热活化和酸活化给水处理厂废弃铁铝泥的吸磷效果

探讨了酸活化和热活化方式对给水厂废弃铁铝泥(ferric and alum water treatment residuals,FARs)吸附磷能力的影响.结果表明,酸活化和热活化均能提高FARs的磷吸附能力,其中经2mol·L-1HCl酸活化的FARs(AH2.0-FARs)和300℃热活化的FARs(H300-FARs)取得最好的磷吸附效果.结合SEM和XRD表征技术对活化机制分析得知,两种活化方式均会使FARs变得疏松、多孔,从而提高FARs对磷的吸附能力.Langmuir和Freundlich两种模型均可很好地反映活化前后FARs的等温吸附过程,FARs对磷的理论饱和吸附量由活化前的20.48mg·g-1分别增加到22.86mg·g-1(AH2.0-FARs)和29.66mg·g-1(H300-FARs).低pH值有利于FARs对磷的吸附.此外,解吸附实验结果表明活化后的FARs能够更好地固定磷.因此,活化后的FARs是一种相对更好的磷的吸附材料.     

复合铁铝氢氧化物的制备及其对水中砷(V)的去除

以Fe(Ⅲ)和Al(Ⅲ)对砷有较强的亲和性为理论基础,用沉淀法制备了9种同时含有Fe(Ⅲ)和Al(Ⅲ)的砷吸附剂--复合铁铝氢氧化物.X射线衍射和扫描电镜测定结果表明,有5种复合铁铝氢氧化物具有微晶-无定形态的结构特征.比表面测定结果表明,复合铁铝氢氧化物的孔体积和孔径明显低于相同实验条件下制得的氢氧化铁,说明铝的掺杂能明显改变氢氧化铁中规则的晶体结构和表面性质.用复合铁铝氢氧化物进行了水中砷的吸附研究,结果表明,该复合材料具有优良的除砷效能,吸附容量大;当pH为5.0～9.0、溶液中初始砷浓度为2 mg·L-1时,不同组成的铁铝复合氢氧化物都能使溶液中的砷含量降到世界卫生组织标准0.01 mg·L-1以下,其中以Fe(Ⅲ)/Al(Ⅲ)摩尔比为7:3的复合物吸附除砷能力最强.pH为5.0～9.0时各复合物对砷的吸附模式均符合Freundlich和Langmuir等温吸附方程.     

给水厂废弃铁铝泥对镉的吸附特征及影响因素

通过批量实验探讨了给水厂废弃铁铝泥(Ferric and Alum Water Treatment Residuals,FARs)对Cd2+的吸附特征及影响因素.实验结果表明,在最初的6 h内,FARs对Cd2+的吸附量已经达到其平衡吸附量的90%,吸附较符合伪二级动力学模型(R2=0.99),并且Langmuir(R2=0.99)和Freundlich(R2=0.90)方程均能较好地描述FARs对Cd2+的等温吸附过程,其Cd2+的饱和吸附量达35.39 mg·g-1.初始溶液p H由3.0增加到8.0时,FARs对Cd2+的吸附量缓慢增加,当p H升为9.0时,其对Cd2+去除率可达97%.FARs对Cd2+的吸附量随溶液体系离子强度的增加而减小.随着柠檬酸浓度的升高,FARs对Cd2+的吸附量显著降低,而水杨酸和酒石酸则微弱促进了对Cd2+的吸附.解吸实验证明,在p H为3.0时Cd2+的解吸率最高,但仅为11%左右.分级提取结果进一步表明,被吸附的Cd2+主要以酸溶态和残渣态存在.综合实验结果表明,FARs可以作为一种高效的吸附剂用于水体除镉.     

天然含铁矿物对砷的吸附效果及机制

自然界中丰富的含铁矿物作为天然的铁氧化物,可作为一类修复材料用于砷污染水体和土壤稳定化修复.本文通过吸附-解吸附实验对比研究了天然赤铁矿、天然褐铁矿、天然菱铁矿、天然钛铁矿、天然磁铁矿、Fe_2O_3、Fe_3O_4及铁锰双金属材料(FMBO)对砷的吸附-解吸特性,结合光谱学手段研究其作用机制.吸附实验结果表明,9种含铁材料对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附过程更符合准二级动力学方程和Langmuir方程,表明反应机制主要为单层化学吸附作用.其中,FMBO对As的吸附效率和吸附容量远高于其余材料,天然含铁矿物中褐铁矿对As吸附效果表现最好,对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附容量分别为3. 96 mg·g-1和2. 99 mg·g-1.光谱学手段表明天然褐铁矿中含有较为丰富的针铁矿等弱结晶态矿物成分,具有相对丰富的砷吸附位点,是一种具有潜在修复能力的天然材料.     

磁性海藻酸铁介孔碳微球的合成及对水体中砷的去除

本研究以海藻酸钠作为基体前驱材料,利用离子交联法合成了海藻酸铁微球,然后进一步运用真空冷冻和高温裂解法制备了表面附着纳米铁氧化物的磁性海藻酸铁介孔碳微球(MAMC).同时,采用热场发射扫描电镜显微镜、X射线光电子能谱、热重分析仪、磁学测量系统、BET比表面孔径分析仪等对MAMC进行表征,并研究了MAMC对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附性能,重点考察投加量、pH、时间、初始污染物浓度对吸附性能的影响,并对吸附过程进行了动力学拟合和等温吸附方程拟合,最后对材料进行了再生实验.结果表明,MAMC对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)均表现出良好的吸附性能,对As(Ⅲ)的吸附能力优于As(Ⅴ);当pH值为5~7时,MAMC对两种价态As的吸附效率最优;材料的吸附量随着时间的增加而增加.动力学拟合结果表明,MAMC的吸附过程较好地满足准二级动力学方程,等温吸附曲线较好地满足于Langmuir方程.此外,使用0.1 mol·L~(-1)的Na OH对材料的再生和脱附效果较好,能够实现材料的二次利用.本研究结果对处理含砷废水提供了重要的理论依据.     

不同水分条件下铁基氧化物对土壤砷的稳定化效应研究

应用等温吸附试验及室内模拟培养的方法,研究了Fe2O3、Nano-Fe2O3和铁锰双金属氧化物(FMBO)等铁基氧化物对砷的吸附特性和对不同含水量土壤中砷的稳定化效应.从等温吸附试验结果来看,3种铁基氧化物对As(V)和As(Ⅲ)的吸附过程符合准二级动力学方程,12 h后基本达到吸附平衡,吸附等温线符合Langmuir方程,FMBO对As(V)和As(Ⅲ)的吸附容量显著大于Fe2O3和Nano-Fe2O3,且对As(Ⅲ)的饱和吸附容量大于As(V),能够起到氧化和吸附的双重作用.从对不同含水量土壤中砷的稳定化效果来看,Nano-Fe2O3和FMBO在风干和田间持水量土壤中均能达到90%以上的稳定化效率,显著高于Fe2O3;在土壤水分饱和条件下,FMBO的稳定化效率仍保持在93.5%以上,且能够将土壤中As(Ⅲ)氧化成As(V),而Fe2O3和Nano-Fe2O3分别仅为29.4%、81.4%.3种铁基氧化物的添加会使土壤中砷的结合态发生变化,Fe2O3、NanoFe2O3主要使砷由F1非专性吸附态和F2专性吸附态向F4结晶铁锰或铁铝水化氧化物结合态转变,添加FMBO主要向F3无定形或弱结晶铁锰或铁铝水化氧化物结合态转变.总体看来,在非饱和状态的土壤,Nano-Fe2O3和FMBO均为良好的稳定化材料,而对于长期淹水的稻田或地下水位较高的地区,或者由于降雨造成土壤滞水等情况,FMBO可以作为一种优良的稳定化材料用于土壤砷污染修复.     

羟基铁覆膜膨润土对砷的吸附性能研究

本研究用Fe(NO3)3·9H2O和NaOH合成羟基铁并对膨润土进行覆膜。探索最宜覆膜方式,并考察吸附剂投加量与pH值对覆膜膨润土吸附砷的影响,并采用Langmuir、Freundlich吸附等温线模型和准一级动力学模型、准二级动力学模型对实验数据进行拟合。结果表明:当铁碱比为1∶2时以及水样pH=4.5时,吸附效果最佳;覆膜膨润土对砷的吸附符合Freundlich方程和准二级动力学模型,最大吸附量为40.69 mg/g,存在明显的化学吸附。     

四氧化三铁对水中As(Ⅲ)的吸附性能研究

以石灰为沉淀剂,利用空气氧化沉淀法制备得到的四氧化三铁作为吸附剂处理水溶液中As(Ⅲ),研究了溶液p H、吸附剂用量、反应时间、初始As(Ⅲ)质量浓度、反应温度等因素对As(Ⅲ)吸附性能的影响。结果表明,四氧化三铁粒径0.2μm,总铁含量为56%。当As(Ⅲ)初始浓度为10 mg/L,溶液p H为7,吸附剂用量为1 g,反应时间为480 min,反应温度为30℃时,砷去除率达98.27%。四氧化三铁对As(Ⅲ)的吸附等温线符合Freundlich方程,吸附动力学符合准二级动力学方程。     

给水处理厂废弃铁铝泥对正磷酸盐的吸附特征

以给水处理厂废弃铁铝泥（ferric-alum residuals,FARs）为载体,探究了FARs对正磷酸盐的吸附特征.ICP、SEM和XRD测试结果表明,FARs富含铁铝元素且为无定形结构.批量平衡实验法证实,FARs对正磷酸盐的吸附较符合伪二级动力学模型.在酸性环境条件下,磷的吸附效果最好,当pH值从4.6升至7...     

复合吸附材料TLA的制备及其砷氟共除性能的研究

以硫酸钛、硝酸镧和活性炭为原料,制备了新型的TLA复合吸附剂.比较了TLA和活性氧化铝除砷除氟吸附等温线、吸附动力学和pH对除砷除氟效果的影响;通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对吸附剂进行了表征,并对吸附机理进行了探讨.结果表明,TLA对砷氟的吸附容量显著优于活性氧化铝.在pH为7,砷氟单独存在时,TLA对砷和氟的Langmuir吸附容量分别是30.3mg.g-1和27.8mg.g-1;当砷氟共存时,TLA对砷和氟的Langmuir吸附容量分别是25.1mg.g-1和17.0mg.g-1.TLA对砷、氟的吸附符合拟二级动力学方程.溶液pH值显著影响砷、氟去除效果.电荷分布多位络合模型(Charge-distribution multisite complexation model,CDMUSIC)能准确模拟砷、氟的吸附行为.     

上海城市公园土壤及灰尘中重金属污染特征

对上海城市公园土壤和灰尘重金属含量水平进行了研究,并分析了土壤和灰尘中重金属的空间分布特征,结果表明,公园土壤中Pb、Zn、Cu、Cr、Cd和Ni的平均含量分别为55.06、198.54、44.57、77.01、0.40和31.17 mg·kg^-1;公园灰尘中重金属含量普遍高于土壤,各元素的平均含量分别为416.63、906.29、235.89、162.59、1.58和92.19 mg·kg^-1;同上海市土壤环境背景值相比,公园土壤（Ni除外）和灰尘中重金属元素含量均不同程度超出背景值;内外环线之间公园土壤（Zn除外）和灰尘重金属的平均含量均大于内环线以内公园;在不同的功能区,公园土壤和灰尘重金属的空间分布则无明显的规律性.通过Pearson相关分析和主成分分析,认为人类活动造成了公园土壤和灰尘中重金属的积累,其中最主要的污染源为工业和交通污染.     

巢湖表层沉积物中磷赋存形态的时空变化

以巢湖表层沉积物为对象,采用欧洲标准测试委员会框架下发展的SMT分离方法分析总磷（total phosphorus,TP）、有机磷（organic phosphorus,OP）、无机磷（inorganic phosphorus,IP）、铁铝磷（NaOH-P）、钙磷（HCl-P）等磷形态的含量,利用ArcGIS 9.2和地统计学软件GS＋5.3进行空间数据和插值处理,探讨了巢湖表层沉积物中磷的形态分布特征及来源.结果表明：①沉积物中TN、TP和有机质含量的季节变化较小,在空间上均表现出西半湖含量高于东半湖的分布特点;C/N比率在21.35～28.19之间（平均值为24.94）,表明巢湖的入湖污染物主要以面源污染为主.②巢湖表层沉积物中TP含量的变化范围为528.90～1 385.71 mg.kg-1,IP为主要赋存形态（占TP的质量分数为55.78%～79.86%）.③巢湖表层沉积物中,OP含量为169.05～841.24 mg.kg-1,东、西半湖OP含量分别为376.02 mg.kg-1和406.53 mg.kg-1（占TP的质量分数为47.49%和36.28%）;NaOH-P含量为33.77～411.37 mg.kg-1,东、西半湖含量分别为108.37 mg.kg-1和276.30 mg.kg-1（占IP的质量分数为21.73%和33.12%）;HCl-P含量为194.95～477.45 mg.kg-1,东、西半湖HCl-P含量分别为321.71 mg.kg-1和338.08mg.kg-1（占IP的质量分数为64.50%和40.53%）,是IP的主要组成部分.④冬春季节OP含量高于夏秋季节,而夏秋季节HCl-P和NaOH-P含量高于冬春季节.     

1株异养硝化菌胞外聚合物的研究

研究异养硝化菌(Acinetobacter sp.YY-5)在不同生长时期胞外聚合物(EPS)组成成分及其变化规律.利用热处理提取YY-5菌的EPS,分析该菌株在不同生长时期EPS组分,包括蛋白质、总糖、核酸和游离氨基酸等.并进一步把蛋白质水解成氨基酸,分析其氨基酸的变化规律及其对蛋白质理化性质的影响.结果表明,该菌株具有较高含量的EPS,且其在稳定期时EPS含量最高.在不同时期分泌的EPS组分均以蛋白质为主.EPS中各组分含量及其变化规律与该菌生长状态密切相关,在该菌株生长过程中,EPS中各组分的变化情况:蛋白质从14.599 mg.g-1增加到28.489 mg.g-1后减少为15.139 mg.g-1;总糖从6.757 mg.g-1增加到10.199 mg.g-1后减少为7.857 mg.g-1.核酸从1.56 mg.g-1一直增加到6.287 mg.g-1;游离氨基酸从3.713 mg.g-1增加到4.374 mg.g-1后减少为1.299 mg.g-1.蛋白质水解后,其中极性氨基酸呈先增加后减少的趋势,非极性氨基酸一直呈增加趋势;在生长过程中一直以带负电的氨基酸占优.     

田间土壤外源铜镍在小麦中的累积及其毒害研究

通过湖南祁阳和山东德州的田间试验,研究不同水平外源Cu、Ni在酸性和碱性土壤中经过老化之后对小麦的毒害及其在小麦植株内的累积状况.结果表明,小麦籽粒和秸秆的生物量随着土壤中Cu、Ni添加剂量增加而减少.酸性土壤(祁阳,pH 5.31)和碱性土壤(德州,pH 8.90)中外源Cu的对小麦的10%抑制效应含量(EC10)分别为55.7 mg.kg-1和499.6mg.kg-1,外源Cu、Ni在祁阳田间土壤中的毒性显著高于德州田间土壤.随着土壤重金属添加量的增加,Cu在祁阳小麦籽粒中的含量随土壤Cu添加量的增加而增加,后趋于稳定,Ni在德州小麦籽粒中的含量随土壤Ni添加量的增加呈线性增加;德州小麦籽粒中Cu、Ni含量范围分别为6.07～9.26 mg.kg-1和0.53～31.78 mg.kg-1,祁阳小麦籽粒含量分别为5.24～10.52mg.kg-1和0.16～25.33 mg.kg-1.在试验的2种土壤中,外源Cu没有造成小麦的籽粒含量超标,因此,相比食品安全,农田土壤Cu污染的生态风险应优先考虑.     

重金属Zn对猪粪堆肥过程中微生物群落的影响

利用Biolog微平板技术,对不同浓度重金属Zn影响下堆料微生物群落多样性进行了研究.结果表明,较低浓度Zn处理（Zn含量分别为0mg.kg-1,300mg.kg-1,600mg.kg-1,900mg.kg-1）的堆料升温快,在高温期持续时间长,并达到无害化处理,堆料微生物中起分异作用的碳源主要为多聚物类和糖类.重金属...     

沙土不同粒径微团聚体对磷的富集特征

流失的水土是污染物的重要载体,为估算沙土吸附态磷流失量,采用平衡吸附法研究了沙土不同粒径微团聚体对磷的富集特征.结果表明,不同粒径微团聚体对磷的富集系数为:黏粒(3.79)＞粉粒(2.98),沙土中微团聚体对磷的富集作用比较强,其原因有三:细粒级微团聚体中腐殖质含量显著高于粗粒级;细粒级微团聚体中有机质是通过可溶有机质与黏土矿物相互结合形成复合体而富集,在复合体结构中存在孔隙填充方式磷吸附;粘粒和粉粒中的铁铝键有机矿质复合体所占比例显著高于其它粒级,在对磷吸附中发挥重要作用,其吸附机制除孔隙填充方式外,还存在铁铝氧化物及水化氧化物对磷的配位吸附.不同粒径团聚体对磷的吸附分配系数和富集系数均与腐殖质总量呈显著正相关(p＜ 0.01,r分别为0.854和0.954);西辽河流域沙土在暴雨径流中黏粒级和粉粒级冲泻质泥沙所携载的吸附态磷质量分数可分别按1269.15 mg·kg-1和997.53 mg·kg-1估算,黏粒和粉粒级微团聚体对磷的富集系数(Er)可分别按3.79和2.98计算.     

象山港养殖区缢蛏和泥蚶的Cu、Cd、Pb含量及其健康风险评价

根据2010年全年4个季节象山港5个养殖区(大佳何、郭巨、咸祥、桐照、西店)两种贝类(缢蛏、泥蚶)体中的3种重金属(Cu、Cd、Pb)的检测结果,分析和比较了象山港内贝类体中的重金属含量,并应用两种评价模型进行了健康风险评价.结果为:所测得Cu、Pb、Cd在5个不同的养殖区的缢蛏和泥蚶体中的含量分别在2.89～4.99、0.24～0.39、0.12～0.22mg.kg-1和0.79～1.05、0.10～0.38、2.17～4.60mg.kg-1范围,其中大佳何的缢蛏体内的Cu、Pb含量要高于其他4个养殖区,郭巨的泥蚶体内的Cd含量高于其他4个区;其次,同一种重金属Cu、Pb、Cd在两种贝类中的含量分别为1.52～10.48和0.66～1.20mg.kg-1,0.08～0.68和0.02～1.01mg.kg-1,及0.04～0.50和0.74～4.43mg.kg-1范围,Cu在缢蛏体中的含量远远大于泥蚶,而Cd在泥蚶中的含量远远大于缢蛏;所得结论为:不同养殖区内,同一种重金属在同种贝类体内的含量存在明显的差异;同一种重金属在不同种类贝类中的含量也存在明显的差异;贝类的不同养殖规格及不同年龄间Cu、Pb、Cd的含量基本相同,无明显差异;采用USEPA和PMTDI两种健康风险评价模型得出相同的结果:除泥蚶体中Cd可能存在致癌健康风险外,其他对人体均不存在健康风险.     

混合气体直接吸附分离回收过程研究

以精密陶瓷制造过程中排放的甲苯和异丙醇混合气体为目标气体,采用4段活性炭吸附柱串联吸附实验方式研究了混合组分气体直接吸附分离回收的可行性.结果表明,异丙醇和甲苯这2种物性具有一定差异的物质在吸附床的长度方向存在明显的分层吸附现象.在表观气速0.42 m·s-1、异丙醇与甲苯入口浓度分别为477 mg·m-3和746 mg·m-3、吸附柱总长为26cm条件下,通气吸附798 min时,0～10 cm长度段炭层吸附甲苯量为184.5 mg·g-1,吸附异丙醇量为0 mg·g-1,而21～26 cm长度段炭层吸附甲苯量为0.92 mg·g-1,吸附异丙醇量为91.2 mg·g-1,通过分段再生回收分别得到了纯度99%以上的甲苯和异丙醇回收液.弱吸附质异丙醇在吸附过程中存在气相浓度增浓现象,该现象导致实验条件下部分活性炭层区域对异丙醇的吸附量提高了27%以上.通过多段串联吸附、分段再生回收的方式可以实现混合气体的直接吸附分离回收.     

华北平原典型区土壤氟的形态及其分布特征

为了研究华北平原典型区小麦-玉米农田土壤氟的形态及其分布特征,采用连续化学提取方法,测定了采自该地区的耕作层土壤样品(0～30 cm)和剖面土壤样品氟含量.结果表明,研究区耕作层土壤总氟含量为338.31～781.67 mg·kg-1,平均含量为430.46 mg·kg-1.耕作层土壤中不同形态氟含量以残余态最高,其平均含量为402.73 mg·kg-1;其次为水溶态,平均含量为14.39 mg·kg-1,处于氟污染较高水平,可能会对人体健康和生态环境产生重要影响;再次为有机态和铁锰结合态,其平均含量分别为8.90 mg·kg-1和4.10 mg·kg-1;可交换态含量最低,其平均含量为0.33 mg·kg-1.耕作层土壤中水溶态氟含量与土壤pH、CEC呈正相关,与土壤黏粒含量呈负相关;铁锰结合态氟含量与土壤pH、CEC、土壤砂粒含量呈正相关,与黏粒含量呈负相关.逐步回归分析结果表明,土壤pH值对土壤水溶态氟和铁锰结合态氟含量影响最显著,土壤CEC对土壤总氟和残余态氟含量影响最为显著.土壤剖面总氟含量受土壤岩性变化控制,在包气带中呈现峰谷交替的变化特征;土壤剖面水溶态氟含量受土壤岩性变化较小,受土壤pH影响较大,各土壤剖面水溶态氟含量与土壤pH呈显著正相关,主要在靠近地表0～100 cm处变化.本研究可为该区域土壤氟污染防治提供科学依据,也为土壤氟的迁移转化、土壤氟对生态和环境的影响研究奠定了理论基础.     

固定化Lysinibacilluscresolivorans的PVA-SA-PHB-AC复合载体制备及间甲酚的降解

针对生物降解过程容易受到外界不利环境影响及低浓度下动力学效率不高的问题,制备了具有吸附功能的微生物固定化载体并研究了对间甲酚的降解.在聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)固定化载体中加入海藻酸钠(sodium alginate,SA)、聚羟基丁酸酯(poly-3-hydroxybutyrate,PHB)和粉末活性炭(activated carbon,AC),采用循环冷冻-解冻结合硼酸法制备了具吸附功能的PVA-SA-PHB-AC复合载体,并用其包埋固定化1株间甲酚优势降解菌Lysinibacillus cresolivorans,考察了载体微观结构、稳定性及扩散性对固定化微生物降解间甲酚的影响.结果表明,PVA-SA-PHB-AC载体比表面积和平均孔径分别为15.30m2.g-1和33.68 nm,对间甲酚的吸附容量和扩散系数分别为3.86 mg.g-1和5.62×10-8m2.min-1,可稳定使用60 d以上;固定化L.cresolivorans的间甲酚去除为吸附-降解的耦合,去除速率由载体传质速率与微生物降解速率共同决定,间甲酚浓度低于350 mg.L-1时,载体传质速率小于微生物降解速率,间甲酚去除速率由传质速率决定,浓度高于380 mg.L-1时相反;添加了吸附剂的载体扩散系数会减小,但能耐受更高的底物浓度,且在更宽的浓度范围可以实现高效的降解作用.间甲酚的降解规律及其差异性显示出经吸附功能改性的载体因传质作用的加强而实现反应动力学的提高,并且存在一个合理的浓度区间.