烷基多糖苷季铵盐改性粘土治理赤潮研究

研究了新型表面活性剂烷基多糖苷季铵盐在2种粘土高岭土和膨润土上的吸附行为,发现其在2种粘土上的吸附符合Langmuir吸附等温线,并且吸附速率很快,在1～2min之内就能够达到吸附平衡,经红外分析发现其可以对粘土进行有效改性.在此基础上,还研究了烷基多糖苷季铵盐对东海原甲藻、强壮前沟藻、锥状斯氏藻生长的影响以及2种有机改性粘土对赤潮藻的去除情况和絮凝动力学.结果表明,烷基多糖苷季铵盐用量分别为0～0.4 mg/L、0～0.5 mg/L、0～0.8 mg/L时,对上述3种藻的生长只是抑制作用;当浓度为0.6～1.2 mg/L、0.75～1.5 mg/L、1.2～2.4 mg/L时,就会阻碍上述3种藻的生长,并且3d之后能够使其几乎全部死亡.用其改性粘土后,在与原土相同的用量条件下可将对赤潮藻的去除率从20%左右提高到90%以上,大大降低了有效去除赤潮藻的粘土用量.其沉降动力学研究表明,粘土的种类、用量以及改性剂的用量都是影响体系沉降速率的重要因素,在实际应用中可以根据不同的情况而改变其中的某个因素以达到提高沉降速率的效果.     

有机改性蒙脱土去除球形棕囊藻赤潮研究

采用离子交换法制备出一种稳定的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性蒙脱土,考察了其对球形棕囊藻(Phaeocystis globosa Scherffel)赤潮的杀灭控制作用和絮凝沉降动力学。结果表明,当藻细胞起始密度为1.1×106/mL、改性粘土用量为14 mg/L时,作用48 h后对球形棕囊藻的除藻率为87%;用量为22 mg/L时的除藻率可达91%,而当藻细胞起始密度增大为6.3×106/mL时,同等用量和时间条件下,除藻率分别为62%、73%,呈现出明显的剂量-效应关系,除藻率受藻细胞起始密度影响较大。絮凝沉降实验发现,10 mg/L的改性粘土在60 m in时的沉降率即可达到80%,表明改性粘土对球形棕囊藻有较强的沉降作用及较快的沉降速率。     

吉米奇表面活性剂改性粘土治理赤潮研究

为了证明吉米奇类表面活性剂三烷基聚氧乙烯基三季铵盐（TPQAC）对粘土改性的有效性,利用UV-1100紫外可见分光光度计对其在2种粘土高岭土和膨润土上的吸附行为进行了研究,发现其在2 min内基本可以达到吸附平衡,吸附模式较好的符合双表面Langmuir吸附等温线,吸附量大,经红外分析发现其可以对粘土进行有效改性.作为一种改性粘土在用于赤潮治理之前,有必要对改性剂本身对赤潮藻的灭杀作用以及改性粘土对赤潮藻的去除效果进行研究,为此选择了3种常见的赤潮藻进行了灭杀实验,并对不同比例的改性粘土对赤潮藻的去除情况进行了比较,结果表明,TPQAC用量在2 mg/L时24 h内几乎可以100%的灭杀赤潮藻,粘土与改性剂比例为14左右时对赤潮藻的去除效果最好.同时为了弄清TPQAC在治理赤潮的实际应用中对养殖生物可能造成的危害,选用了黑褐新糠虾为代表性养殖生物,对其48 h急性毒性情况进行了研究,并且室内模拟研究了改性粘土在去除赤潮藻的过程中可能对养殖生物造成的影响,实验发现粘土改性剂对黑褐新糠虾48 h半致死浓度为16.7 mg/L,改性粘土在去除赤潮藻的同时没有对养殖生物造成明显的毒害作用.     

改性粘土去除赤潮生物及其对养殖生物的影响

研究了阳离子表面活性剂(HDTMA)对东海原甲藻的去除效果及其对日本对虾幼体的急性毒性作用,并利用该表面活性剂对天然粘土进行了有机改性.实验发现,HDTMA对东海原甲藻有较强的灭杀效果,添加粘土能显著降低HDTMA对对虾幼体的毒性效应.室内模拟实验表明,有机改性土用量为0.03g/L时对东海原甲藻的去除率为100%;对赤潮异弯藻有效抑制时的有机改性土用量为0.09g/L.同时结果显示,在有效去除东海原甲藻和赤潮异弯藻的剂量下,有机改性土对水体中的对虾幼体的存活没有明显影响,存活率为100%.在室内实验的基础上,于2003年4～5月在我国东海海域赤潮多发区进行了船基围隔试验,比较了各种粘土的除藻效果.初步结果表明,与未经处理的原土相比较,无机改性土复合体系和有机改性土都能有效地去除东海原甲藻赤潮.     

有机改性粘土去除赤潮生物的机制研究

研究了季铵化合物改性粘土的制备条件对其去除赤潮藻效果的影响,探讨了该粘土体系高效除藻的机制.实验表明,十六烷基三甲基铵(HDTMA)可以有效地提高粘土的絮凝能力,同时HDTMA改性粘土中含有亚稳态HDTMA,增加了该改性粘土对赤潮生物的灭杀能力.改性粘土去除赤潮藻的能力与所吸附季铵化合物的杀藻能力、吸附量正相关,当老化时间延长、吸附季铵化合物稳定性增强时改性粘土除藻能力大大降低.结构不同的粘土对于吸附HDTMA的稳定化产生的空间阻力不同,在吸附量相同的情况下3层结构的蒙脱土中会有更多的亚稳态HDTMA产生;由于同离子效应,反应介质中高价金属阳离子的存在提高了亚稳态HDTMA的量,因此相应的改性粘土具有更高的赤潮藻去除能力.在60℃条件下吸附的HDTMA会更有效地占据粘土中的阳离子交换位,达到稳定态;而升高或降低温度都会有利于亚稳态HDTMA的出现,相应的改性粘土具有更高的赤潮藻去除能力.     

新型黏土改性剂-烷基多糖苷季铵盐

研究了碳链长度不同的2种烷基多糖苷季铵盐在高岭土和膨润土上的吸附行为.结果表明,在膨润土上的吸附量大于在高岭土上,且均符合Langmuir吸附等温线.8碳链的烷基多糖苷季铵盐在2种黏土上的吸附量都明显小于12碳链的.2种不同碳链的烷基多糖苷季铵盐对东海原甲藻(Prorocentrumdonghaiense)、强壮前沟藻(Amphidiniumcarterae)、锥状斯氏藻(Scrippsiellatrochoidea)的24h灭杀情况表明,12碳链的烷基多糖苷季铵盐在用量为1.5mg/L时,对3种赤潮藻的灭杀率达到90%,而8碳链的达到同样灭杀率需要2.4mg/L.碳链长的烷基多糖苷季铵盐对赤潮藻的灭杀率也高,改性黏土对赤潮藻的絮凝沉降作用很好的符合双曲线动力学模型.生态毒性实验发现,12碳链的烷基多糖苷季铵盐对黑褐新糠虾(Neomysisawatschensis)的48h半致死浓度为17.5mg/L,在改性黏土去除赤潮藻的过程中没有对养殖生物造成明显的毒性作用.     

我国东海常见6种有毒赤潮藻的三维荧光光谱识别技术

基于有毒赤潮藻的三维荧光光谱及主成分分析方法,针对我国东海常见的6种有毒赤潮藻建立了有毒赤潮藻活体荧光识别测定技术.根据Fisher判别分析结果,选用三维荧光光谱的第一主成分得分谱作为有毒赤潮藻识别特征谱,建立了有毒赤潮藻荧光特征库,在此基础上,利用非负最小二乘法对6种有毒赤潮藻进行识别测定,有毒赤潮藻的识别正确率≥80%.     

海洋污染及其防治

X55 200501500 改性粘土去除赤潮生物及其对养殖生物的影响/ 曹西华(中科院海洋研究所海洋生态与环境科学重点实验室)…//环境科学/中科院生态环境研究中心.-2004,25(5).-148-152 环图X-5 研究了阳离子表面活性剂(HDTMA)对东海原甲藻的去除效果及其对日本对虾幼体的急性毒性作用,并利用该表面活性剂对天然粘土进行了有机改性。实验发现,HDTMA对东海原甲藻有较强的灭杀效果,添加粘土能显著降低HDTMA对对虾幼体的毒性效应。室内模拟实验表明,有机改性土用量为0.03g/L时对东海原甲藻的去除率为100%;对赤潮异弯藻有效抑制时的有机改性土用量为0.09g/L。同时结果显示,在有效去除东海原甲藻和赤潮异弯藻的剂量下,有机改性土对水体中的对虾幼体的存活没有明显影响,存活宰为100%。在室内实验的基础上,于2003年4 -5月在我国东海海域赤潮多发区进行了船基围     

粘土原位除藻技术研究

对利用当地粘土治理水华蓝藻的原位除藻技术进行了研究.实验表明,经壳聚糖改性的当地不同类型粘土都能有效地絮凝除藻,改性粘土的矿物组成和有机质成分对絮凝除藻没有明显的影响.溶液中有机质(TOC≤40 mg/L) 的存在对壳聚糖改性粘土絮凝除藻有一定的负面影响.在太湖梅梁湾水域围隔中进行的原位除藻试验表明,采用经壳聚糖改性的当地粘土除藻效果明显,在用量仅为0.025 g/L (53 g/m²)时,除藻后SD透明度由15　cm提高至90　cm,叶绿素a的去除率达到98.6%.     

尿素对中国近海3种典型赤潮藻生长的影响

采用实验室一次性培养的方法,研究了尿素对中国近海3种赤潮藻---球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)、锥状斯氏藻(Scrippsiellatrochoidea)和中肋骨条藻(Skeletonema costatum)生长的影响.结果表明,这3种赤潮藻均能利用有机氮源尿素生长,且表现出明显的浓度效应:当尿素浓度介于0~8.82μmol.L-1(以N计,下同)时,3种赤潮藻的比生长速率均较低,细胞密度也较低,与对照组相比无显著差异;当尿素浓度大于8.82μmol.L-1时,这3种赤潮藻表现出明显的生长效应.然而,3种赤潮藻适宜生长的尿素浓度并不一致,当尿素浓度分别为882、8820和8820μmol.L-1时,球形棕囊藻、锥状斯氏藻和中肋骨条藻分别达到最大比生长率0.76、0.54和0.66d-1.将3种赤潮藻在不同尿素浓度下的最大比生长速率用Monod方程拟合,得出球形棕囊藻、锥状斯氏藻和中肋骨条藻在以尿素为唯一氮源条件下的最大比生长速率和半饱和常数分别为0.73、0.47、0.63d-1和12.36、21.83和20.34μmo.lL-1.由此可见,这3种藻能够利用有机氮源尿素,无疑扩展了其氮营养来源,在无机氮源缺乏时,具有竞争优势.相比较而言,球形棕囊藻对尿素的亲和力最高,在低浓度尿素条件下,球形棕囊藻具有较高的竞争力.     

3种吸附剂对污水磷污染去除性能与机制比较

为探索高效利用膨润土、红壤和炉渣去除农业污水磷污染的可行性,对比分析了3种吸附剂对人工合成含磷污水的吸附去除特性,结合SEM、XDS和BET等测试结果以及等温吸附、吸附动力学及Ca2+释放量探讨了3种材料对磷的吸附机制.结果表明,炉渣对磷的吸附能力高于膨润土和红壤,吸附过程均适合Langmuir等温吸附方程(R2 0. 96),对磷的理论饱和吸附量为:炉渣(16. 87 mg·g~(-1))红壤(1. 21 mg·g~(-1))膨润土(0. 92 mg·g~(-1)).炉渣对磷的吸附动力学特征符合Elovich方程(R2=0. 966),而膨润土和红壤对磷的吸附特征则更适合准二级动力学方程(R2为0. 982和0. 959).炉渣的Ca2+释放量(10. 46 mg·g~(-1))显著大于膨润土(0. 31 mg·g~(-1))和红壤(0. 03 mg·g~(-1))(P 0. 05).红壤对磷的吸附量随着p H的升高而降低;膨润土在初始p H为7. 0时,吸附量最低;但初始p H值对炉渣去除磷的影响不大.相比红壤和炉渣,膨润土解吸较快,易于进行重复利用.综上所述,吸附材料的磷吸附能力主要与其结构、化学组成、Ca2+释放能力及溶液初始p H值等有关,炉渣较膨润土和红壤对磷酸盐有着更强的去除能力,适合处理农村污水磷污染.     

纳米零价铁对水中芴的去除研究

研究了实验室自制的纳米零价铁在不同投加量、初始浓度、pH及温度条件下,对芴溶液的吸附效果、吸附等温线及吸附动力学.结果表明,随着纳米铁投加量的增加,芴的去除率升高;增加芴的初始浓度,去除率则相应下降,同时平衡吸附量增加.另一方面,纳米铁对芴的吸附能力随pH的升高而下降;温度为15~35℃时,芴的平衡吸附量随温度的升高而增加,但变化不大.纳米铁对芴的吸附等温线符合Langmuir和Freundlich方程;纳米铁对芴的吸附过程很好地符合准二级速率方程,吸附速率随芴初始浓度的增大而减小,平衡吸附量随芴初始浓度的增大而增大.除上述结果以外,本文还对此反应体系的吸附机理进行了初步探讨.     

CMC固定化烟曲霉活菌体小球中活性染料的解吸研究

考察了吸附在CMC(羧甲基纤维素纳)固定化烟曲霉活菌体小球中活性艳蓝KN-R和活性艳红K-2BP的解吸,并在此基础上提出了吸附-回收染料的技术思路。结果表明:pH值为12.0的75%乙醇对CMC固定化烟曲霉活菌体小球中的活性艳红K-2BP和活性艳蓝KN-R的解吸效果较好。30min内,对CMC固定化烟曲霉活菌体小球中的活性艳蓝KN-R和活性艳红K-2BP的解吸率分别为60.8%和50.4%。CMC固定化烟曲霉活菌体小球中的活性艳红K-2BP的解吸动力学符合一级指数衰减模型。CMC固定化烟曲霉活菌体小球能重复利用三次以上。     

海州湾多纹膝沟藻赤潮的动态相关分析

以2004年海州湾发生的一次多纹膝沟藻赤潮为研究对象.通过主成分分析对赤潮发生期间的环境因子和赤潮发展关系进行动态分析,同时通过相关分析探讨环境因子和赤潮藻类浓度的关系.结果表明:影响赤潮的主导因子为COD、叶绿素、PO3-4-P和pH值.相关分析表明在建立藻类浓度反演模型时需考虑藻类浓度与PH值间线性关系,藻类浓度与DO、叶绿素、COD、PO3-4-P间非线性关系,可以将水温、气压、盐度等作为独立因子考虑.     

深水循环混凝沉淀处理含铜绿微囊藻原水的效果和机理研究

为了探明深水循环混凝沉淀工艺处理含藻水的效果和机理,采用U形管模拟深水循环装置对含有铜绿微囊藻的原水进行预加压,再进行混凝沉淀处理,测定了40~80 m深水循环混凝沉淀的处理效果,探究了深水循环除藻机理,并评价了水质安全性.结果表明:随着循环深度的加大,深水循环混凝沉淀效果越好;在投药量30 mg·L-1时,60~80 m深水循环混凝沉淀对藻类去除率达到95%以上,浑浊度小于1.6 NTU,处理效果比原水直接混凝沉淀、预氧化混凝沉淀显著提高.深水循环利于藻类去除的机理是,藻细胞内气囊受深水水压作用而坍塌破裂,气囊内气体透过细胞壁扩散进入水中,藻体失去气囊浮力,由上浮转而下沉.深水循环及混凝沉淀阶段水中的藻毒素、DOC均未增加,说明深水循环混凝沉淀工艺处理含藻水是安全的.     

羟基自由基杀灭压载水赤潮入侵生物试验研究

采用羟基自由基对斯式根管藻、日本星杆藻、裸甲藻和细菌进行杀灭实验，确定杀灭入侵赤潮生物的所需OH^-比值浓度为0.68mg／L。当OH^-比值浓度达到0．68mg／L时，致死多甲藻(Peri.Spp)等10种赤潮生物效率达到99.8％，致死膝沟孢子、多甲藻孢子效率达到100％。试验数据表明，强电离先进氧化OH^-是治理赤潮有效、可行的绿色新方法。     

压力强化混凝除藻工艺中藻毒素安全性研究

为了研究预压力强化混凝沉淀蓝藻水处理工艺中,外加压力是否会引起藻细胞破裂,导致细胞内藻毒素泄漏到水体中,影响供水安全,实验对比研究了预压力和预氧化含藻水后藻毒素浓度的变化,以及预压力混凝沉淀和预氧化混凝沉淀除藻工艺中藻毒素浓度的变化和藻类去除效果.结果表明,含藻水经0.4~0.8 MPa压力加压后,水中藻毒素浓度没有增加,而次氯酸钠预氧化后水中藻毒素浓度大幅度增加.在0.5~0.8 MPa压力范围内,加压后混凝沉淀取得了较好的除藻除浊效果,蓝藻去除率达到90%~93.5%,浊度1.23~1.95 NTU,而次氯酸钠预氧化混凝沉淀后,蓝藻去除率56.2%~78.8%,浊度8.01~10.7 NTU,说明压力强化混凝沉淀除藻工艺是安全有效的.     

缓释铜离子法去除海洋原甲藻赤潮生物的研究

赤潮灾害日趋严重 ,用硫酸铜去除赤潮是国际上仍在使用的最有效方法 .但直接使用硫酸铜易对渔业造成危害 .在研究高岭土、蒙脱土、硫酸铜和可溶玻璃粉去除赤潮藻的基础上 ,提出并研究了可溶玻璃载体缓释 Cu²⁺的方法去除赤潮藻 ,并对其凝聚和 Cu²⁺除藻模型进行了初步研究 .结果表明 ,可溶玻璃为载体的含铜除藻剂 TB对海洋原甲藻 (Prorocentrum micans)有明显的去除效果 ,可以极大地减少除藻剂的用量 .含铜越高 ,除藻能力越大 .当含 CuSO₄15%的 TB用量为 3.5mg/L时 ,藻细胞去除率在 12h内可达到 96.2%.由于其缓释 Cu²⁺的作用 ,能维持 7d时间藻细胞数目没有明显增加 .TB较硫酸铜减轻了投药过程中易造成局部 Cu²⁺浓度过高而伤害鱼类的缺点 .