产朊假丝酵母生物吸附Cu2+影响因素及吸附机理的研究

选取产朊假丝酵母作为生物吸附材料,在确立Cu2 最佳吸附条件的基础上,通过细胞内pH值荧光探测剂测定酵母吸附重金属前后的pH值变化,以及运用phengreen细胞内外重金属荧光探测剂进行重金属分布定位,对酵母生物吸附的机理进行了初步的探讨.实验结果表明,最佳吸附条件为PH 4.49～5.04,[酵母]:[Cu2 ]为60:1;酵母细胞内pH值随吸附时间的增加而有所升高,并由酸性变为弱碱性,与此同时酵母死亡率也随吸附时间的增加而迅速增加;生物吸附主要集中在细胞壁的结合位点上,在细胞内部基本没有;生物吸附过程分为2个步骤,首先是一个快速过程,然后是一个慢速过程,但吸附中出现的慢速过程并不一定代表重金属由细胞外进入细胞内.     

给水厂污泥颗粒制备及对铜离子的吸附行为

将给水厂污泥和粘土以质量比1：2制备了一种新型污泥颗粒,考察其对溶液中铜离子的吸附行为.结果发现,污泥颗粒对水中铜离子具有良好的吸附效果,对铜的吸附量随时间增加而增大,180min时可达最大吸附量的85%左右,吸附过程符合准二级吸附动力学方程;Langmuir等温吸附方程式可较好拟合不同温度时的吸附数据,且温度越高,平衡吸附量越大.多种重金属离子共存时,污泥颗粒仍优先吸附铜离子.pH值可显著影响污泥颗粒对铜离子的吸附,pH<5时,污泥颗粒对铜离子的吸附去除率随pH值升高而增大,pH=5时吸附去除效果最好.采用扫描电镜、红外光谱等对吸附铜离子前后的污泥颗粒进行表征,发现污泥颗粒表面粗糙、孔隙发达,含丰富表面基团,能够通过静电吸引、羟基取代和表面络合吸附铜离子.     

Immobilization study of biosorption of heavy metal ions onto activated sludge

Activated sludge was immobilized into Ca-alginate beads via entrapment, and biosorption of three heavy metal ions, copper(Ⅱ), zinc(Ⅱ), and chromimum(Ⅱ), from aqueous solution in the concentration range of 10-100 mg/L was studied by using both entrapped activated sludge and inactivated free biomass at pH≤5. A biphasic metal adsorption pattern was observed in all immobilized biomass experiments. The biosorption of metal ions by the biosorbents increased with the initial concentration increased in the medium. The adsorption rate of immobilized pre-treated activated sludge(PAS) was much lower than that of free PAS due to the increase in mass transfer resistance resulting from the polymeric matrix. Biosorption equilibrium of beads was established in about 20 h and the adsorbed heavy metal ions did not change further with time. No significant effect of temperature was observed in the test for free biomass while immobilized PAS appeared to be strong temperature dependent in the test range of 10 and 40℃.Besides, the content of activated sludge in the calcium alginate bead has an influence on the uptake of heavy metals. The sorption equilibrium was well modeled by Langmuir isotherm, implying monomolecular adsorption mechanism. Carboxyl group in cell wall played an important role in surface adsorption of heavy metal ions on PAS.     

大肠杆菌IscA膜表面表达菌株在吸附水体重金属中的应用

为构建一种能够高效、同时吸附水中多种重金属离子的大肠杆菌,利用融合蛋白表达技术,首先将大肠杆菌前脂蛋白信号肽Lpp、膜蛋白OmpA的N端部分氨基酸和铁硫簇组装蛋白IscA的编码基因序列进行融合,构建pET-Lpp-OmpA-IscA表达载体,将此载体导入大肠杆菌BL21菌株.在IPTG诱导下,IscA蛋白可表达于细胞膜表面.然后对IscA膜表面表达菌株对重金属的吸附能力进行评估,包括测定最大吸附容量、绘制吸附浓度依赖曲线和时间依赖曲线,以及对菌株清除工业污水中重金属的性能进行初步探索.研究结果表明,与本底对照菌株相比,IscA蛋白在细胞膜表面表达能够使菌株对水中的Cu~(2+)、Ni~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)、As~(3+)、Co~(2+)、Hg~(2+)这7种重金属的吸附能力提高2～5倍不等,并且在pH为6～8范围内保持其吸附能力基本不变.此菌株能够在30 min内将各种重金属溶液中超标5倍的金属含量降低至最大允许排放浓度以下,并且对吸附的重金属具有不同程度的回收能力和菌株再生能力.此外,该菌株能够同时吸附工业污水中的多种重金属,有效降低各种重金属含量.因此,利用膜表面表达技术对大肠杆菌进行改造,成功提高了大肠杆菌对多种重金属的吸附能力,为利用微生物治理环境重金属污染提供了良好的应用前景.     

活化赤泥去除猪场废水生化处理出水中的磷和重金属

以铝矿工业废渣赤泥为原材料,采用焙烧活化方法进行活化处理,并将其用于畜禽废水生化处理出水中磷和重金属的吸附去除.同时,研究考察了吸附剂除磷、除重金属的能力以及投加量、pH值和反应时间对去除效果的影响.结果表明,赤泥和活化赤泥对磷、铜、锌、砷吸附规律符合Langmuir吸附等温方程;焙烧改性后,赤泥对磷、铜、锌、砷的去除能力显著提高,900℃焙烧活化饱和吸附量可分别由46.26、18.18 、15.45、18.83 mg·g-1提高至149.00、65.17、99.20、27.51 mg·g-1;pH显著影响除磷、除重金属的效果,高pH条件有利于磷、铜、锌、砷的去除;赤泥和活化赤泥除磷、铜、锌、砷的作用机理包含金属氧化物表面的表面络合作用机理,其对砷和磷的去除机理还包括共沉淀作用.     

微生物吸附剂对重金属的吸附特性

从活性污泥中分离得到5株菌,检验了它们对重金属离子的吸附能力,其中类产碱假单胞菌(Pseudomonas pseudoalcaligenes)和藤黄微球菌(Micrococcus luteus)GC subgroup B对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)离子吸附能力最强.考察了Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)离子分别在这2种菌体上的吸附特性研究表明,Langmuir型吸附模式能很好地描述Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)离子在这2种菌体上的吸附实验数据,其线形回归系数高达0.99,溶液pH值是影响吸附的最主要因素,pH=5～6是吸附Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)离子的适宜条件.吸附动力学实验研究表明,菌体对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)离子的吸附可以分为迅速的细胞表面结合和缓慢的向细胞内的传输,稀HNO₃和H₂SO₄是Cu(Ⅱ)离子从Micrococcus luteus GC subgroup B菌体上有效的洗脱剂.     

磁性纳米复合吸附剂PFM对铜的吸附性能与吸附机理研究

制备了磁性纳米复合吸附剂PAM@Fe₃O₄/MnO₂(PFM),用于含铜废水的吸附实验研究,考察了吸附剂投加量、重金属溶液初始浓度、吸附时间等因素对吸附效果的影响。实验结果表明:磁性纳米复合吸附剂PFM可有效去除水中的铜离子,在Cu2+浓度为50 mg/L,pH为6.0,吸附剂量为1.6 g/L的条件下,在400 min达到吸附平衡,吸附容量可达到30.29 mg/g,Cu2+去除率可达到97%。吸附-再生循环实验证实PFM具有良好的再生性能,在去除Cu2+方面具有很好的实际应用前景。VSM分析表明:纳米PFM具备超顺磁性和铁磁性的优势;PFM的XRD图谱显示,PAM附着于纳米Fe₃O₄/MnO₂表面,增强了其与溶液中金属离子接触的表面积,有利于对金属离子的吸附;在纳米PFM吸附剂的FTIR中出现PAM中的酰胺键,印证了Fe₃O₄/MnO₂与PAM成功制备为磁性纳米复合吸附剂PFM。     

有机物对重金属在粘土中吸附行为的影响

实验选用填埋场垃圾降解过程中“产酸阶段”和“产甲烷阶段”产生的己酸和腐殖酸及重金属 Cd、Pb、Ni、Zn和 Mn为研究对象 ,研究有机物存在对粘土吸附重金属的影响 .结果表明 :粘土对纯重金属的吸附随着溶液 p H值升高而增强 ;对己酸的吸附随着溶液 p H值升高而增强 ,对腐殖酸的吸附随着溶液 p H值升高而减弱 .当溶液中己酸和重金属共存时 ,由于竞争吸附使得粘土对重金属的吸附能力普遍有较小幅度的下降 ;当溶液中存在腐殖酸和重金属共存时 ,粘土对重金属的吸附能力增强 ,主要是由于酸性条件下富里酸发生解离后与重金属络合 ,其络合物与粘土颗粒有一定的结合能力 ,增强了粘土对重金属的吸附能力 .     

Facile one-step synthesis of functionalized biochar from sustainable prolifera-green-tide source for enhanced adsorption of copper ions

The use of biochars formed by hydrothermal carbonization for the treatment of contaminated water has been greatly limited,due to their poorly developed porosity and low content of surface functional groups.Also,the most common modification routes inevitably require post-treatment processes,which are time-consuming and energy-wasting.Hence,the objective of this research was to produce a cost-effective biochar with improved performance for the treatment of heavy metal pollution through a facile one-step hydrothermal carbonization process coupled with ammonium phosphate,thiocarbamide,ammonium chloride or urea,without any posttreatment.The effects of various operational parameters,including type of modification reagent,time and temperature of hydrothermal treatment,and ratio of modification reagent to precursor during impregnation,on the copper ion adsorption were examined.The adsorption data fit the Langmuir adsorption isotherm model quite well.The maximum adsorption capacities(mg/g) of the biochars towards copper ions followed the order of 40-8 h-1.0-APBC(95.24) 140-8 h-0-BC(12.52) 140-8 h-1.0-TUBC(12.08) 140-8 h-1.0-ACBC(7.440) 140-8 h-1.0-URBC(5.277).The results indicated that biochars modified with ammonium phosphate displayed excellent adsorption performance toward copper ions,which was 7.6-fold higher than that of the pristine biochar.EDX and FT-IR analyses before and after adsorption demonstrated that the main removal mechanism involved complexation between the phosphate groups on the surface of the modified biochars and copper ions.     

水化学条件对海泡石吸附重金属镍(Ni2+)离子的影响及其机制研究

本论文用静态实验法研究了重金属镍(Ni2+)离子在海泡石上的吸附行为和机理,考察了平衡时间、pH值、离子强度、腐殖酸、背景电解质阴、阳离子等水化学条件对吸附作用的影响.结果发现:Ni(Ⅱ)在海泡石上的吸附在很短的时间里就可以达到平衡.Ni(Ⅱ)在海泡石上的吸附受体系pH值和离子强度影响很大,在酸性条件下,主要吸附机理是外层络合和离子交换,而在碱性条件下,主要的吸附机理是内层络合.背景电解质阴、阳离子对Ni(Ⅱ)在海泡石上的吸附有一定的促进或抑制作用.在低pH值下,腐殖酸在海泡石上吸附后形成了新的表面络合物而增强Ni(Ⅱ)的吸附,而在高pH值的条件下,腐殖酸存在于吸附体系时,Ni(Ⅱ)的吸附量明显小于Ni(Ⅱ)/海泡石吸附体系.本为的研究结果为环境中重金属离子和放射性核素的危害评估和有效治理提供了很好的参考.     

铜改性MIL-101吸附溶液中碘离子研究

目的提升MIL-101对溶液中放射性碘离子的吸附性能。方法开展铜掺杂改性MIL-101研究。利用SEM,XRD和比表面与孔径分析仪等表征方法对改性前后的材料进行物理性能分析,并考察不同Cu掺杂量、吸附时间和初始碘离子浓度对吸附效果的影响。结果铜改性后吸附率明显增加,掺杂20%的铜时,材料的比表面积最大,吸附效果最佳;吸附速率随时间增大而降低,而吸附率随初始浓度减小而增大。结论铜改性后的MIL-101对溶液中碘离子有更好的吸附效果,其吸附速率和吸附量都有明显的优势。     

不同生长期的Pseudomonas putida 5-x细胞对工业废水中Cu~(2+)的吸附

研究了不同生长阶段的Cu2 + 吸附细菌Pseudomonasputida 5 x对Cu2 + 的吸附容量 .结果表明在低硫培养基中 ,当P putida 5 x细胞生长刚进入对数生长期时 ,单位细胞对Cu2 + 的吸附溶量最低 .而当生长进入稳定生长期的后期或死亡期的早期时 ,单位细胞对Cu2 + 的吸附量最大 .实验结果还表明 ,高浓度的Cu2 + 对对数期细胞的吸附能力有一定的抑制 ,而对死亡期的细胞影响较小 .早期研究已证明细胞对重金属离子的吸附和细胞表面某些对重金属离子具有亲和性的功能基团 (如某些膜蛋白及羰基化合物 )有关 .利用透视电子显微镜观察了不同生长阶段的细胞表面结构及对铜离子的吸附效果 ,发现生长后期细胞表面吸附有较多的Cu2 + ,这表明生长后期的细胞表面可能含有较多的这类功能基团     

微米级聚苯乙烯对铜的吸附特性

以铜为目标污染物,系统地研究了微米级聚苯乙烯（PS）微塑料对溶液中铜离子的吸附能力.测定了吸附时间、铜离子浓度、PS浓度、粒径以及共存离子对吸附量的影响.结果表明：0.5μm PS比6.0μm PS吸附能力强,饱和吸附量分别达到（0.1638±0.0204）和（0.1091±0.0133）mg/mg;吸附在720min后达到平衡,吸附动力学可用伪二级动力学模型和Elovich模型较好地拟合（R²分别为0.929、0.904和0.866、0.885）;吸附等温线可用Freundlich模型和Langmuir模型很好地拟合（R²分别为0.974、0.976和0.966、0.977）.此外,随铜离子浓度的增加,PS吸附量增加,但吸附速率减小;而随PS浓度的增加,吸附量减小,吸附速率增加;当溶液中存在其他离子时,PS对铜的吸附量增加.本文中微米级PS对铜的吸附行为研究结果,可为深入探究海洋中微塑料吸附铜的环境行为及其对污染物迁移的影响提供理论基础.     

活性炭吸附法去除废水中重金属的研究进展

总结了活性炭吸附法去除废水中重金属的机理和规律进行了,其吸附机理有离子交换、络合、化学吸附等,吸附平衡模式除了有Langmuir模式和Freundlich模式之外,还有表面络合模式;分析了pH、溶液的离子强度和初始浓度对单组分溶液吸附去除率的影响;论述了多个金属离子共存时活性炭对金属离子的吸附影响以及金属离子与有机物共存时活性炭对金属离子的吸附影响;最后展望了活性炭在重金属废水处理中的应用前景,提出了一些建议。     

活性炭纤维对水中重金属离子的吸附研究

以活性炭纤维作为去除水中镉、镍、铜三种重金属离子的吸附剂，考察了震荡时间、水样pH对吸附效果的影响。测定了三种离子的吸附等温线，采用Langmuir和Freundich模式对吸附平衡实验数据作了线性模拟。对吸附规律进行了探讨。结果表明，吸附效率随着震荡时间的延长pH的增大而升高。三种重金属离子在活性炭纤维上的吸附可用Langmuir和Freundich模式较好地描述。吸附形式呈单分子层且易于进行。结果表明，活性炭纤维对水中三种重金属离子的吸附特性良好，且吸附剂易于再生，可作为去除水中离子态重金属的优良吸附剂。     

改性粉煤灰处理废水中Cu2＋的研究

以粉煤灰为主要原料,经水浸、酸浸、碱浸后,掺入少量的改性剂,煅烧,老化,晶化,活化后制备成新型的吸附材料,用其处理模拟工业废水中的某些重金属离子铜。结果表明,该吸附材料具有较强的吸附能力。对铜去除率较高。     

酵母菌-活性污泥法吸附处理含铬电镀废水的性能

研究了解脂假丝酵母(Candida lipolytica 1977)、产朊假丝酵母(Candida utilis 1225)和活性污泥处理含铬电镀废水的吸附与还原性能.结果表明,解脂假丝酵母对废水的pH适应范围广.当pH=3.2～6.0时,25g/L菌体对电镀废水中30.2 mg/L总铬的去除率达85.0%;对27.7mg/L Cr⁶⁺的还原率高达100%.2株酵母协同处理电镀废水,可以有效的提高铬的生物吸附效率,对30.2 mg/L 总铬的去除率达91.1%.曝气生物吸附法研究结果表明,该法是本研究中处理含铬电镀废水最有效的方法.10g/L酵母菌,5g/L活性污泥处理50.3mg/L 总铬、46.2mg/L Cr⁶⁺水样8h后,去除率达93.8%;而当污泥浓度为10g/L时,去除率高达99.5%.     

酵母菌对Cr(Ⅵ)的生物吸附作用

研究了啤酒酵母对 Cr( )的吸附作用。当 p H=2时吸附效果最好 ,振荡 30 min吸附基本可达平衡。常见离子Na+、Ca2 +、Mg2 +、Cl-等对吸附影响不大。在一定浓度范围酵母菌对 Cr( )的吸附符合 Freundlich和 Langmuin等温吸附模型。随酵母菌和 Cr( )接触时间的增加 ,Cr( )被还原为 Cr( )。     

两种碳酸系Fe-LDHs负载改性沸石对Cd(Ⅱ)吸附特性对比研究

为提升以沸石为代表的天然吸附材料对重金属污染物吸附效果,并将新型功能材料层状双金属氢氧化物（layered double hydroxides,LDHs）有效应用于实际工程,采用水浴-共沉淀法制备两种Fe系碳酸型LDHs即时负载于沸石填料表面,利用场发射扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）对改性前后的沸石表面形态、化学成分和晶体结构进行表征;通过等温吸附及解吸附、吸附动力学、吸附热力学、竞争离子吸附和不同pH吸附试验,对比原始及改性沸石对Cd（Ⅱ）的吸附效果及其作用机理.结果表明:①改性沸石对Cd（Ⅱ）的吸附过程更符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型.②相较于原始沸石,两种改性沸石对Cd（Ⅱ）的吸附性能明显提升,且MgFe-LDHs负载改性沸石理论最大饱和吸附容量更高.③沸石改性后对Cd（Ⅱ）的吸附由放热过程变为吸热过程.④吸附时间、竞争离子及pH对沸石吸附Cd（Ⅱ）的效果产生不同程度的影响.研究显示,MgFe-LDHs负载改性沸石最大饱和吸附容量显著提升,吸附能力更强,且在不同条件下均表现出优良的吸附特性,具有作为高效除镉填料的潜力.      

改性柚皮粉对水中Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附

基于柚皮中富含纤维素、木质素、多糖等可与重金属发生络合、螯合作用的物质,将农林及生活废弃物柚子皮作为重金属离子的吸附剂。采用经NaOH改性的柚皮粉吸附水中Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)。考察了pH、吸附时间、改性柚皮粉用量以及Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)初始浓度等因素对吸附的影响,测定了吸附等温线,对等温吸附规律及动力学进行了探讨。结果表明,pH、吸附时间、改性柚皮粉用量、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)初始浓度等因素对吸附效果均有影响。吸附Cu(Ⅱ)的适宜条件为:pH5.4～5.5,吸附时间10min,改性柚皮粉用量0.2g/100mL,Cu(Ⅱ)初始浓度20～80mg/L。在该条件下,Cu(Ⅱ)去除率达95%以上。吸附Zn(Ⅱ)的适宜条件为:pH5.5～5.6,吸附时间60min,改性柚皮粉用量0.4g/100mL,Zn(Ⅱ)初始浓度小于80mg/L。在该条件下,Zn(Ⅱ)去除率达90%以上。等温吸附规律可用Freundlich和Langmuir模式较好地描述,吸附呈单分层形式,吸附性能良好。吸附动力学规律符合准一级、准二级和Elovich动力学模型。