功能化材料Zr@AC对水中难降解农药阿特拉津的去除特征

我国农药阿特拉津的污染十分严重,对生态系统造成了非常不利的影响. 为了实现对水环境中阿特拉津的高效去除和吸附剂的重复利用,该研究通过溶液浸渍和高温煅烧技术将金属锆负载到活性炭上,制备出功能化材料Zr@AC,使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)和比表面及孔径分析仪(BET)对材料的形貌和组成进行了表征,并考察了Zr@AC对水中阿特拉津的去除效果. 结果表明:①当浸渍液锆离子的质量分数为7.0%、浸渍时间为9.0 h、煅烧温度为500 ℃和煅烧时间为5.0 h时,制备的Zr@AC具有较大的比表面积、较多的中孔和微孔以及丰富的活性位点. ②对阿特拉津的去除研究表明,当溶液pH为4.0、温度为25 ℃、Zr@AC投加量为60.0 mg/L时,经过90 min的反应,Zr@AC对阿特拉津的吸附容量最大,达到93.8 mg/g. ③动力学模拟研究表明,该吸附过程遵循拟二级动力学模型,且Freundlich等温吸附模型的拟合结果要优于Langmuir等温吸附模型,说明Zr@AC对阿特拉津的吸附存在化学吸附和多分子层吸附的双重作用. ④经过5次重复试验后,Zr@AC对阿特拉津的去除率仍有83.9%. 研究显示,Zr@AC可作为水中去除阿特拉津的吸附剂,是一种很有前途、可重复多次使用的材料.      

固相反硝化同时去除地下水中硝酸盐和阿特拉津的试验研究

以稻草秸秆作为固相反硝化的碳源和载体,采用自行设计的有机玻璃反应柱研究固相反硝化对地下水中硝酸盐和阿特拉津同时去除的效果。结果表明,当硝酸盐初始浓度分别为50,100 mg/L时,出水硝酸盐浓度在5 d内均达到较高去除率。当硝酸盐的初始浓度提高至150 mg/L时,硝酸盐去除率降低至82.3%。系统反硝化作用稳定,且表现出了一定的耐冲击负荷能力。研究还发现,随着阿特拉津浓度的提升(1,5,10 mg/L),去除率由80%下降至30%。试验结果表明高浓度的阿特拉津更容易达到稻草秸秆的饱和吸附量,产生较多无法被吸附的阿特拉津剩余量。相较于硝酸盐,阿特拉津更容易受到水力停留时间变化的影响,硝酸盐去除率在试验中一直维持在80%以上。阿特拉津去除率随水力停留时间的延长而增加,在HRT为8 h时,稻草秸秆对阿特拉津达到吸附饱和,最大去除率为78.64%。试验表明,适宜的HRT对阿特拉津和硝酸盐的同时去除起着关键作用。     

共存污染物对阿特拉津在天然沉积物上吸附的影响

实验研究了重金属和表面活性剂对阿特拉津在沉积物上吸附的影响.结果表明,Cu2 和Cd2 在低浓度时对阿特拉津吸附无影响或降低其吸附,高浓度时则能明显或轻微促进其吸附.在实验浓度范围内,与对照相比,表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)抑制阿特拉津的吸附,而Span 20则在低浓度时(≤1mg·L-1)抑制阿特拉津的吸附,高浓度时(>1mg·L-1)促进其吸附.     

固相好氧反硝化同步去除水中硝酸盐和阿特拉津可行性研究

研究了利用固相好氧反硝化同步去除水中硝酸盐和阿特拉津的可行性。通过释碳性能的比较得出淀粉基颗粒是适宜的反硝化碳源,在间歇式实验中,初始硝态氮浓度为55~60 mg/L时,平均反硝化速率为7.03 mg/(L·h),能有效去除水中的硝酸盐。当水中阿特拉津浓度低于10 mg/L时,对好氧反硝化脱氮没有影响,浓度增加至20 mg/L,对反硝化有抑制作用。在好氧反硝化条件下,阿特拉津初始浓度分别为0.1,1 mg/L时,24 h后去除率分别为93%和94.8%,阿特拉津的去除主要通过吸附作用。     

淡水水生生物对阿特拉津除草剂的敏感度

针对水环境中普遍存在的农药污染问题,以阿特拉津除草剂作为研究对象,梳理、整合阿特拉津对水生生态系统中不同营养级水生生物的急、慢性毒性数据,构建了基于对数-逻辑斯蒂分布的水生生物物种敏感度分布模型,分析并对比了阿特拉津对不同类群和不同区系水生生物急慢性毒性敏感度差异. 结果表明,水生动物和植物、无脊椎动物(包括甲壳类、昆虫类、软体动物和蠕虫类)和脊椎动物(包括鱼类和两栖类动物)对阿特拉津敏感度均存在显著差异. 分析了阿特拉津对不同类群水生生物的HC₅(5%危险浓度)值,其中对水生动物和植物的急性毒性HC₅值分别为4257.94和12.55μg/L,慢性毒性的HC₅值分别为2.47和1.95μg/L;对水生脊椎动物和无脊椎动物的HC₅值分别为7490.31和1611.76μg/L;对甲壳类和鱼类的HC₅值分别为1201.16和6639.90μg/L. 在保护95%的物种水平下,不同类群试验生物对阿特拉津的敏感度排序为水生植物>水生动物、水生无脊椎动物>水生脊椎动物、甲壳类动物>鱼类. 从统计学角度分析,中国水生动物与北美水生动物对阿特拉津的敏感度差异不显著. 但是,中美两国间相对特有水生动物物种对阿特拉津的敏感度存在一定的差异.      

我国西北黄土对阿特拉津的吸附行为及影响因素

为了探讨ATZ(阿特拉津)在黄土中的吸附/解吸行为及主要影响因素,以我国西北黄土为供试土样,采用批量试验法研究了黄土对ATZ的吸附动力学和热力学行为特征. 结果表明:黄土对ATZ的吸附动力学过程更符合准二级动力学模型,吸附热力学过程更符合线性分配的Henry吸附模型(R2>0.90),吸附过程中ΔGθ(吉布斯自由能)及ΔHθ(焓变)均小于0、ΔSθ(熵变)大于0,25～45 ℃温度范围内E(吸附平均自由能)为0.86～1.30 kJ/mol,表明黄土对ATZ的吸附过程以物理吸附为主,属于自发放热过程且导致吸附体系混乱度增加. 黄土对ATZ的吸附影响因素分析结果显示,随着系统温度的升高,ATZ在黄土中的饱和吸附量下降;pH在2～10范围内变化时,ATZ在黄土中的饱和吸附量随pH的增加呈明显降低趋势;初始ρ(ATZ)从2.5 mg/L增至10.0 mg/L时,黄土对ATZ的饱和吸附量也相应地从0.082 5 mg/g增至0.621 0 mg/g. 结果显示,ATZ在黄土中的吸附速率受内部扩散、表面吸附和液膜扩散的共同影响,并且吸附过程主要受到土壤有机质疏水性分配作用的影响.      

微生物胞外聚合物对水中As(Ⅴ)的吸附性能研究

以菌株Bacillus lincheniformis W6产生的胞外聚合物EPS-W6作为吸附剂,以傅里叶变换红外光谱(FTIR)对其进行表征,系统地研究了胞外聚合物EPS-W6对水中As(V)的吸附行为。研究结果表明:当水中As(V)的质量浓度为50 mg/L,p H值为2,吸附剂投加量为0.5 g/L,吸附反应温度为30℃的条件下,吸附反应7 h后达到平衡,吸附容量为56.3 mg/g。吸附等温线能较好地用Langmuir模型来描述,吸附动力学符合准二级动力学模型。胞外聚合物EPS-W6的FTIR分析结果表明,胞外聚合物EPS-W6中的C—H、C—N、C—O—C和C—S等的基团与As(V)发生络合作用。     

O3/H2O2降解阿特拉津影响因素研究

摘要采用O3/H2O2,氧化去除水中内分泌干扰物阿特拉津,考察了反应条件及水质对去除的影响,并对反应机制进行了初步探讨。阿特拉津初始浓度2mg/L,投量为7．5mg/L的O3,单独氧化去除率为27．2％;相同O3投量下,控制H2O2/O,摩尔比为0．75,5min阿特拉津的去除率最高可达96．5％;pH值为7．5～8．5,温度在25～40℃的范围内,都维持了较高的去除率,表明H2O2/O3,体系对阿特拉津的去除效果良好,降解速度快,反应条件温和。0．5mg/L的腐殖酸,对阿特拉津的去除影响不大,腐殖酸浓度为1、2和5mg/L时,平均去除率分别为63．4％、50．7％和30．2％;碳酸氢钠的浓度为50和200mg/L时,去除率分别为88．1％和73．8％,说明水质对阿特拉津的去除影响较大。叔丁醇的浓度为5和20mg/L时,阿特拉津的去除率分别降低到44．7％和27．5％,去除率随自由基抑制剂叔丁醇增加而降低,说明H2O2/O3降解阿特拉津主要为该体系产生的羟基自由基的贡献。     

胶团强化超滤处理水中阿特拉津的研究

采用胶团强化超滤去除水中阿特拉津。考察了表面活性剂SDBS、pH值、操作压力、操作时间以及温度对阿特拉津去除效果的影响。结果表明,胶团强化超滤法能有效去除水中阿特拉津,最佳工艺条件为:采用分子量为5000 Dalton的聚砜中空纤维膜、SDBS浓度为8.00 mmol/L、压力为0.15 MPa、pH值为10、温度为25℃。在此条件下,初始浓度为10 mg/L的阿特拉津去除率为84.7%。     

一株类节杆菌协同还原六价铬和降解阿特拉津的研究

六价铬(Cr(Ⅵ))和阿特拉津复合污染在环境中普遍存在,给生态安全和人类健康带来严重危害.为了实现对Cr(Ⅵ)和阿特拉津复合污染的协同修复,本研究在复合污染场地筛选出一株同时具有阿特拉津降解能力和Cr(Ⅵ)还原能力的类节杆菌Paenarthrobacter sp. AT.在单一污染条件下,菌株AT可以在24 h内将初始浓度为400 mg·L^-1的阿特拉津完全降解,将初始浓度为10 mg·L^-1的Cr(VI)完全还原;同时,菌株还具有很强的阿特拉津和Cr(Ⅵ)耐受性.菌株AT被鉴定含有trz N、atz B和atz C阿特拉津降解功能基因,将阿特拉津降解为无毒终产物氰尿酸,同时生成乙胺和异丙胺两种代谢副产物,其中,乙胺在溶液中持续积累,而异丙胺则短暂积累再被降解.在复合污染条件下,菌株AT对初始浓度为200 mg·L^-1阿特拉津的降解率为100%,对初始浓度为10 mg·L^-1的Cr(Ⅵ)的还原率为44%.本研究证实了微生物可以利用有机污染物作为氮源实现对重金属的转化,为开发绿色低碳微生物修复技术提供...     

GA-g-PAMPS/AA/ST凝胶的制备及对亚甲基蓝吸附性能

采用微波辐射技术,通过接枝共聚反应制备了阿拉伯胶（GA）-g-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）/丙烯酸（AA）/海泡石黏土（ST）（GA-g-PAMPS/AA/ST）复合水凝胶,利用FTIR、XRD、SEM对复合水凝胶进行了表征,研究了水凝胶对水溶液中亚甲基蓝（MB）染料的吸附性能.结果显示：GA、ST和AA与AMPS发生了接枝共聚反应,形成具有均匀三维网络结构的复合水凝胶.0.025g水凝胶可以使体积为50mL、pH值为6.4、浓度为600mg/L的MB溶液的吸附量和吸附率分别达1146mg/g和95.5%,水凝胶具有较好的重复利用性能.Freundlich等温模型和准二级动力学模型能更好地描述吸附过程.热力学研究表明水凝胶对亚甲基蓝吸附是自发、吸热和不可逆的过程.该水凝胶可用作阳离子染料和阳离子型污染物的潜在候选生物质吸附剂.     

GA-g-PAMPS/AA/ST凝胶的制备及对亚甲基蓝吸附性能

采用微波辐射技术,通过接枝共聚反应制备了阿拉伯胶（GA）-g-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）/丙烯酸（AA）/海泡石黏土（ST）（GA-g-PAMPS/AA/ST）复合水凝胶,利用FTIR、XRD、SEM对复合水凝胶进行了表征,研究了水凝胶对水溶液中亚甲基蓝（MB）染料的吸附性能.结果显示：GA、ST和AA与AMPS发生了接枝共聚反应,形成具有均匀三维网络结构的复合水凝胶.0.025g水凝胶可以使体积为50mL、pH值为6.4、浓度为600mg/L的MB溶液的吸附量和吸附率分别达1146mg/g和95.5%,水凝胶具有较好的重复利用性能.Freundlich等温模型和准二级动力学模型能更好地描述吸附过程.热力学研究表明水凝胶对亚甲基蓝吸附是自发、吸热和不可逆的过程.该水凝胶可用作阳离子染料和阳离子型污染物的潜在候选生物质吸附剂.     

笼芯陶黑碳微珠去除模拟废水中铬

将笼芯陶黑碳微珠用于水溶液中铬的吸附去除,探讨了溶液初始pH、初始浓度、吸附温度、吸附时间、竹炭添加量对铬去除的影响,分析了铬去除的等温过程、动力学和热力学。结果表明:较低的溶液初始pH、较高的吸附温度、较长的吸附时间和较大的笼芯陶黑碳微珠添加量有利于铬的吸附去除;铬的去除更符合D-R模型和准二级动力学模型,其饱和吸附量可达到30.62 mg/g;铬去除过程的控速步骤为液膜扩散和颗粒内扩散联合控制,但以液膜扩散为主导;笼芯陶黑碳微珠对铬的去除是自发的、吸热的、以化学吸附为主的过程。     

酸化赤泥吸附环丙沙星的特征、机理及过程优化

为提高赤泥的资源化利用及抗生素有机废水的深度处理,以酸化赤泥为吸附剂、环丙沙星为目标污染物,研究了酸化赤泥吸附环丙沙星的条件、特征和机理.采用响应面法中Box-Behnken设计方法,以吸附温度、溶液pH值、环丙沙星初始浓度、酸化赤泥投加量为自变量,吸附量为响应值建立4因素3水平优化模型,确定了最佳吸附条件,并对吸附过程的动力学模型、等温线模型、热力学特性及吸附机理进行了研究.结果表明,溶液pH值、环丙沙星初始浓度、酸化赤泥投加量为影响吸附量的显著因素.酸化赤泥吸附环丙沙星的最佳条件为：温度45℃、pH=3.04、环丙沙星初始浓度29.20mg/L,酸化赤泥投加量3.40g/L,预测最大吸附量为7.30mg/g.酸化赤泥吸附环丙沙星的过程遵循伪二级反应动力学模型及Langmuir-Freundilich吸附等温线模型,经过拟合最大吸附量分别为7.90和7.35mg/g.根据Van Tehoff公式计算吸附热力学状态函数ΔG⁰为-82.13~-94.37kJ/mol、ΔS⁰为0.61J/（mol·K）、ΔH⁰为100.25KJ/mol,吸附为自发进行的吸热反应.FTIR表明环丙沙星分子中-COO与酸化赤泥的Al-O键发生络合反应,C=O与Fe-O键发生微弱的静电或内球面键合作用.研究表明,酸化赤泥是一种极具潜力的廉价吸附剂,可用于处理抗生素污染废水.     

Enhanced adsorption and colorimetric detection of tetracycline antibiotics by using functional phosphate/carbonate composite with nanoporous network coverage

This work presents efficient tetracycline (TC) antibiotics adsorption using a functional porous phosphate/carbonate composite (PCC). The PCC was fabricated by anion-exchange of phosphate on the surface of vaterite-phase calcium carbonate particle scaffolds. The PCC, having dense nanoporous network coverage with large surface area and pore volume, exhibited excellent TC adsorption in solution. Its adsorption isotherm fitted well to the Freundlich model, with a maximum adsorption capacity of 118.72 mg/g. The adsorption process was spontaneous, endothermic, and followed pseudo-second-order kinetics. From the XPS analysis, the hydrogen bonding and surface complexation were the key interactions in the process. In addition, a colorimetric TC detection method was developed considering its complexation with phosphate ions, originating from PCC dissolution, during adsorption. The method was used to detect TC in mg/L concentrations in water samples. Thus, the multifunctional PCC exhibited potential for use in TC removal and environmental remediation.     

壳聚糖/改性平菇复合吸附剂对Cr(VI)的吸附特性

以壳聚糖和经酒石酸改性的平菇粉末为材料,通过戊二醛进行交联反应,制得壳聚糖-改性平菇凝胶小球（CMPOD）复合生物吸附剂,用于水溶液中Cr（VI）的吸附去除.结果表明,在实验所测pH值（2~10）范围内,复合吸附剂对Cr（VI）的吸附量随着pH值上升而降低;随着Cr（VI）初始浓度或温度的提高,吸附剂对Cr（VI）的吸附量均相应增加,当Cr（VI）初始浓度为600mg/L,温度为50℃,Cr（VI）吸附量可达190mg/g以上;Cr（VI）的吸附符合准二级动力学方程及Freundlich等温吸附模型;热力学分析表明,吸附剂对Cr（VI）的吸附过程为自发的吸热反应.扫描电镜（SEM）分析显示,吸附剂具有发达的网状结构,吸附Cr（VI）后网状孔隙被填充,且能谱分析（EDS）出现明显的Cr（VI）吸收峰;傅立叶红外光谱分析（FTIR）表明,壳聚糖中的氨基成功引入复合吸附剂中,在Cr（VI）吸附中为主要作用官能团.     

油菜秸杆外壳对水溶液中六价铬的吸附作用

为探讨油菜秸秆外壳去除水溶液中重金属铬的可能性及其影响因素,并研究其吸附性能和吸附机制.采用Box-Behnken Design实验设计研究了水溶液中六价铬[Cr(VI)]初始浓度、pH值范围、油菜秸秆外壳添加量和吸附温度4个因素对油菜秸秆外壳去除溶液中Cr(VI)的影响作用;用吸附等温方程、吸附动力学方程与热力学方程分别探讨了油菜秸秆外壳去除水溶液中Cr(VI)的行为;采用红外光谱技术对油菜秸秆外壳吸附水溶液Cr(VI)前后进行表征,探讨其吸附机制.油菜秸秆外壳去除溶液中Cr(VI)的最佳条件组合为:在吸附时间为1440min时,Cr(VI)初始浓度为99.15mg/L、pH值为1.01、油菜秸秆外壳添加量为2.90g/L和吸附温度35.70℃,Cr(VI)去除率为91.97%;吸附等温线拟合,吸附Cr(VI)行为符合Freundlich方程,为优惠吸附;热力学研究表明:溶液中Cr(VI)吸附属吸热反应,且为自发吸附行为;吸附动力学显示:油菜秸秆外壳去除溶液Cr(VI)符合准二阶动力学方程,吸附过程中存在离子交换;红外光谱提示:吸附过程中,O—H、C—H、NH3+、N—H和C—O基团与Cr(VI) 络合吸附发挥了重要作用.油菜秸秆外壳能够有效吸附水溶液中的Cr(VI),pH值是最为重要的影响因素.     

改性沸石和铁粉的复合材料处理水中六价铬的研究

利用海藻酸盐的凝胶化将零价铁粉固定于改性沸石表面,制得复合材料,以期在保留改性沸石的吸附性的同时增加铁粉的还原性.复合材料的扫描电镜图片可以看出铁粉分散嵌于海藻酸钙薄层,同时海藻酸钙不会阻碍Cr(VI)与改性沸石的接触.实验考察材料去除水中Cr(VI)性能,结果表明:复合材料,改性沸石,铁粉的除Cr(VI)效率分别为:74.1%,38.4%,9.1%,这得益于改性沸石和铁粉相互的协同作用. 对反应后复合材料进行XPS检测,其表面含有Cr3+,Cr6+表明了材料吸附能力同时还具有还原性.并且对Cr(VI)去除的现象能用伪二级吸附动力学方程描述.平衡吸附量qe和反应速率常数k呈相反的变化趋势.铁粉含量为5.4%的材料性能较好:qe为0.96mg/g, k为0.011g/(mg×h);在Cr(VI)浓度为70mg/L时,上述铁含量的复合材料仍具有较高的处理性能,其qe和k分别为 1.29mg/g, 0.0094g/(mg×h).     

磁性壳聚糖的制备及处理亚甲基蓝废水

以戊二醛为交联剂,Fe₃O₄为磁核制备磁性壳聚糖,探究了其去除废水中亚甲基蓝的性能,以及吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学特征.结果表明,在磁性壳聚糖投加量为0.5g/L、pH=10、反应时间为60min的条件下,对亚甲基蓝的去除率和吸附容量分别达到97.6%和39.0mg/g,远高于天然壳聚糖的59.8%和23.9mg/g.磁性壳聚糖对亚甲基蓝的吸附过程符合准二级反应动力学方程（R²=0.99902）和Langmuir等温线方程（R²=0.99961）,吸附过程是热力学自发过程,吸附反应是放热反应.