铁掺杂氯氧化铋光芬顿催化降解水中阿特拉津的性能与机理研究

采用溶剂热反应制备了分级微球结构的铁掺杂氯氧化铋(Fe-BiOCl),并用于光芬顿降解阿特拉津(Atrazine,ATZ).结合多因素实验,系统地分析了以Fe-BiOCl为催化剂构建的光芬顿体系氧化降解阿特拉津的性能与机理.结果表明,当催化剂用量为0.2 g·L^-1、污染物浓度为20 mg·L^-1、H₂O₂浓度为6.4 mmol·L^-1时,Fe-BiOCl-2催化剂在120 min内降解阿特拉津的效率约为99.98%,且在较宽pH范围(3.04～6.02)内保持优异的降解效率.通过自由基猝灭实验和电子顺磁共振(EPR)测试发现,在光芬顿体系中羟基自由基(·OH)和超氧自由基(·O₂^-)是反应的主要活性物种.此外,通过超高效液相色谱测定降解过程中的中间产物,提出了可能的降解路径和转化机理.     

脉冲放电等离子体同时处理地下水中Cr（VI）和阿特拉津的研究

常规地下水修复技术如物理法、化学法和生物法难以同时降解地下水中重金属-有机物复合污染.本文提出多针-板脉冲放电等离子体 同时降解地下水中重金属和有机物复合污染的方法.以Cr（VI）和阿特拉津为目标污染物,研究复合污染中Cr（VI）和阿特拉津浓度、放电电压、溶液初始pH值和地下水中存在的主要离子对Cr（VI）和阿特拉津降解效果的影响,并探究放电过程生成的活性物质对复合污染中Cr（VI）和 阿特拉津降解的作用效应.结果表明,相对单一污染物,复合污染物中Cr（VI）或阿特拉津的存在能够消耗放电过程产生的·H和·OH,阻碍其复合,Cr（VI）和阿特拉津在降解过程中产生协同效应.电压为13 kV时,单独处理10 mg?L^-1的Cr（VI）和阿特拉津的降解效率分别为34.0%和51.5%,而复合污染中Cr（VI）和阿特拉津的初始浓度均为10 mg?L^-1时,降解效率分别提高到45.0%和64.1%.放电电压增加,复合污染中Cr（VI）和阿特拉津的降解效率提高,但其能量效率呈下降趋势.增加溶液初始pH值,阿特拉津的降解效率减小,而Cr（VI）的降解效率呈现先减小 后增加的趋势,pH为9.2时Cr（VI）和阿特拉津的降解效率最佳.地下水中存在的7种离子（Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、HCO₃^-）除HCO₃^-抑制 阿特拉津降解外,其它离子对降解无明显影响.O₃、H₂O₂生成量测定和自由基清除实验表明,·OH和·O₂^-对阿特拉津的氧化起关键作用,H₂O₂和·H对Cr（VI）的还原起作用.     

菌株Pseudomonas sp.JF122降解苯酚同时还原Cr(Ⅵ)的条件优化及生长特性研究

采用富集培养法,从钢铁厂附近河流污泥中分离筛选到1株能同时降解苯酚与还原Cr(Ⅵ)的菌株JF122.在600 mg.L-1苯酚与1.2mg·L-1 Cr(Ⅵ)的条件下,采用单因素实验考察了温度、初始pH、该菌接种量等因素对其同时降解苯酚与还原Cr(Ⅵ)的影响,并通过正交试验L9(33)获得适宜的苯酚降解与Cr(Ⅵ)还原条件.结果表明,菌株JF122降解苯酚与还原Cr(Ⅵ)的适宜条件为:30℃、初始pH=6和接种量1％,此条件下,菌株JF122在56 h内能够降解600 mg·L-1苯酚同时还原1.2 mg·L-1 Cr(Ⅵ).应用响应曲面法建立了菌株JF122的生长与温度、初始pH、接种量等因素间关系的数学模型,并对其生长条件进行了优化.结果表明,菌株JF122最优生长条件与其降解苯酚并同时还原Cr(Ⅵ)的最优条件具有一致性.     

生物炭促进Shewanella sp.JN01厌氧降解水体系中阿特拉津的效能与机制

阿特拉津是一种三嗪类除草剂,具有内分泌干扰效应,其在厌氧环境中的半衰期较好氧环境更长,会对生态环境和人体健康构成威胁.为此,本研究筛选出厌氧条件下普遍存在的硫酸盐还原菌菌株希瓦氏菌（Shewanella sp. JN01）,在明确该菌株的最适生长条件和阿特拉津浓度的基础上,开展了不同温度（250、400和600℃）所制备的生物炭对Shewanella sp. JN01厌氧降解水体系中阿特拉津影响的研究.结果显示,生物炭、Shewanella sp. JN01及两者联合对阿特拉津的最大去除率分别为41.64%、70.52%和88.25%.当菌株/生物炭为2∶1（体积比）时,由玉米芯为原材料在250℃下制备的生物炭因具有较多的脂肪碳而更有效地促进了菌株的生长.通过qPCR检测Shewanella sp. JN01中的阿特拉津降解基因发现其含有atz A基因,但生物炭对atz A基因的表达水平无显著影响.因此,生物炭主要通过促进Shewanella sp. JN01的生长而实现对阿特拉津的有效降解.本研究结果可为利用微生物强化去除厌氧体系中的阿特拉津提供理论依据和数据支撑.     

氢自养还原菌同步去除水中Cr(Ⅵ)和NO3-

本实验研究了序批式条件下Cr（Ⅵ）和NO₃^-浓度、pH值和H₂含量对于氢自养还原菌同步去除水中Cr（Ⅵ）和NO₃^-的性能及微生物群落的影响.结果表明：系统中存在氢气时,正常活性的氢自养还原菌可实现Cr（Ⅵ）的还原;Cr（Ⅵ）初始浓度不高于2000 μg/L时,Cr（Ⅵ）和NO₃^-的还原速率及氢自养还原菌的活性不会受到Cr（Ⅵ）初始浓度的影响;作为一种优先电子受体,NO₃^-会与Cr（Ⅵ）争夺电子,降低Cr（Ⅵ）的还原速率;氢自养还原菌同步还原Cr（Ⅵ）和NO₃^-的最佳pH值为7.0左右,酸性或碱性环境都会抑制Cr（Ⅵ）还原,且NO₂^-会随着pH值的升高逐渐积累;作为电子供体,H₂是还原Cr（Ⅵ）和NO₃^-的必要条件,但H₂足量后,过量提供H₂不能提高Cr（Ⅵ）和NO₃^-的还原速率.     

二硫代羧基化小麦秸秆对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能及机理

选取小麦秸秆(WS)为原材料，采用化学合成法向WS上引入了二硫代羧基，制备了一种新型重金属吸附剂二硫代羧基化小麦秸秆(DTWS)，考察了DTWS投加量、振荡速率、pH值、吸附温度以及Cr(Ⅵ)初始浓度等对DTWS吸附Cr(Ⅵ)性能的影响，并通过吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学、FTIR、SEM-EDS等方法探究了DTWS对Cr(Ⅵ)的吸附机制.结果表明，在振荡速率为200 r·min^-1、吸附温度为30℃时，DTWS对Cr(Ⅵ)初始浓度为25 mg·L^-1、pH值为6.0的含Cr(Ⅵ)水样吸附效果最好，最高去除率可达99.12%.DTWS对Cr(Ⅵ)的吸附更加符合准二级动力学方程和Langmuir模型，且DTWS对Cr(Ⅵ)的整个吸附过程是一个自发的放热过程.DTWS对Cr(Ⅵ)的吸附过程中主要发生了静电吸附、物理吸附以及包括氧化还原反应、配位反应在内的化学吸附，其中小麦秸秆中引入的二硫代羧基发挥了很大的作用.     

硫铁矿对Cr(Ⅵ)污染土壤的长效还原稳定化研究

针对酸溶态占比高的Cr(Ⅵ)污染土壤还原解毒不彻底、后期易返黄的问题,确定了水溶态Cr(Ⅵ)快速还原、酸溶态Cr(Ⅵ)长效缓释还原的修复思路。试验考察了单独添加硫铁矿对Cr(Ⅵ)处理的效果,并采用FeSO₄·7H₂O、硫铁矿分步还原法探究处理后污染土壤的长效稳定性,进行了540 d的长期监测。结果表明:FeSO₄·7H₂O还原药剂长效性较差,在自然环境中容易发生氧化,失去还原效能,无法完全还原缓慢释放的酸溶态Cr(Ⅵ),有必要加入长效还原缓释药剂对酸溶态Cr(Ⅵ)进行持续还原。硫铁矿单独修复水溶态Cr(Ⅵ)为主的污染土壤,在添加20%的硫铁矿,反应14 d的条件下,土壤中Cr(Ⅵ)浸出浓度降至30.4 mg/L。采用FeSO₄·7H₂O和硫铁矿分步还原酸溶态Cr(Ⅵ)污染土壤,先加入2%的FeSO₄·7H₂O,养护3 d后再加入3%的硫铁矿反应27 d,Cr(Ⅵ)浸出浓度即降至0.29 mg/L,加入5%的硫铁矿,反应4 d后Cr(Ⅵ)浸出浓度即可降至0.43 mg/L,之后Cr(Ⅵ)浸出浓度保持稳定。经过540 d的长期监测未发现浸出浓度有上升情况。     

镍铁氧体@活性炭复合材料去除六价铬的表征、性能及机制

采用化学共沉淀法将镍铁氧体(NiFe₂O₄)负载到活性炭,制备出一种磁性吸附剂镍铁氧体@活性炭(NiFe₂O₄@AC),并将其用于吸附废水中的Cr(Ⅵ).研究了吸附剂吸附Cr(Ⅵ)的影响因素、吸附动力学和吸附等温线.结果表明,在温度为25℃、 pH为2、 Cr(Ⅵ)初始浓度为150 mg·L^-1、活性炭投加量为0.1 g、吸附时间为720 min时,NiFe₂O₄@AC吸附Cr(Ⅵ)的去除率达到96.92%,吸附量达到72.62 mg·g^-1.实验数据符合准二级动力学和Langmuir模型,表明其吸附过程是一个单层的化学吸附过程.热力学研究证实,温度升高有利于Cr(Ⅵ)在NiFe₂O₄@AC上的吸附,该吸附过程是自发和吸热反应.NiFe₂O₄@AC吸附机制主要是通过络合作用和静电吸引来吸附Cr(Ⅵ),同时,外加磁场可从溶液中分...     

苯高效降解菌Corynebacterium sp.AL-5的筛选及其降解机理研究

在产石化企业污染场地风险防控日益受到关注,高性能生物降解菌剂是在产企业成功原位生物修复的关键.本研究从苯系物降解菌群中筛选并分离出高效苯降解菌株,经细菌形态和16S rRNA序列分析鉴定菌株,通过改变单一因素研究降解菌株的降解特性,并通过LC-Q-TOF-MS/MS检测中间代谢产物,进而推测菌株的苯降解途径.结果表明,高效苯降解菌株经鉴定命名为Corynebacterium sp.AL-5.菌株AL-5在28℃、pH=8.0、添加100 mg·L^-1酵母粉的培养条件下,10 h内可完全降解初始浓度为100 mg·L^-1的苯,并阐明了菌株AL-5通过苯酚和邻苯二酚途径降解苯.此外,菌株AL-5可在混合BTEX体系中同时降解苯和甲苯,半衰期分别为3.3 h和12.9 h,符合零级动力学方程和一级动力学方程.本研究可为在产石化企业苯污染土壤和地下水原位生物修复提供菌种资源和理论支撑.     

UVA/Fe3O4活化过硫酸盐降解阿特拉津

为了解SO₄-·（硫酸根自由基）对阿特拉津的降解能力,以Fe₃O₄为K₂S₂O₈活化试剂,以阿特拉津为研究目标污染物,运用UVA/Fe₃O₄/K₂S₂O₈体系系统探讨阿特拉津在不同环境因素下的降解过程,并对催化剂的稳定性和重复利用进行了考察.结果表明:UVA/Fe₃O₄可以有效活化K₂S₂O₈来降解阿特拉津,最佳c（K₂S₂O₈）为1 mmol/L,反应6 h阿特拉津降解率可达到90%.淬灭试验表明,SO₄-·是该体系中的主要活性物种,贡献率约为96%;HO·的作用比较弱.初始pH为3时,阿特拉津6 h的降解率为98%,总铁的溶出量达到0.9 mg/L;而初始pH为7时,体系对阿特拉津的降解率达到85%,基本没有总铁的溶出,表现出了一定的稳定性.在腐殖酸存在的条件下,UVA/Fe₃O₄/K₂S₂O₈体系对阿特拉津的降解效果优于UVA/Fe₃O₄/H₂O₂体系.对Fe₃O₄催化剂进行3次循环测试,阿特拉津的降解率分别为90%、89%和86%.研究显示,UVA/Fe₃O₄能用于活化K₂S₂O₈的高级氧化体系中,可有效降解除草剂阿特拉津.      

含Br-废水高级氧化过程AOX生成特性研究

在焦化废水中投加Br^-模拟含Br^-难降解废水,研究UV/H₂O₂和UV/PDS两种高级氧化工艺在实现TOC优化去除条件下可吸附有机卤素（Adsorbable Organic Halogens,AOX）的生成特性.通过响应曲面法优化反应条件,实现废水中TOC高效去除,但Br^-浓度从50 mg·L^-1增至150mg·L^-1时,UV/H₂O₂和UV/PDS出水AOX浓度分别从0.56 mg·L^-1和0.65 mg·L^-1升高至1.44 mg·L^-1和1.63 mg·L^-1,远高于进水AOX浓度(0.08mg·L^-1);对活性卤代成分（RHS）稳态浓度的模拟结果表明UV/PDS中RHS浓度总体高于UV/H₂O₂,是造成二者出水AOX浓度区别的重要原...     

重金属絮凝剂DTMPAM去除Cr (Ⅵ)的性能与机理

以二硫代羧基化羟甲基聚丙烯酰胺（DTMPAM）作为高分子絮凝剂,研究DTMPAM对水中Cr （Ⅵ）的去除性能,考察了DTMPAM投加量、pH值、Cr （Ⅵ）初始浓度以及共存浊度、无机物质、有机物质对DTMPAM处理含Cr （Ⅵ）废水性能的影响.结果表明,DTMPAM在酸性条件下对不同Cr （Ⅵ）初始浓度的含Cr （Ⅵ）水样均具有良好的去除效果,且Cr （Ⅵ）的去除率随着体系初始pH值的降低而升高;当pH值为3.0时,DTMPAM对Cr （Ⅵ）初始浓度为5,15,25和50mg/L水样中Cr （Ⅵ）的最高去除率分别达到94.78%,96.52%,96.53%和97.49%.共存浊度对DTMPAM去除Cr （Ⅵ）具有抑制作用.在低DTMPAM投加量下,共存无机阳离子K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺,共存无机阴离子SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-,以及共存有机物质柠檬酸钠、乙酸钠、三氯乙酸和氨基乙酸等对DTMPAM去除Cr （Ⅵ）均具有一定的抑制作用;而在高DTMPAM投加量下,这些物质的存在会对DTMPAM去除Cr （Ⅵ）表现出较小的促进作用.无机阳离子Fe³⁺、Ni²⁺、Ba²⁺的存在对DTMPAM去除Cr （Ⅵ）具有较明显的抑制作用,其中Ba²⁺的抑制作用最显著.红外光谱和能谱分析显示,DTMPAM高分子链上的二硫代羧基可将水样中Cr （Ⅵ）还原为Cr （Ⅲ）,Cr （Ⅲ）进一步和DTMPAM分子链上的二硫代羧基、胺基发生螯合反应形成絮体.     

热活化过硫酸钠耦合甲酸技术研究——处理水溶液中四氯化碳与六价铬污染

以甲酸为活化剂,耦合热活化过硫酸钠技术产生还原性二氧化碳阴离子自由基（CO₂^·-）,从而还原去除水溶液中四氯化碳（CT）和Cr（VI）,考察过硫酸钠和甲酸初始浓度的影响以及复合污染处理效果.结果表明：当过硫酸钠与甲酸浓度均为100mmol/L时,单独CT或Cr（VI）分别在120min、60min内基本完全去除（50℃）,且污染物去除效率随过硫酸钠及甲酸浓度升高而增强.在CT和Cr（VI）复合污染体系中,Cr（VI）的存在能够抑制CT降解,且抑制程度随Cr（VI）初始浓度升高而提高,但Cr（VI）去除率随CT初始浓度增大而升高.加入CO₂^·-猝灭剂（甲基紫精）能够抑制CT降解,但促进Cr（VI）去除,表明有机物的存在能够增强Cr（VI）去除效率.     

抗坏血酸还原降解土壤中的阿特拉津

研究了抗坏血酸还原降解土壤中阿特拉津的效率、影响因素和途径。结果表明:抗坏血酸能有效降解土壤中阿特拉津。当抗坏血酸浓度为20 mmol/L,初始pH为7. 0,温度为20℃时,土壤中阿特拉津降解率达到85. 5%,降解速率为0. 117 d-1。氧气会增加抗坏血酸的消耗量,从而抑制土壤中阿特拉津的降解。在20～50℃内增加反应温度能促进土壤中阿特拉津的降解,抗坏血酸降解土壤中阿特拉津的表观活化能为22. 6 k J/mol。抗坏血酸在碱性条件下降解阿特拉津的效率显著高于中性和酸性。抗坏血酸降解阿特拉津的途径主要包括脱氯、脱烷基和羟基化反应。     

阿特拉津降解菌BTAH1的分离与鉴定

从除草剂污染的土壤中,驯化分离得到 1株能够以阿特拉津为唯一碳源氮源生长的革兰氏阳性细菌 BTAH1,该菌株能够在 126h内完全降解1000mg/L的阿特拉津.通过生理生化鉴定,结合16S rDNA聚类分析,将该菌株鉴定为微小杆菌属(Exiguobacterium sp.).外加碳源不会促进该菌株对阿特拉津的降解,该菌株的最适降解温度为 25～30℃,最适降解 pH 值在 7～9 之间.该菌株具有 2 个大质粒, pBTAH11 和pBTAH12,大小分别为 20kb 和 100kb,基因定位发现有 2 个参与阿特拉津降解的基因位于其中一个较小的质粒(pBTAH11)上.     

陈皮对土壤中六价铬的去除效果及机理

获取廉价、易得且环境友好的高效修复药剂是Cr(Ⅵ)污染土壤修复的重要工作之一. 基于室内模拟培养试验,研究了陈皮添加量和土壤中Cr(Ⅵ)初始浓度对Cr(Ⅵ)去除过程的影响,通过Illumina NovaSeq高通量测序技术和X射线近边吸收光谱(XANES)等方法初步探讨了陈皮修复Cr(Ⅵ)污染土壤的机理. 结果表明:当土壤中Cr(Ⅵ)初始浓度为(1 600.13±298.11) mg/kg、Cr(Ⅵ)浸出浓度为(143.20±13.5) mg/L、陈皮添加量为5%时,培养30 d后,土壤中Cr(Ⅵ)浓度及其浸出浓度分别降至(10.07±2.98) mg/kg和(1.02±0.30) mg/L,去除率分别达到99.37%和99.29%. 土壤中Cr(Ⅵ)的去除效率随陈皮添加量的增加而增大,随Cr(Ⅵ)初始浓度的增加而减小,且添加陈皮后土壤中的Cr(Ⅵ)转化为生物有效性较低的Cr(Ⅲ). 此外,陈皮的添加丰富了土壤细菌的营养底物,缓解了Cr(Ⅵ)对细菌生长的抑制作用. 土壤中放线菌门(Actinobacteria)为最优菌门,微杆菌属(Microbacterium)、土壤球菌属(Agrococcus)、链球菌属(Streptococcus)和链霉菌属(Streptomyces) 4种Cr(Ⅵ)还原菌不同程度富集. 研究显示,陈皮能在较短时间内有效降低污染土壤中Cr(Ⅵ)浓度及其浸出浓度,并影响了污染土壤中细菌群落结构及其组成;陈皮去除土壤中Cr(Ⅵ)的机制可能是其在土壤中水解的小分子有机物直接将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),以及作为碳源驱动Cr(Ⅵ)还原菌的富集进而间接降低Cr(Ⅵ)的毒性.      

微塑料与铅复合污染对玉米种子萌发与生长的影响

为探明微塑料和重金属复合污染对作物种子萌发与生长的影响,以玉米种子为对象,探究了铅(Pb)和3种微塑料[聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)]不同单一及复合浓度暴露对玉米种子萌发及其生长的影响.结果表明,Pb单一暴露对玉米种子发芽的抑制总体上随其浓度的升高而增强;与CK相比,500、 1 000和1 500 mg·L^-1PE暴露显著抑制玉米种子发芽,100 mg·L^-1和300 mg·L^-1暴露影响不显著(第5 d除外);所有PP浓度暴露均显著抑制玉米种子发芽;相比PP和PE,PVC单一暴露对玉米发芽抑制较轻.Pb和3种微塑料复合暴露均显著抑制玉米种子发芽,随着时间的增长,抑制逐渐减弱.玉米种子的发芽指数、发芽势和活力指数均随着Pb及3种微塑料单一暴露浓度升高而减小,且在Pb和PE复合暴露下较CK显著减小,但在Pb和PP、 Pb和PVC复合暴露下均无显著变化;3种微塑料中,PVC对玉米种子活力影响相对最轻.10 mg·L^-1Pb和100 mg·L^-1的3种微塑料单...     

锌粉降解地下水中的农药阿特拉津

研究了Zn⁰催化还原模拟地下水中阿特拉津.结果表明,Zn⁰比Fe⁰具有更高的反应活性,反应5d对阿特拉津的降解率为100%,在Zn⁰还原脱氯的过程中,溶液的pH值逐渐增加,反应过程中通过添加磷酸缓冲溶液调节pH值,24h降解率达到100%.阿特拉津降解产物的GC/MS鉴定表明,阿特拉津还原脱氯的产物为2-乙胺基-4-乙丙胺基-1,3,5-三嗪(DCA).     

恶臭假单胞菌Pseudomonas putida S-1强化微生物电解池丙硫醇降解性能的研究

采用恶臭假单胞菌(菌株S-1)强化微生物电解池的丙硫醇降解性能.结果显示,菌株S-1可促进阳极微生物的生长和加速电子的传递,阳极微生物膜厚度从36μm增加至70μm,氧化和还原峰值电流分别从0.10和0.12 mA增加到0.14和0.21 mA.菌株S-1强化了微生物电解池的降解性能,丙硫醇脱硫率和矿化率分别从25.1%和34.3%增加至81.7%和53.4%.由于丙硫醇中间产物无法全部鉴别和准确定量,采用矿化库伦效率来表征菌株S-1对电子利用率的提升,发现其值从37.1%增大至67.9%.菌株S-1提高了微生物电解池对丙硫醇的降解速率.采用Haldane模型进行动力学分析,发现最大比降解速率(u_max)从3.0 mg·L^-1·h^-1·cm^-2提高至3.4 mg·^-1.h^-1·cm^-2.同时,菌株S-1丰富了阳极微生物多样性.高通量测序结果显示,Pseudomonas,Caldilinea、Thiobacillus、Methyloph...     

有机废弃物发酵液中氨氮对己酸巨球菌产酸性能的影响机制

如今,有机废弃物在厌氧发酵方面引起了极大的关注,然而形成的发酵液中不可避免地会导致氨氮(NH₄⁺-N)积累,这对于碳延长微生物厌氧生产高附加值产物的工艺来说是一个未知的挑战.因此本文探究了不同浓度的NH₄⁺-N对Megasphaera hexanoica(己酸巨球菌)厌氧发酵过程中代谢活性和己酸生产性能的影响.结果表明,低浓度(5 g·L^-1)的NH₄⁺-N诱导了菌株的最大己酸产量从41 mmol·L^-1增加至55 mmol·L^-1,生物量也从800.15 mg·L^-1提升至992.74 mg·L^-1.不仅如此,低浓度的NH₄⁺-N促进了胞外聚合物的分泌,其中与电子转移相关的蛋白分泌量从81 mg·L^-1增加至117 mg·L^-1,电子传递系统活性也从0.19 ...