率、淋洗剂的成本和利用价值等因素,可以认为,采用EDTA和NTA淋洗修复重金属污染土壤具有一定的实用性,并以EDTA效果较佳。     

Pseudomonas sp. BS-1发酵产物对土壤中钍的淋洗作用

从焦化废水污泥中筛选出一株产生物表面活性剂的菌株,将其命名为BS-1,16SrDNA系统发育学分析确定其属于假单胞菌属(Pesudomonas sp.)。该菌株发酵产物初步鉴定为鼠李糖脂,在其临界胶束浓度为0.56g·L~(-1)时,可将水溶液的表面张力从76.8mN·m~(-1)降至38.5mN·m~(-1)。将菌株发酵产物溶液作为淋洗剂,采用浸提和土柱淋洗的方法研究了BS-1发酵产物对污染土壤中钍的去除效果,结果表明:当pH为10,浓度为3 g·L~(-1),振荡时间为72h时,钍的去除率可达70.14%;在柱状动态实验中,当淋洗量达到800mL时,发酵产物溶液对钍的累积去除量最大为65.03 mg·kg~(-1),发酵产物溶液对钍的累积去除量明显优于去离子水。对比淋洗后土壤中钍的形态占比可知,残渣态增加10.16%,氧化结合态减少了11.41%。对比淋洗前后土壤中钍的形态含量可知,酸可提取态、氧化结合态、有机结合态分别减少了83.25%、75.22%、60.70%。淋洗后钍的稳定性增强。     

生物表面活性剂在城市污泥静态强制通风好氧堆肥中的作用

采用静态强制通风好氧堆肥模式对城市剩余污泥进行堆肥降解,并研究了生物表面活性剂鼠李糖脂对堆肥过程的作用。结果表明,堆肥过程中,添加了质量分数为0.015%鼠李糖脂溶液堆制处理和空白对照堆制处理的堆温变化都明显呈现出中温期0～5 d、高温期6～12 d和降温期13～28 d 3个阶段。实验组比空白组的堆体升温快、高温期持续时间长、堆体的含水率高。鼠李糖脂的添加,使实验组的微生物数量高于空白组。添加鼠李糖脂的堆体和空白堆体的种子发芽指数(GI)在堆肥结束时分别为53.70%和50.80%,说明鼠李糖脂促进了堆肥的腐熟,但由于相对浓缩效应,堆肥产品的重金属含量略高于空白堆体。生物表面活性剂的介入促进了堆肥中木质纤维素的初步降解。研究表明,添加鼠李糖脂能够改善堆肥处理的微环境,促进有机质降解和堆肥的腐熟。     

鼠李糖脂对不同菌株降解柴油污染物的影响

通过一系列实验分析了鼠李糖脂对柴油污染物生物降解的影响。单菌株柴油降解实验结果表明,在添加生物表面活性剂鼠李糖脂后,各菌株细胞表面疏水性均发生不同程度的增加,并且对柴油的降解率均有所提高。在混合菌的柴油污染物降解实验中,发现当向土壤中添加了200 mg/L鼠李糖脂时,对柴油的降解才有较大的提高;而当添加100 mg/L的鼠李糖脂到水体中时,对柴油的降解就有较大的提高,而当鼠李糖脂浓度提高为200 mg/L时,柴油的降解率却没有进一步明显的提高。这说明鼠李糖脂对柴油降解的影响程度不仅与环境介质有关,还与添加的鼠李糖脂浓度有关。进一步分析表明,添加适当浓度的鼠李糖脂不仅可以提高对柴油的降解率,而且可加速其降解速度,缩短生物修复所需时间。     

糖脂类生物表面活性剂去除污染含水层中石油烃的研究

研究了糖脂类生物表面活性剂对石油烃的增溶,并将其用于污染含水层中石油烃的去除。结果表明:石油烃溶解度随着糖脂类生物表面活性剂浓度的增大而增大,糖脂类生物表面活性剂质量浓度为1 200mg/L时,石油烃溶解度达10 077.7mg/L;界面张力随着糖脂类生物表面活性剂浓度的增加而减小,糖脂类生物表面活性剂质量浓度为1mg/L时,界面张力为34.3mN/m,糖脂类生物表面活性剂质量浓度为800mg/L时,界面张力为5.2 mN/m。采用糖脂类生物表面活性剂对污染含水层进行清洗处理,在固液比(质量体积比)为1g∶2mL的体系中,糖脂类生物表面活性剂质量浓度为3 000mg/L,120r/min、10℃下振荡12h,石油烃去除率达70.82%。污染含水层柱冲洗结果表明,糖脂类生物表面活性剂质量浓度分别为1 200、3 000mg/L时,10倍孔隙体积的表面活性剂冲洗后,分别从污染砂样中去除41.81%和63.30%的石油烃。     

不同化学淋洗剂对复合重金属污染土壤的修复机理

化学淋洗技术是一种常用的重金属污染土壤修复技术,化学淋洗剂的选择尤为重要。以乙二胺四乙酸二钠(EDTA),柠檬酸(CA)和三氯化铁(FeCl_3)为化学淋洗剂,采用振荡淋洗法研究淋洗时间与淋洗剂浓度对Cu、Zn、Pb和Cd去除效果的影响,分析重金属污染土壤淋洗前后重金属形态与基本理化性质的变化。结果表明:3种化学淋洗剂对重金属的快速反应阶段基本在60 min内,在240 min达到淋洗平衡,对Pb和Cd的淋洗主要是非均相扩散过程;EDTA、柠檬酸和FeCl_3对重金属的去除能力依次为PbCdCuZn,CdZnCuPb与Pb≈CdCuZn,EDTA的淋洗效率最高,Cd的解吸能力最强;EDTA和FeCl_3可有效去除弱酸可溶态与可还原态重金属,柠檬酸能有效去除弱酸可溶态重金属,修复后的土壤仍有环境风险;3种淋洗剂修复后的土壤中总有机碳与粒径分布无明显变化,FeCl_3会酸化土壤。综合考虑,EDTA、柠檬酸和FeCl_3均为淋洗效果好的环境友好型化学淋洗剂,该研究成果可用于现场淋洗去除土壤中重金属的小试。     

应用表面活性剂-生物柴油微乳液去除污染土壤中多环芳烃

针对修复焦化厂高浓度多环芳烃污染土壤高成本的现实,采用以非食用性植物油、生物柴油、表面活性剂及其乳化合成的微乳液为淋洗剂,比较不同淋洗剂的淋洗效果。结果表明乳化合成的微乳液对焦化厂土壤中多环芳烃的总去除率高于单独使用表面活性剂为淋洗剂对土壤中多环芳烃的总去除率,说明生物柴油及植物油与表面活性剂乳化形成的微乳液对原污染土壤中的多环芳烃具有显著的增溶作用。1%TW-80和2.5%TW-80对土壤中多环芳烃总去除率分别为11%和14%;以2.5%TW-80为原料乳化合成的微乳液的淋洗去除率较以1%TW-80为原料乳化合成的微乳液高,总去除率分别为15%～30%和11%～18%;以生物柴油为原料乳化合成的微乳液的淋洗去除率较以植物油为原料乳化合成的微乳液高,分别为17%～30%和15%～23%,且对多环芳烃的去除率与其辛醇水分配系数(logKow)呈线性相关关系。     

动电修复不同形态重金属污染土壤效果研究

以钢铁厂附近废地的重金属土壤为对象,研究了动电修复技术去除重金属效果与其各化学形态的关系,讨论了电能消耗。结果表明,同一种重金属,其动电去除效率顺序为交换态碳酸盐结合态Fe-Mn氧化结合态有机结合态残留态,即吸附性越弱的形态,其去除率越高,如交换态去除率95%;吸附性越强的形态,其去除率越低,如有机态和残留态去除率低于29%;对于不同重金属,高移动性和弱吸附性的重金属较弱移动性和强吸附性的重金属去除效果好,即各形态的Cd、Cu和Zn的去除率明显高于相应形态Pb的去除率;能耗分析表明,实验时间超过96 h后,在电能有较大消耗的同时,重金属去除率却提高不明显。     

二鼠李糖脂对白腐菌降解稻草中木质纤维素的影响

通过固态发酵方式采用白腐菌对稻草中木质纤维素进行降解,并研究了生物表面活性剂二鼠李糖脂对该降解过程的影响。结果表明,不同浓度的二鼠李糖脂能在不同程度上提高降解过程水溶性有机碳的含量,添加0.007%和0.021%二鼠李糖脂的实验组最高TOC(total organic carbon)浓度较对照组分别提高了83.6%和54.5%,这有利于黄孢原毛平革菌的生长,且延缓了菌体的衰退。添加临界胶束浓度0.007%和0.021%浓度的二鼠李糖脂可使LiP(lignin peroxidase)酶活分别提高85.7%和41.2%,二鼠李糖脂对MnP(manganese peroxidase)酶活没有显著影响。生物表面活性剂的介入促进了白腐菌对稻草中木质素的降解,添加0.007%二鼠李糖脂可使木质素降解率提高54%。     

鼠李糖脂促进地下水苯和氯苯污染的空气喷射修复

通过一维砂柱室内模拟实验,研究生物表面活性剂鼠李糖脂对空气喷射修复地下水中苯和氯苯污染的促进作用。实验研究了水中表面张力的变化对曝气过程中空气饱和度的影响,结果发现,在一定范围内,随着表面张力的下降,空气饱和度有大幅度的增加,当表面张力下降到37.75 m N/m以后,空气饱和度基本不再上升。曝气流量固定为300 m L/min,当地下水的表面张力由71.65 m N/m降到29.25 m N/m时,对应地下水中空气饱和度可由9.21%提高到20.1%。污染物去除实验的结果表明,添加低浓度的鼠李糖脂可以环保高效地提高苯和氯苯的去除量以及去除速率。因此,添加鼠李糖脂可以作为一种有效的强化方法来提高空气喷射法去除地下水中苯和氯苯污染的效率。     

超声强化淋洗修复Pb、Cd、Cu复合污染土壤

针对传统淋洗法修复土壤中重金属效率较低的问题,研究了超声强化淋洗技术以提高重金属去除率。以铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)为目标污染物,在0.05 mol·L~(-1)柠檬酸、0.05 mol·L~(-1)EDTA和0.05 mol·L~(-1)皂角苷作为淋洗剂条件下,使用传统振荡、超声强化以及超声波加振荡3种不同的作用方式,对Pb、Cd、Cu的去除率进行比较,并对3种不同淋洗方式后Pb、Cd、Cu的形态变化进行了探讨。结果表明,当使用柠檬酸和皂角苷作为淋洗剂进行振荡淋洗时,重金属洗脱效果不理想。超声对于强化柠檬酸洗脱效果并不明显,而对于强化皂角苷洗脱重金属效果明显,平均去除率提高了120.47%。当淋洗剂为EDTA时,土壤样品在传统振荡2 h作用下,对Pb、Cd、Cu的去除率依次为50.33%、76.65%和47.35%,而在超声波30 min条件下对Pb、Cd、Cu的去除率依次为82.19%、83.31%和53.89%,平均去除率高出28.60%,可显著提高重金属去除率,缩短淋洗时间。但超声波30 min加传统振荡2 h相较于单纯超声强化效果提升不明显。通过对比3种淋洗方式后土壤中的Pb、Cd、Cu形态发现,酸可提取态的重金属在超声强化作用后有明显降低,同时超声强化对于铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态也具有较好的去除能力。因此,超声强化在化学淋洗中的应用具有一定的可行性,是一种简单、极快速去除污染场地中重金属Pb、Cd、Cu的增效手段。     

SDBS在土壤中的吸附及对淋洗柴油效果的影响

为考察污染土壤淋洗修复过程中表面活性剂的动态吸附解吸过程及其对淋洗效果影响,以北京潮土为例,采用土柱淋洗实验,对4种浓度(600、1 800、3 000和4 200 mg·L~(-1))的阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)淋洗柴油污染土壤的过程进行模拟。结果表明,土柱淋洗过程中北京潮土对SDBS的吸附过程可分3个阶段:快吸附阶段、慢吸附阶段及动态平衡阶段。吸附动力学较好地符合颗粒内扩散方程。SDBS淋洗柴油污染潮土时,初期由于表面活性剂在土壤中的吸附未达到平衡而无法在溶液中形成胶束,导致淋洗液中柴油浓度很低。此后SDBS在土壤中的吸附逐渐达到平衡状态,溶液中SDBS的浓度超过临界胶束浓度(CMC)开始形成胶束,土壤中残留的柴油开始大量解吸。淋洗液中柴油浓度总体呈先升到峰值,而后呈锯齿状波动下降的变化规律。淋洗到400 h时,4种浓度SDBS溶液对柴油的去除率分别为1.06%、1.52%、25.55%和27.99%,柴油去除率与表面活性剂浓度呈正相关。但表面活性剂浓度过高时,会降低土柱中土壤渗透系数,导致淋洗流量显著降低,采用SDBS淋洗柴油污染潮土时,表面活性剂浓度在3 000~4 200 mg·L~(-1)较佳。     

表面活性剂对焦化污染土壤中多环芳烃淋洗修复研究

异位土壤淋洗是一种高效修复污染土壤技术。以孝义市某焦化厂污染土壤为研究对象,采用批处理实验,探究表面活性剂曲拉通-100(TX-100)、吐温80(TW80)、烷基糖苷(APG)作为淋洗剂对土壤中16种多环芳烃(PAHs)的淋洗效果,并以TW80为代表,考察了淋洗剂浓度、淋洗时间、pH以及淋洗方式对污染土壤中PAHs的去除效果。结果表明,TW80、TX-100和APG对土壤中16种PAHs的总去除率分别为25.67%、18.89%和16.77%。TW80作为淋洗剂,3环PAHs的去除率低于高环(3环)PAHs,主要与焦化污染土壤中以3环PAHs为主有关;高环PAHs随着环数的增加,去除率降低。焦化污染土壤中PAHs的去除在240min达到平衡;大部分PAHs去除率随TW80浓度的增加而增大;pH可不作调整;在TW80用量相同情况下,建议采用单次淋洗。