pH对穗花狐尾藻吸附重金属镉的影响

运用沉水植物修复水体中低浓度重金属污染,研究不同pH条件下,沉水植物——穗花狐尾藻鲜样对重金属镉的吸附特征. 结果表明,pH对吸附结果影响较大,且在适宜的范围内,等温吸附均可用线性Langmuir模型和拓展Langmuir模型来描述. 当初始pH为3.0～7.0时,Langmuir模型的相关系数(R2)均可达0.954 7(n21)以上,但当初始pH为2.0时,穗花狐尾藻对重金属镉的吸附不符合Langmuir模型.当初始pH为3.0～6.0,初始ρ(镉)(即C₀)为16～72 mg/L时,分别有38%的Langmuir模型计算值,75%的拓展Langmuir模型计算值与实测值偏差小于10%,这表明穗花狐尾藻吸附重金属镉时,拓展Langmuir模型比Langmuir模型有更好的拟合效果. 总体来说,穗花狐尾藻对镉的吸附,最适宜的初始pH为5.0.      

穗花狐尾藻和金鱼藻对白洋淀水质影响的原位围隔试验

在白洋淀建成14个原位围隔(9 m2/个),分别按10、20和30株/m2的密度种植穗花狐尾藻、金鱼藻,研究不同密度穗花狐尾藻和金鱼藻在调控水体富营养化方面的效能与稳定性.结果表明:穗花狐尾藻和金鱼藻能有效控制浮游植物的生物量并改善水体SD(透明度),其中密度为10株/m2穗花狐尾藻(平均长度为83 cm,平均湿质量为37.1 g)和密度为20株/m2金鱼藻(平均长度为68 cm,平均湿质量为31.2 g)的围隔控制效果明显,水体中ρ(TN)和ρ(TP)都明显下降,SD增加,浮游植物多样性明显增加,水体营养状态指数(TSIM)明显下降;但高密度沉水植物可能造成水体ρ(Chla)和营养盐含量的反弹.研究证明,种植合理密度的穗花狐尾藻、金鱼藻有利于改善白洋淀水质.      

沉水植物轮叶黑藻和穗花狐尾藻对Cu2+的等温吸附特征

研究了沉水植物轮叶黑藻和穗花狐尾藻对Cu²⁺的吸附等温线,分别采用了线性和非线性2种方法拟合吸附等温线,并比较分析2种方法的拟合效果和适用性.结果表明:①在采用等温吸附模型比较和评价不同生物吸附剂的性能时,不能仅仅根据R²和χ²的大小进行拟合方程的适用性比较.为了获得更为真实可靠的拟合结果,在实践中可以利用线性和非线性方法分别进行拟合,而每一种拟合方法也要同时采用多种模型,在对多个拟合结果比较的基础上选择更符合实验数据的吸附模型;②在本实验中,沉水植物轮叶黑藻和穗花狐尾藻吸附Cu²⁺的行为更符合Langmuir模型,而Freundlich模型特别是其线性表达式的计算值与实验数据的误差较大;③沉水植物中粗纤维素占干物质的比重是影响其吸附容量的重要因素之一,其细胞壁上多糖的—OH和—CONH₂可能是吸附的活性中心;④根据Langmuir模型线性拟合参数q_m,轮叶黑藻、穗花狐尾藻对Cu²⁺的最大吸附量分别为21.55 mg/g和10.80mg/g,其吸附Cu²⁺的最大活性比表面积分别为3.23m²/g和1.62m²/g.     

干硝化好氧颗粒污泥对Pb2+的吸附特性与机理

硝化好氧颗粒污泥具有孔隙率高、比表面积大、沉淀性能好等特征,为考察其在重金属废水处理中的应用效果,以干硝化好氧颗粒污泥为吸附剂,研究其对水溶液中Pb2+的吸附特性及影响因素. 结果表明,Langmuir等温吸附方程可以很好地拟合干硝化好氧颗粒污泥对Pb2+的吸附过程,说明Pb2+在干硝化好氧颗粒上的吸附属于单分子层吸附,25 ℃下的饱和吸附容量为79.58 mg/g,R2为0.990 1. 吸附动力学分析结果表明,该动态吸附平衡过程遵循伪二级动力学方程,废水初始ρ(Pb2+)分别为20、40、60 mg/L时,R2分别为1.000 0、1.000 0、0.999 9,同时颗粒内扩散方程RC(关联系数,分别为30.706%、28.019%、24.188%)均低于50%,表明颗粒内扩散是控制Pb2+吸附速率的关键步骤. 红外扫描分析(FTIR)结果表明,吸附过程中Pb2+主要与干硝化好氧颗粒污泥表面的O—H、N—H、CO、CC、C—OH、C—O—C等基团发生了作用. 吸附前、后的pH_ZCP(零点电荷)由2.5升至3.1,说明Pb2+在干硝化好氧颗粒污泥上的吸附属于专性吸附,即发生了紧密层吸附. 研究显示,干硝化好氧颗粒污泥对Pb2+具有较好的吸附效果,吸附机制主要包括无机微沉淀、表面络合、内层络合反应和离子交换等.      

深海适冷菌Pseudoalteromonas sp.SM9913胞外多糖对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附性能研究

采用深海适冷菌Pseudoalteromonas sp. SM9913分泌的胞外多糖(EPS)分别对Pb2+和Cu2+进行吸附,研究了多糖用量、pH、吸附时间和共存离子对EPS吸附性能的影响及EPS对Pb2+和Cu2+的吸附热力学.结果表明,EPS对Pb2+和Cu2+的吸附量随EPS投加量的增加而减小.EPS对Pb2+和Cu2+的最佳吸附pH分别为4.5～5.5和4.5～6.0. EPS对Cu2+的吸附平衡时间为90 min,对Pb2+的吸附平衡时间则长达180 min.共存离子Ca2+、Mg2+、Na+、K+的加入均降低了EPS对Pb2+的吸附量,Ca2+、Mg2+的加入降低了EPS对Cu2+的吸附量,但低浓度的Na+和实验范围浓度的K+不仅没有降低反而增加了EPS对Cu2+的吸附量.Freundlich和Dubinin-Radushkevich方程均能较好地描述SM9913胞外多糖吸附Pb2+和Cu2+的热力学过程,由Dubinin-Radushkevich方程得到SM9913胞外多糖对Pb2+和Cu2+的最大吸附量分别为243.3 mg/g (10℃) 和36.7 mg/g (40℃).胞外多糖吸附金属离子前后的红外光谱分析表明,多聚糖中C-O-C、乙酰基和羟基是起主要吸附作用的官能团.     

纳米伊/蒙黏土对水体中重金属的吸附去除效果

为明确纳米伊/蒙黏土(下称伊/蒙黏土)作为修复材料在去除水体重金属方面的应用潜力,研究了伊/蒙黏土对水体中Ni2+、Cu2+和Cd2+的去除效果与吸附规律,并通过小麦水培试验分析伊/蒙黏土降低水体重金属在小麦地上部分的累积和缓解重金属对小麦的毒害效应等效果. 结果表明:伊/蒙黏土可以吸附去除水体中的Ni2+、Cu2+和Cd2+,当水体中ρ(Ni2+)、ρ(Cu2+)和ρ(Cd2+)分别为5、10、2 mg/L时,添加2%(以w计)的伊/蒙黏土对3种重金属的去除率均达到95%以上. 伊/蒙黏土对重金属的吸附等温线符合Langmuir方程,对Ni2+、Cu2+和Cd2+的理论最大吸附量分别为2.13、8.52和1.56 mg/g. 在培养液中添加2%伊/蒙黏土可降低小麦对Ni2+、Cu2+和Cd2+的累积富集,缓解重金属对小麦生长的毒害效应. 研究显示,纳米伊/蒙黏土可有效去除水体中的Ni2+、Cu2+和Cd2+,并缓解其对小麦的毒性,因此其在修复水体重金属污染、恢复水环境生态功能方面具有潜在的应用前景.      

巯基树脂的合成及对Hg2+的吸附特征

使用聚苯乙烯交联微球为前驱体,经一系列反应合成了一种苯环上含巯基的离子交换树脂(巯基树脂),研究了其对水中Hg2+的吸附特征. 巯基树脂的红外与元素分析结果表明,巯基官能团成功地嫁接到树脂表面,树脂中b(巯基)为2.89 mmol/g. pH对吸附的影响较大,当pH为1时,巯基树脂对Hg2+的吸附量很低,因此,可以用酸洗树脂使其再生. 当pH为2～7时,巯基树脂对Hg2+的吸附量相差不大. 巯基树脂对水中Hg2+的吸附等温线结果表明,温度的升高有利于吸附,吸附量高达14.500 mg/g,且符合Langmuir模型. Hg2+在巯基树脂上的吸附符合准二级动力学方程,对于初始ρ(Hg2+)为1 mg/L的溶液,吸附后最终ρ(Hg2+)可降到0.003 mg/L.      

Pb2+对城市污水处理厂污泥中苏云金芽孢杆菌发酵的影响

以城市污水处理厂污泥为培养基,研究了添加Pb2+对Bt(Bacillus thuringiensis,苏云金芽孢杆菌)生长和晶体蛋白合成的影响,同时分析了Bt发酵过程中有效态Pb含量(以ρ计)的变化,并采用FTIR(傅立叶红外光谱)和XPS(X射线光电子能谱),初步探讨了Pb2+在Bt表面的作用机制.结果表明:污泥培养基在支持Bt生长代谢和降低重金属有效态含量方面均优于商用培养基,当初始ρ(Pb2+)高达400 mg/L时,与未添加Pb2+相比,污泥培养基中Bt活菌数与晶体蛋白产量约分别下降48%和54%,而商用培养基中约分别下降82%和75%,证实了污泥作为Bt发酵培养基的可行性;Bt对Pb2+有较好的耐受性,当ρ(有效态Pb)在80 mg/L以下时,Bt生长代谢不会受到显著影响.光谱学分析表明,Bt对Pb2+有少量吸附,从而降低Bt发酵过程中Pb的生物有效性,吸附位点主要为羟基,部分C O和S O也参与了吸附反应.     

Zn2+和Cd2+对萼花臂尾轮虫种群增长的单一和联合毒性效应

为探究Zn2+和Cd2+对轮虫种群增长的单一和联合毒性效应,在不同温度(15、20和25 ℃)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)不同密度(0.5×106、1.0×106和2.0×106 mL-1)下,以萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)为受试生物,采用3 d种群累积培养方法,研究了不同 Zn2+污染处理组〔ρ(Zn2+)分别为0.315、0.630和1.260 mg/L〕、Cd2+污染处理组〔ρ(Cd2+)分别为0.073、0.145和0.289 mg/L〕、Zn2+-Cd2+复合污染处理组〔ρ(Zn2+)、ρ(Cd2+)分别为0.315、0.073 mg/L,0.630、0.145 mg/L和1.260、0.289 mg/L〕 对轮虫种群增长率和混交雌体百分率的影响. 结果表明:当藻密度为0.5×106和2.0×106 mL-1时,与对照组相比,随着温度上升,对轮虫种群增长率产生抑制作用的处理组数明显增加,高温(25 ℃)下,所有处理组均显著降低轮虫种群增长率. 15和20 ℃下,与较低、中等藻密度(0.5×106、1.0×106 mL-1)相比,较高藻密度(2.0×106 mL-1)下轮虫种群受到毒性影响的处理组数明显减少;25 ℃下,各处理组轮虫种群增长率均随藻密度的升高而增加. 在温度为15和20 ℃、藻密度为0.5×106 mL-1条件下,Zn2+-Cd2+复合污染处理〔当ρ(Zn2+)、ρ(Cd2+)分别为1.260、0.289 mg/L时〕的轮虫种群增长率明显低于ρ(Zn2+)为1.260 mg/L和ρ(Cd2+)为0.289 mg/L时的轮虫种群增长率;温度为25 ℃、藻密度为2.0×106 mL-1条件下,Zn2+-Cd2+复合污染处理〔当ρ(Zn2+)、ρ(Cd2+)分别为0.630、0.145 mg/L时〕的轮虫种群增长率明显低于ρ(Zn2+)为0.630 mg/L和ρ(Cd2+)为0.145 mg/L时的轮虫种群增长率. 研究显示,温度、藻密度和重金属质量浓度之间的交互作用对轮虫种群增长率的影响大于其对混交雌体百分率的影响,随着温度的升高和藻密度的降低,Zn2+、Cd2+对轮虫的单一和联合毒性效应增加.      

不同氮、磷浓度对穗花狐尾藻生长及酚类物质含量的影响

为揭示解营养物质对穗花狐尾藻生长及其体内酚类物质的影响,研究了不同氮、磷浓度下穗花狐尾藻体内可溶性糖、可溶性蛋白和总酚含量的变化及与酚类代谢相关酶——苯丙氨酸裂解酶(Pheny lalanine ammonia-lyase,PAL)的活性.结果表明,不同氮、磷条件下,穗花狐尾藻顶端组织中可溶性蛋白含量没有明显变化,低氮、低磷水平下顶端组织中可溶性糖含量分别为50.91、38.25mg.g-1(以干重计),均高于对照组,表明穗花狐尾藻体内可溶性糖对氮、磷胁迫的响应较可溶性蛋白敏感.不同氮浓度(0.875、7.0、56.0mg.L-1)和磷浓度(0.194、1.55、12.4mg.L-1)下,穗花狐尾藻顶端组织中总酚含量分别为44.74、24.42、29.73mg.g-1和37.77、30.60、36.05mg.g-1(以干重计),对应PAL酶活性的变化趋势与酚类物质变化趋势一致,而生物量增长率与酚类物质变化趋势相反,即过高和过低的氮、磷胁迫均会导致穗花狐尾藻生物量增长率的降低及体内酚类物质含量的升高.     

固定化真菌对铅离子生物吸附的研究

采用多种固定化材料包埋枝孢霉属(Cladosporium sp.),结果表明:以一定比例混合的海藻酸钠-明胶包埋的枝孢霉小球对Pb2+具有最佳吸附效果。通过正交试验确定了固定化最优操作条件,最优条件为:菌量为10g/L,包埋剂量为1.5∶1.5,CaCl2浓度为4%,钙化时间为4h。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:平衡吸附的时间为3h左右,最适pH为4.0,在15℃~45℃的温度范围内,吸附量有缓慢增加,在一定的浓度范围(30~700mg/L)内,生物吸附随浓度的增加而增加,生物吸附过程较好地符合Langmuir模型。     

竞争干扰对轮叶黑藻吸附Pb(Ⅱ)的影响

沉水植物处理低浓度重金属废水是一项清洁和廉价的技术.主要研究了不同初始浓度和pH条件下,轮叶黑藻鲜样在单一、二元和三元金属离子体系中对铅离子的生物吸附特征.在单一金属离子体系中,不同pH值条件下的实验结果表明,pH值在2.0～6.0间变化时,轮叶黑藻对铅的吸附能力随pH值升高而增强,当初始铅浓度为250 mg/L和pH...     

Equilibrium and kinetics of copper(Ⅱ) biosorption by Myriophyllum spicatum L.

The potential use of Myriophyllum spicatum L. biomass as a biosorbent for the removal of copper(Ⅱ) from aqueous solution was investigated in laboratory condition. The sorption experiments were undertaken to obtain copper (Ⅱ) biosorption properties of M.spicatum L., i.e. equilibrium time, the maximum capacity, and rate constants. Copper(Ⅱ) biosorption was fast and equilibrium was attaine1 within 35 min at initial copper(Ⅱ) concentration of 6 mg/L. Different isotherm models including the Langmuir, Freundlich, Temkin and Redlich-Peterson model, were used to investigate the sorption capacity and isotherm. These models showed an excellent match with the experimental data except for the Freundlich model. According to the Langmuir coefficients, the maximum sorption capacity of copper onto M. spicatum L. was 10.80 mg/g. The kinetics of copper(Ⅱ) sorption was also analysed and rate constants were derived. It was found that the overall sorption process was best described by the pseudo second-order equation, and that intraparticle diffusion was not the rate determining step. The results of this study showed that M. spicatum L. can be considered as useful vehicles for the removal and recovery of copper(Ⅱ) from aqueous solutions.     

Equilibrium and kinetics of copper(Ⅱ) biosorption by Myriophyllum spicatum L.

The potential use of Myriophyllum spicatum L. biomass as a biosorbent for the removal of copper（ Ⅱ ） from aqueous solution was investigated in laboratory condition. The sorption experiments were undertaken to obtain copper（ Ⅱ ） biosorption properties of M. spicatum L., i.e. equilibrium time, the maximum capacity, and rate constants. Copper（ Ⅱ ） biosorption was fast and equilibrium was attained within 35 min at initial copper（ Ⅱ ） concentration of 6 mg/L. Different isotherm models including the Langmuir, Freundlich, Temkin and Redlich-Peterson model, were used to investigate the sorption capacity and isotherm. These models showed an excellent match with the experimental data except for the Freundlich model. According to the Langmuir coefficients, the maximum sorption capacity of copper onto M. spicatum L. was 10.80 mg/g. The kinetics of copper（ Ⅱ ） sorption was also analysed and rate constants were derived. It was found that the overall sorption process was best described by the pseudo second-order equation, and that intraparticle diffusion was not the rate determining step. The results of this study showed that M. spicatum L. can be considered as useful vehicles for the removal and recovery of copper（ Ⅱ ） from aqueous solutions.     

Sphaerotilus natans对Zn~(2+)吸附的研究

以球衣菌作为生物吸附剂,研究了球衣菌对Zn2+吸附过程中的影响因素,包括吸附时间,pH,菌龄等。结果表明:Zn2+浓度为1.0mg/L,菌体浓度为0.5g/L,菌龄32h,pH7.0,吸附时间30min时,吸附的效果最好,吸附率达到77.2%,吸附量为3.86mg/g。吸附作用是一个快速的过程,30min就基本达到平衡。     

稻秸对Pb2+的吸附特性

为探讨稻秸对废水中Pb2+的吸附特性,通过静态试验研究了吸附时间、离子浓度、吸附剂用量、初始pH和温度对稻秸吸附Pb2+的影响,并分析了其吸附动力学、等温吸附平衡及热力学特征.结果表明:稻秸吸附Pb2+的过程进行得很快,60 min时去除率达到85.64%,其吸附动力学过程以准二级动力学方程拟合效果最好;吸附等温线符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,其中以Freundlich模型为最优,与吸附强度有关的常数在2～10之间,吸附容易发生,而使用Langmuir模型拟合最大吸附量的理论值可达13.67 mg/g;随着稻秸投加量的增加,Pb2+的去除率逐渐增加,单位吸附量逐渐减小;溶液初始pH对稻秸吸附Pb2+的影响较大,pH在4～6时去除率可达92%以上;稻秸对Pb2+的吸附受温度影响较小,吸附过程具有自发性、放热性和熵增特性.     

细菌X07吸附Cr(Ⅵ)的研究

从不同来源的样品中分离出一株吸附Cr(Ⅵ)较强的菌株X07,经鉴定为蜡状芽孢杆菌(Bacillus.cereus)。通过吸附实验探讨了X07死菌体对Cr(Ⅵ)的吸附特性,结果表明,X07死菌体吸附Cr(Ⅵ)的最适pH值为6.0;其吸附Cr(Ⅵ)是一个快速、非温度依赖过程,吸附50min达到饱和,在最初的5min内,吸附量达到最大吸附量的76.8%;菌体浓度的增加有利于对Cr(Ⅵ)的吸附:其吸附等温线符合Langmuir和Freundlich吸附模型,在试验的条件下,对Cr(Ⅵ)的饱和吸附容量为146.9mg/g干菌体。