CTAB改性地聚合物同时去除Cu(II)和Cr(VI)

地聚合物（Geopolymer,简称GP）是由含硅铝酸盐的偏高岭土（Metakaolin,简称MK）或固体废料（如粉煤灰）经碱性激活制备的立体网状结构无机聚合物,对大部分重金属阳离子有良好的吸附作用,但对以阴离子形态存在的重金属吸附效果很差.本研究以偏高岭土为主要原料制备GP,同时用CTAB进行改性,研究其化学组成变化及对典型以阴、阳离子形态存在的重金属Cr（VI）和Cu（II）的同时吸附作用.结果表明,pH为5、吸附时间为24 h、初始浓度为50 mg·L^-1、吸附剂投加量为1 g·L^-1时,CTAB-GP对Cu（II）的去除率达到98.6%,Cr（VI）的最高去除率为25.6%,同时还发现溶液中Cu（II）的存在对吸附Cr（VI）有较大促进作用.整体来看,两种金属混合吸附时很好地符合二级动力学规律,单溶质吸附很好地符合Langmuir和Freundlich等温式,Cu（II）和Cr（VI）的理论最大吸附量分别为147.1 mg·g^-1和63.1 mg·g^-1.XRD、FTIR和BET表征分析结果表明,CTAB-GP中即使存在季铵盐阳离子,但依然属于地聚合物.CTAB-GP可以不牺牲对重金属阳离子吸附性能的同时吸附阴离子,优于常规地聚合物,鉴于CTAB-GP的这种特性,其在重金属污染防治中显示出极大的应用前景.     

生物炭对土壤有效态重金属的作用机制进展

为了深入探究生物炭对土壤有效态重金属变化的影响,研究重点从生物炭的直接和间接作用两个方面对重金属有效态的影响机制进行了归纳概述。直接作用是指生物炭利用自身较大比表面积、疏松孔隙、丰富官能团和矿物质来吸附固定重金属,进而影响重金属形态转化的过程,包括物理吸附、静电吸引、官能团络合、离子交换、阳离子-π、化学沉淀等多种机理;间接作用是指生物炭通过改变土壤理化性质或者微生物群落多样性来影响有效态重金属含量变化的过程,以化学和微生物机制为主。最后提出结论与展望,以期为土壤重金属污染生物炭修复技术的潜在应用提供理论基础。     

氨基改性生物炭负载纳米零价铁去除水中Cr(VI)

以聚乙烯亚胺（PEI）为功能单体,玉米秸秆生物炭为载体,制备了氨基改性生物炭负载型纳米零价铁（nZVI@PEI-HBC）,并利用扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）等手段对材料进行了表征,分析了溶液pH、温度、材料投加量等因素对其去除Cr（VI）的影响及其去除机理.结果表明：在投加量为0.5 g·L^-1,温度为20℃,pH值为5,Cr（VI）初始浓度为20 mg·L^-1条件下,各材料对Cr（VI）的去除率大小为nZVI@PEI-HBC > nZVI > PEI-HBC > HBC.SEM显示nZVI颗粒较均匀地分散在生物炭表面,FTIR分析表明PEI改性后材料表面增加了氨基等重金属配位基团,这可能是nZVI@PEI-HBC去除Cr（VI）效果更好的原因.影响因素研究表明,材料具有较好稳定性,老化28 d后其Cr（VI）去除性能变化不大;酸性环境、升温、增大材料投加量均有利于nZVI@PEI-HBC对Cr（VI）的去除.机理研究发现,水中溶解氧加速了nZVI的腐蚀和Fe（II）的释放,促进Cr（VI）还原为Cr（III）,然后通过共沉淀作用和氨基等基团的吸附作用被去除.     

产脲酶菌株Sporosarcina ureilytica ML-2诱导方解石沉淀矿化Pb（II）、Cd（II）和Cr（VI）研究

微生物诱导方解石沉淀（MICP）作为一种新兴的重金属生物治理技术已逐渐成为研究热点.基于脲酶作为MICP反应的核心驱动力,本研究筛选获得1株拥有致密胞外聚合物,且产脲酶活性和菌体Zeta电位强于产脲酶代表性菌株Sporosarcina pasteurii的MICP功能菌株Sporosarcina ureilytica ML-2.在生物矿化50 mg·L^-1 Pb（II）、Cd（II）和Cr（VI）离子实验中,Cd（II）较Pb（II）和Cr（VI）对菌株ML-2产脲酶代谢活性存在显著性抑制（p<0.01）,实验组仅24 h和48 h即可去除全部的Pb（II）和Cd（II）,而96 h时仅能去除约12.14%的Cr（VI）.生物沉淀SEM形貌显示不同类型重金属可通过影响生物矿化过程无机晶体成核生长方向,从而改变沉淀形貌;EDS表征证实菌株ML-2可通过诱导方解石沉淀有效固定Pb（II）和Cd（II）,而对Cr（VI）无法实现有效固定;FTIR表征则证实羧基、羟基、胺基和烷基等功能基团共同参与重金属的矿化固定.结合天然方解石吸附初始浓度为200 mg·L^-1的Pb（II）、Cd（II）和Cr（VI）离子实验及对应沉淀的XRD图谱,再一次证实Pb（II）以方解石钙位点替代形式被矿化成白铅矿（PbCO₃）,Cd（II）的目标矿化产物菱镉矿（CdCO₃）可能因质量分数过低等原因虽未被检出,但依然实现了高效固定,并再次确认MICP无法有效固定Cr（VI）.最后,MICP矿化固定Pb（II）和Cd（II）污染的过程模型被构建,将为后续的扩大应用提供理论指导.     

菌株Enterobacter sp. L6异化Fe(III)还原及Cr(VI)还原的性质分析

Cr（VI）是一种毒性极强的重金属,利用微生物还原Cr（VI）为Cr（III）是解决Cr（VI）污染的一条有效途径。菌株Enterobacter sp. L6是一株分离自海洋沉积物中的异化铁还原细菌。接种时细胞密度A₆₀₀为（0.25±0.03）,培养12 h,A₆₀₀达到（1.04±0.05）,累积产生Fe（II）浓度为（0.80±0.03）mmol/L;随着培养时间的延长,细胞密度A₆₀₀和累积产生Fe（II）浓度开始下降;培养36 h时,细胞密度A₆₀₀为（0.81±0.04）,累积Fe（II）浓度（0.63±0.01）mmol/L。在厌氧培养过程中,菌株L6细胞生长与异化还原Fe（III）性质存在明显的偶联关系。利用菌株L6的异化铁还原性质还原Cr（VI）的实验结果表明,在Cr（VI）浓度0～24 mg/L范围内,异化铁还原细菌L6都能进行细胞生长并还原Cr（VI）。Cr（VI）浓度为4、8和12 mg/L时,菌株L6对Cr（VI）还原率可达到100%,当Cr（VI）浓度为16 mg/L时,Cr（VI）还原率是参比[未添加Fe（III）]的2.11倍。Cr（VI）浓度为20、24 mg/L时,仍能够还原Cr（VI）。以Fe（III）为电子受体的异化铁还原细菌能明显提高Cr（VI）还原率,这为利用微生物修复Cr（VI）污染提供实验数据支持。     

热解温度对污泥基生物炭结构特性及对重金属吸附性能的影响

鉴于污泥基生物炭作为重金属吸附剂的研究还缺乏足够的数据,为探讨不同热解温度对生物炭结构性质及其对水体重金属吸附能力的影响,在缺氧条件下于300~900℃范围内以城市污泥为原料制备生物炭,利用元素分析、比表面积测定、电位测定和红外光谱分析等方法对生物炭的理化性质和结构特征进行表征,并选用900℃生物炭进行了吸附重金属Pb、Cr和Cd的试验研究.结果表明:① 300~900℃缺氧条件下制备的生物炭产率为44.39%~69.41%,污泥呈弱酸性（pH为6.35）,热解后的生物炭呈碱性（pH为7.7~10.58）.② 900℃生物炭中w（H）、w（N）大幅降低,分别比干污泥中减少89.50%和77.16%,而w（C）降低29.22%,固碳作用显著.热解后生物炭比表面积明显增大,700和900℃生物炭比表面积分别达到58.48和87.55 m2/g,最佳制备温度为700~900℃.③ 热解后的生物炭具有大量极性基团,热解温度越高,酸性基团越少,碱性基团含量增多.④ 热解作用使生物炭zeta电位升高,吸附能力增强.⑤ 900℃生物炭吸附Pb、Cr和Cd的最佳pH为7~8,对Pb、Cr和Cd的最大吸附量分别为2.38、2.48和1.16 mg/g.⑥ 各因素对生物炭吸附重金属的影响顺序,对于Pb和Cr表现为生物炭投加量>热解温度;对于Cd,表现为生物炭投加量>pH.研究显示,污泥基生物炭对Pb、Cr的吸附能力高于Cd,影响生物炭吸附行为的主导因子为生物炭投加量,影响Pb和Cr吸附的次要因子为生物炭热解温度,而影响Cd的次要因子为pH.生物炭吸附重金属的主要机理是离子交换吸附、络合反应、表面沉淀和竞争性抑制作用.      

污泥基活性炭去除水中重金属离子效能与动力学研究

以城市污泥为主要原料制备了污泥基活性炭(SAC),考察了其对重金属离子的吸附去除效能和吸附动力学规律.并选择了2种商品活性炭(煤质炭,MAC和椰壳炭,YAC)作为对比,以初始浓度为50mg/L的Cu(II),Pb(II),Cd(II),Cr(VI)4种重金属离子为去除对象,分别进行了3种活性炭的表面理化性质分析及其对4种重金属离子的吸附试验.结果表明,SAC的比表面积和微孔容积仅为YAC和MAC的1/3~1/2,吸附速率也相对较慢,但其对Cu(II),Pb(II),Cr(VI),Cd(II)的平衡吸附量却远大于2种商品活性炭,分别为9.9,8.9,8.2,5.4mg/g,说明SAC表面的高酸性基团含量对重金属离子的吸附起到了关键作用;Langmuir与Freundlich吸附等温模型均能较好地拟合SAC对Cu(II)和Pb(II)的吸附,SAC对Cr(VI)的吸附过程更符合Langmuir模型,而SAC对于Cd(II)的吸附过程用Langmuir与Freundlich两个模型均不能较好地拟合,说明SAC表面缺少能够与Cd(II)发生反应的结合位点.     

植物根际分泌有机酸对生物炭吸附Pb (Ⅱ)的影响

本研究采用室内模拟实验的方法,考察了生物炭（热解温度200,300,400,500℃）对Pb（Ⅱ）的吸附行为,并以草酸和柠檬酸为代表,探讨有机酸对生物炭吸附Pb（Ⅱ）的影响.结果表明：Langmuir模型较Freundlich模型更适合于对两类生物炭（花生壳生物炭、松木生物炭）吸附Pb（Ⅱ）的数据进行拟合,200℃制备的花生壳生物炭对Pb（Ⅱ）的吸附容量最大;生物炭吸附Pb（Ⅱ）的过程为自发过程,且花生壳生物炭强于松木生物炭,低温生物炭强于高温生物炭;柠檬酸浓度为2.60×10^-2mmol/L及草酸浓度为7.65×10^-2mmol/L以下时,其在生物炭表面的吸附为Pb（Ⅱ）提供了更多的吸附位点,从而促进了Pb（Ⅱ）吸附;有机酸浓度增大以后,占据生物炭的内部孔隙,竞争重金属吸附位点,从而抑制了Pb（Ⅱ）在生物炭上的吸附.本研究将为系统认识生物炭的环境效应提供重要的基础信息,有助于全面评估有机酸影响下生物炭在环境修复中的功能.     

木棉生物炭对水体中Cr(Ⅵ)的吸附特性和机制研究

选取木棉为原材料,在不同温度下制备成生物炭.实验考察了溶液初始pH、不同热解温度及生物炭投加量对吸附效果的影响,并利用吸附动力学、吸附等温线及SEM-EDS、FTIR、XPS、Zeta电位等手段研究木棉生物炭对水溶液Cr（Ⅵ）的吸附特性及吸附机理.结果表明,热解温度为400℃,固液比为2∶1,pH=2.0时,木棉生物炭对水溶液中Cr（Ⅵ）的吸附效果最好.吸附动力学和吸附等温线结果显示,颗粒内扩散方程和Langmuir模型更能较好地拟合吸附过程.由Langmuir模型可以看出,400、550、700℃热解温度下制备的木棉生物炭对水溶液中Cr（Ⅵ）的最大吸附量分别为25.325、20.602、19.616 mg·g^-1.FTIR和Zeta结果表明,木棉生物炭主要通过官能团络合和静电吸附作用去除水溶液中Cr（Ⅵ）.XPS分析结果显示,生物炭表面大部分Cr（Ⅵ）被还原为Cr（Ⅲ）,其中,Cr（Ⅵ）占比为26.6%,Cr（Ⅲ）占比为73.4%.研究表明,木棉生物炭作为去除水溶液中Cr（Ⅵ）的吸附剂具有较大的应用潜力.     

生物炭去除土壤重金属的研究进展

生物炭作为一种新型的吸附材料,具有比表面积大、官能团丰富、稳定性高等特点,施入土壤后可影响重金属在土壤中的迁移性和生物有效性。从生物炭对重金属的吸附机制、生物炭还田应用效果进行了概述,在此基础上分析了生物炭推广应用的限制因素,并从生物炭与土壤的相互作用、生物炭的制备工艺完善等方面进行了展望。生物炭施入土壤后可通过阳离子-π作用、离子交换、络合、共沉淀、氧化还原和静电吸附作用降低重金属有效态含量,减少作物对重金属的累积。但生物炭在实际应用中仍存在作用效果不稳定、价格高昂难以大面积推广应用等问题,未来有必要进一步探明生物炭与土壤互作关系、完善生物炭制备工艺,为生物炭的广泛高效利用提供支撑。     

Phase transformation of Cr(VI)-adsorbed ferrihydrite in the presence of Mn(II): Fate of Mn(II) and Cr(VI)

Ferrihydrite is an important sink for the toxic heavy metal ions, such as Cr(VI). As ferrihydrite is thermodynamically unstable and gradually transforms into hematite and goethite, the stability of Cr(VI)-adsorbed ferrihydrite is environmentally significant. This study investigated the phase transformation of Cr(VI)-adsorbed ferrihydrite at different pH in the presence of aqueous Mn(II), as well as the fate of Mn(II) and Cr(VI) in the transformation process of ferrihydrite. Among the ferrihydrite transformation products, hematite was dominant, and goethite was minor. The pre-adsorbed Cr(VI) inhibited the conversion of ferrihydrite to goethite at initial pH 3.0, whereas little amount of adsorbed Mn(II) favored the formation of goethite at initial pH 7.0. After the aging process, Cr species in solid phase existed primarily as Cr(III) in the presence of Mn(II) at initial pH 7.0 and 11.0. The aqueous Mn concentration was predominantly unchanged at initial pH 3.0, whereas the aqueous Mn(II) was adsorbed onto ferrihydrite or form Mn(OH)₂ precipitates at initial pH 7.0 and 11.0, promoting the immobilization of Cr(VI). Moreover, the oxidation of Mn(II) occurred at initial pH 7.0 and 11.0, forming Mn(III/IV) (hydr)oxides.     

Simultaneous oxidation of Mn(II) and As(III) on cupric oxide (CuO) promotes As(III) removal at circumneutral pH

Oxidation of Mn(II) or As(III) by molecular oxygen is slow at pH < 9, while they can be catalytically oxidized in the presence of oxide minerals and then removed from contaminated water. However, the reaction mechanisms on simultaneous oxidation of Mn(II) and As(III) on oxide mineral surface and their accompanied removal efficiency remain unclear. This study compared Mn(II) oxidation on four common metal oxides (γ-Al₂O₃, CuO, α-Fe₂O₃ and ZnO) and investigated the simultaneous oxidation and removal of Mn(II) and As(III) through batch experiments and spectroscopic analyses. Among the tested oxides, CuO and α-Fe₂O₃ possess greater catalytic activity toward Mn(II) oxidation. Oxidation and removal kinetics of Mn(II) and As(III) on CuO indicate that O₂ is the terminal electron acceptor for Mn(II) and As(III) oxidation on CuO, and Mn(II) acts as an electron shuttle to promote As(III) oxidation and removal. The main oxidized product of Mn(II) on CuO is high-valent MnO_x species. This newly formed Mn(III) or Mn(IV) phases promote As(III) oxidation on CuO at circumneutral pH 8 and is reduced to Mn(II), which may be then released into solution. This study provides new insights into metal oxide-catalyzed oxidation of pollutants Mn(II) and As(III) and suggests that CuO should be considered as an efficient material to remediate Mn(II) and As(III) contamination.     

土霉素和金霉素在土壤中的吸附–解吸行为

选择黑土和褐土两种典型东北地区土壤为吸附体,采用批平衡实验的方法,研究了四环素类抗生素(TCs)——土霉素(OTC)和金霉素(CTC)在褐土和黑土的吸附和解吸行为。结果表明:OTC和CTC都表现出较强的吸附性,且TCs在黑土上的吸附效果优于褐土。TCs在褐土和黑土上的吸附等温线均能较好地与Freundlich和Langmuir吸附方程相拟合,且Freundlich方程(R~2=0.994)拟合效果优于Langmuir方程(R~2=0.989)。四环素类抗生素的吸附过程是一个由迅速扩散和缓慢扩散组成的双速过程。CTC在褐土和黑土中属于"L型"等温吸附线;OTC在褐土和黑土中属于"S型"等温吸附线,表现出"协同吸附"的特点。OTC在黑土中吸附速率最快,解吸性最好,所以在黑土中具有更强的迁移性,对环境存在着更大的潜在威胁。     

联想(中国)企业社会责任报告2009—2010(环境部分)

概况新联想是一家极富创新性的国际化科技公司,由联想集团及原IBM个人电脑事业部组成。联想全球总部位于中国北京和美国罗利,制造和物流基地主要设在中国、墨西哥、美国、印度、马来西亚、日本和澳大利亚等地。目前,联想在全球超过60个国家拥有分支机构,在日本大和、中国北京、上海和深圳以及美国罗利均设有主要研     

化学合成硫化亚铁(FeS)对三价锑的吸附作用研究

厌氧环境中硫化亚铁(FeS)在重金属元素的地球化学循环中扮演极其重要的角色。然而,厌氧条件下FeS与锑(Sb)之间的相互作用尚未有较为清晰的认识。为了探究厌氧条件下FeS对三价锑(Sb(Ⅲ))的吸附动力学、吸附等温线以及吸附的影响因素,本研究以沉淀法制备的FeS为研究对象,测试了其溶解性以及表面形貌。并通过条件实验,考察不同pH、初始FeS、反应时间等因素对FeS吸附Sb(Ⅲ)的影响。结果表明:吸附过程符合准二级动力学模型的描述;中性条件下Langmuir吸附模型对吸附过程具有较高的拟合度,饱和吸附量为380. 3 mg/g; Sb(Ⅲ)在酸性条件下的吸附可能与硫化矿物Sb2S3的析出密切相关,这可能是与FeS溶解产生H_2S反应的结果;而在中性及碱性条件下,FeS与Sb(Ⅲ)的反应主要与表面吸附反应有关。     

Ce_(0.65-x)Co_xK_(0.15)Zr_(0.2)O_2催化碳烟燃烧活性研究

采用柠檬酸络合燃烧法制备了不同铈钴摩尔比的Ce_(0.65-x)Co_xK_(0.15)Zr_(0.2)O_2(x=0,0.15,0.23,0.30,0.38,0.45,0.65)催化剂,采用XRD、SEM、FT-IR与H_2-TPR等技术对催化剂进行表征,并通过程序升温氧化反应(TPO)考察了催化剂不同Ce/Co比对碳烟颗粒物催化燃烧活性的影响。研究结果表明:在松散接触条件下,该系列催化剂催化碳烟颗粒物燃烧活性较高,T_m均小于400℃,当x=0.23时活性最高,T_i与T_m分别为321℃与355℃,催化剂所表现出的高活性受益于样品表面具有大量高活性的细小Co_3O_4颗粒物。     

ESR study of Fe(III) and Cr(III) hydroxides

The authors would like to thank Dr. A. Relier and B. Spring (University of Zürich) for providing the DSC analysis. This research was supported by the Swiss National Foundation, project no. 2.942-0.88 and by a grant of the Board of the Swiss Federal Institute of Technology.     

Enhanced removal of high-As(Ⅲ) from Cl(-Ⅰ)-diluted SO4(-Ⅱ)-rich wastewater at pH 2.3 via mixed tooeleite and(Cl(-Ⅰ)-free) ferric arsenite hydroxychloride formation

An advanced cost-saving method of removal of high-As(Ⅲ) from SO₄(-Ⅱ)-rich metallurgi cal wastewater has been developed by diluting the SO₄(-Ⅱ) content with As(Ⅲ)-Cl(-Ⅰ)-rich metallurgical wastewater and then by the direct precipitation of As(Ⅲ) with Fe(Ⅲ) at pH2.3.As(Ⅲ) removal at various SO₄(-Ⅱ)/Cl(-Ⅰ) molar ratios and temperatures was investigated The results showed that 65.2–98.2%of As(III) immobilization into solids occurred at the SO₄(Ⅱ)/Cl(-Ⅰ) mo...