还原条件下氧化石墨烯对铅离子的吸附/解吸附性能

针对地下水还原条件下附着Pb离子氧化石墨烯(GO)纳米颗粒的环境稳定性,实验研究了厌氧条件下Na_2S还原对GO吸附Pb~(2+)以及解吸附过程的影响.采用X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射以及表面增强拉曼技术对吸附与解吸附的过程机理进行分析比较.结果表明,GO及Na2S还原生成r GO对Pb~(2+)的吸附过程符合Langmuir吸附模型,最大吸附容量分别为937.65、92.99 mg·g~(-1),GO还原后Pb~(2+)吸附容量减小;厌氧条件下Na2S还原引起GO表面吸附的Pb释放,实验条件下有19.9%—35.3%被吸附的Pb以离子形态释放出来.光谱分析表明,吸附Pb的GO在厌氧条件下被Na2S还原致使GO表面含氧官能团减少,造成Pb解吸附,解吸附释放出的部分Pb与反应体系中的硫化物结合生成PbS沉淀.附着Pb的GO进入还原环境后,以Pb~(2+)离子形式解吸附释放的Pb会引起水体的再污染.     

四氧化三铁-蛭石复合材料制备及其对Pb~(2+)的吸附性能

以天然蛭石为载体制备了四氧化三铁-蛭石复合材料,采用静态平衡实验对该复合材料吸附Pb~(2+)的特性进行了研究,同时考虑了pH值、温度和投加量对吸附的影响.结果表明,四氧化三铁-蛭石复合材料对Pb~(2+)的吸附等温线符合Langmuir方程和Freundlich方程,Elovich方程和双常数方程可较好地描述该复合材料对Pb~(2+)的吸附动力学过程.由Langmuir等温式计算得出,在30℃、pH 5.50、投加量1.50 g·L~(-1)时,四氧化三铁-蛭石复合材料对Pb~(2+)的最大吸附量为128 mg·g~(-1).四氧化三铁-蛭石复合材料对Pb~(2+)的吸附量均随pH值、温度和投加量的增大而增加.与天然蛭石的对比实验表明,四氧化三铁-蛭石复合材料表现出较高的磁饱和强度且Pb~(2+)吸附能力提高55.5%.     

Hg2+和Pb2+对中国鲎N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶的影响

节肢动物蜕皮与N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(EC3.2.1.52,NAGase)密切相关。为了探究Hg~(2+)和Pb~(2+)这2种重金属离子对节肢动物NAGase的影响,以中国鲎(Tachypleus tridentatus)为材料,从其内脏分离提取了NAGase。利用酶促反应动力学方法,研究Hg~(2+)和Pb~(2+)对中国鲎NAGase的影响;通过对酶荧光发射光谱的测定,研究NAGase酶蛋白经Hg~(2+)和Pb~(2+)作用后的空间构象变化。结果表明,Hg~(2+)和Pb~(2+)对中国鲎NAGase均有较强的抑制作用,Hg~(2+)对NAGase的抑制作用强于Pb~(2+),Hg~(2+)和Pb~(2+)对NAGase的抑制作用均表现为可逆过程,其中Hg~(2+)对NAGase的抑制属于竞争性抑制作用,抑制常数KI为22.68μmol·L~(-1),Hg~(2+)只与游离酶结合,不与酶-底物络合物结合;而Pb~(2+)对NAGase的抑制是属于竞争性-非竞争性混合型抑制作用,抑制常数KI和KIS分别为19.13 mmol·L~(-1)和75.23 mmol·L~(-1),Pb~(2+)与游离酶的亲和力相比与酶-底物络合物的亲和力更强。NAGase经Hg~(2+)和Pb~(2+)作用后荧光发射强度均降低,但荧光发射峰值并没有发生位移,说明Hg~(2+)和Pb~(2+)对中国鲎NAGase的抑制作用均为酶蛋白空间构象的变化所致。这证明了Hg~(2+)和Pb~(2+)对中国鲎NAGase活力具调控作用。     

壳聚糖活性污泥复合吸附剂处理铅、镉废水研究

研究了壳聚糖活性污泥复合吸附剂(SCTS)对废水中Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附性能,通过单因素试验分析了温度、SCTS投加量、pH值、搅拌转速和重金属离子浓度对SCTS吸附性能的影响,正交试验确定了影响因素的主次顺序及最优组合水平。结果表明:影响SCTS吸附废水中Pb~(2+)的因素从大到小依次为pH值、SCTS投加量、Pb~(2+)初始浓度和搅拌转速,吸附Pb~(2+)的最优组合为pH值=2、SCTS投加量为10 g· L~(-1)、ρ(Pb~(2+))初始值为50 mg· L~(-1)、搅拌转速130 r·min-1,Pb~(2+)去除率达95.76%。影响SCTS吸附废水中Cd~(2+)的因素作用力大小依次为pH值、Cd~(2+)初始浓度、转速和SCTS投加量,吸附Cd~(2+)的最优组合为pH值2、SCTS投加量2.5 g· L~(-1)、ρ(Cd~(2+))初始值60 mg· L~(-1)、转速130 r·min-1,此时Cd~(2+)的去除率为96.08%。     

4种重金属对灵芝漆酶活性及转录表达的影响

漆酶是一种分布广泛的多酚氧化酶,在食品、能源和环保等领域具有重要的应用价值.灵芝作为重要的白腐真菌,可以合成分泌包括漆酶在内的多种木质纤维素降解酶,这些酶的活性会随着菌株、发酵条件等不同而不同.以灵芝荣保1号为材料,利用平板实验分析4种重金属(Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)和Fe~(2+))在不同浓度下对灵芝菌丝体生长及氧化带形成的影响,用分光光度法测定重金属发酵液中漆酶的活性,并通过实时定量PCR检测重金属离子胁迫下灵芝漆酶同工酶表达的差异性和特异性.结果表明:低浓度Pb~(2+)和Cu~(2+)促进菌丝体生长和氧化带形成,而Cd~(2+)和Fe~(2+)抑制菌丝生长及氧化带形成;Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)和Fe~(2+)分别以终浓度为100、20、100、100 mg/kg时对菌丝生长及氧化带的增强作用较大,培养至第11天、第9天、第7天、第7天时,漆酶活性达到最大值,分别为20.83±0.32、15.89±0.21、30.56±0.42、9.44±0.25 U/L,Cu~(2+)促进了发酵液中漆酶酶活,而Pb~(2+)、Cd~(2+)和Fe~(2+)则抑制漆酶酶活.荧光定量PCR结果显示,4种重金属离子在液体培养条件下对15个灵芝漆酶同工酶的转录表达影响存在差异性,其中5个漆酶基因(Glac4、Glac6、Glac10、Glac11和Glac12)转录表达发生上调.综上,灵芝漆酶对重金属离子作用的不同响应表明其具有较复杂的生理功能及调控机制,结果可为进一步阐明漆酶作用机制提供基础.     

粟米糠吸附Pb~(2+)的关键因素交互效应及吸附机理研究

采用响应面法(Box-Behnken design,BBD)考察粟米糠吸附Pb~(2+)的不同因素(p H值、Pb~(2+)初始浓度、吸附剂浓度和吸附时间)对吸附过程的影响及交互效应,并通过等温吸附和表征分析研究吸附过程的热力学特征及其吸附机理.结果表明,p H值与Pb~(2+)初始浓度和吸附剂浓度交互效应显著,Pb~(2+)初始浓度与吸附时间的交互效应显著.使用等温吸附模型拟合吸附过程发现,Langmuir和Freundlich模型拟合结果较好,该过程为物理吸附与化学吸附共同作用,293、298、303、308 K条件下的粟米糠最大吸附量qm分别为10.33、10.56、11.10、11.22 mg·g-1,其对Pb~(2+)吸附能力随温度上升而提高.对吸附热力学参数ΔG、ΔH与ΔS计算表明该过程为吸热的自发反应,随反应进行体系混乱度增加.SEM和FTIR分析表明,粟米糠吸附Pb~(2+)前后表面形态发生明显改变,羟基、羧基、醇羟基等基团在粟米糠吸附Pb~(2+)中起主要作用.     

镉和铅联合作用对黑腹果蝇发育及抗氧化的影响

作为主要的重金属污染物,镉(Cd~(2+))和铅(Pb~(2+))对生物体具有不同影响和毒作用机制,然而当它们同时存在于机体内常会表现出不同的联合效应,因此研究以上两种重金属的联合作用极其重要。本研究以模式生物黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)为研究对象,采用原子吸收、发育实验、酶学测定以及荧光定量PCR评估Cd~(2+)和Pb~(2+)以及二者联合对果蝇的影响。向果蝇分别饲喂不同剂量的Cd~(2+)(0.05、0.1、0.3、0.5 mmol?L~(-1))和Pb~(2+)(0.2、0.5、1.5、2.9 mmol?L~(-1))以及Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.05+0.2、0.1+0.5、0.3+1.5、0.5+2.9 mmol?L~(-1)),测定果蝇成虫体内Cd~(2+)和Pb~(2+)积累量,以及化蛹率、羽化率、抗氧化能力、金属硫蛋白(metallothionein,MTNs)和谷胱甘肽S转移酶(glutathione S-transferase,GST)基因的表达水平。结果表明,果蝇中Cd~(2+)和Pb~(2+)浓度随着培养基中重金属浓度的上升而增加,当同时加入Cd~(2+)和Pb~(2+)后,二者积累量进一步增加。单独添加Pb~(2+)(0.2、0.5、1.5、2.9 mmol?L~(-1))或共同添加Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.1+0.5、0.3+1.5、0.5+2.9 mmol?L~(-1))显著降低果蝇化蛹率和羽化率,而Cd~(2+)+Pb~(2+)联合处理较单独Cd~(2+)/Pb~(2+)处理表现出更强的效果,且这种效果随着Cd~(2+)/Pb~(2+)浓度的增加而增强。Cd~(2+)+Pb~(2+)处理CAT活性较单独Cd~(2+)/Pb~(2+)处理显著提高。Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.05+0.2、0.1+0.5、0.3+1.5 mmol?L~(-1))处理组SOD活性较单独Cd~(2+)/Pb~(2+)处理,SOD活性无明显变化,但在Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.5+2.9 mmol?L~(-1))处理组中SOD活性显著上升;Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.05+0.2 mmol?L~(-1))处理组MDA含量较单独Cd~(2+)/Pb~(2+)处理显著提升,但在处理组Cd~(2+)+Pb~(2+)(1+0.5、0.3+1.5、0.5+2.9mmol?L~(-1))中MDA含量反而较单独的Cd~(2+)/Pb~(2+)处理有所下降。荧光定量PCR结果表明,在Cd~(2+)/Pb~(2+)处理下MTNs和Gsts表达水平显著升高。本研究表明重金属联合作用会对生物体产生不同的毒性效应,而MTNs和Gsts两类基因在生物体重金属胁迫下的解毒机制中发挥着至关重要的作用。     

丝瓜络固定化非活性颤藻对Pb2+的吸附特性

为研究丝瓜络固定化非活性颤藻对Pb~(2+)的吸附特性,选择游离颤藻为对照,考察环境因素对吸附过程的影响以及吸附动力学、等温线和吸附机理.结果表明,固定化和游离颤藻分别在90 min和60 min达到吸附平衡,与对照相比,吸附量增加了约20.6%;随着Pb~(2+)浓度的增加,固定化和游离颤藻的吸附量逐渐增加,并在70 mg·L~(-1)和60 mg·L~(-1)时,分别达到吸附饱和;吸附量依赖于pH的变化,当pH5时吸附量达到最大;吸附过程符合准二级动力学模型;Langmuir等温方程很好地描述了固定化和游离颤藻对Pb~(2+)的吸附过程,属于单分子层吸附,饱和吸附量分别为87.82±1.51 mg·g~(-1)和70.87±1.86 mg·g~(-1);傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线能量色散光谱(EDS)分析表明,氨基、羧基、羰基和羟基与Pb~(2+)的络合作用是固定化和游离颤藻的主要吸附机理.     

Mn~(2+)协同Fe~(3+)-EDTA在中性pH条件下催化类Fenton降解水中卡马西平

研究了Mn~(2+)协同Fe~(3+)-EDTA络合体催化类Fenton反应,在中性p H条件下对水中新兴污染物卡马西平的降解情况.考察了Mn~(2+)∶Fe~(3+)、EDTA∶Fe~(3+)和H_2O_2∶Fe~(3+)的物质的量比率、Fe~(3+)浓度和初始p H等关键因素对卡马西平降解效果的影响.结果表明,共存Mn~(2+)能够显著增强Fe~(3+)-EDTA络合体催化类Fenton反应体系的氧化能力.在0.1 mmol·L~(-1)Fe~(3+)、EDTA∶Fe~(3+)为2∶1、Mn~(2+)∶Fe~(3+)为1∶1、H_2O_2∶Fe~(3+)为150∶1和p H 7.0的条件下,经过20 min反应时间,卡马西平的降解率能够达到100%,表观降解速率常数达到0.6374 min~(-1).其增效机理是通过Mn~(2+)-EDTA与H_2O_2反应促进O_2~(·-)的产生,进而加速还原Fe~(3+)-EDTA至Fe~(2+)-EDTA,间接提高HO~·的产生速率.研究结果能够为水中卡马西平的有效去除提供参考.     

不同浓度柠檬酸溶液中石灰性紫色土微团聚体对Pb~(2+)的吸附解吸特性变化

铅(Pb~(2+))因溶解度较小,易在土壤中长期滞留,从而造成严重的土壤铅污染。柠檬酸(Citric Acid)作为植物根系分泌的典型天然有机酸,含有大量羧基功能团和活性点位,影响着土壤中重金属的吸附和解吸。为深入了解柠檬酸输入土壤后,Pb~(2+)在土壤中的积累与迁移规律,以石灰性紫色土为研究对象,通过模拟试验,采用平衡液吸附法及柠檬酸、HCl解吸法,研究了不同浓度柠檬酸溶液中石灰性紫色土及各粒径微团聚体对Pb~(2+)的吸附-解吸特性。结果表明:在不同浓度柠檬酸溶液中,石灰性紫色土全土及各粒径微团聚体对Pb~(2+)的吸附量随其初始浓度增大而增加,各粒径间吸附量大小顺序为:(0.002 mm)2~0.25 mm全土0.053~0.002 mm0.25 mm~0.053 mm;柠檬酸浓度在0~1 mmol·L~(-1)范围内,石灰性紫色土全土及各粒径微微团聚体对Pb~(2+)的吸附量明显上升,1~100 mmol·L~(-1)范围内吸附量下降,低浓度的柠檬酸能够有效促进全土及各粒径微团聚体对Pb~(2+)的吸附,高浓度柠檬酸则起抑制作用,降低土壤对Pb~(2+)的吸附量;Freundlich方程对等温吸附过程的拟合达到极显著水平(R2=0.985-0.999),全土和不同粒径微团聚体对Pb~(2+)的吸附为不均匀表面的多层吸附;易解吸率随初始Pb~(2+)质量浓度上升而不断增大,难解吸率不断下降,加入柠檬酸后,易解吸率进一步上升,且随柠檬酸浓度升高而增大。研究柠檬酸溶液中石灰性紫色土对Pb~(2+)的吸附-解吸特性,能够有效预测石灰性紫色土区域重金属的环境效应,对农业环境安全调控具有重要意义。     

石墨烯对漆酶/介体系统降解碱木素的影响

漆酶/介体系统(laccase-mediator system,LMS)在木质素生物降解及其资源化利用领域具有巨大的潜在应用价值,但LMS仍存在介体重复利用率低、电子供体不足等问题.电子传递性能优异的碳基材料石墨烯具有解决这些问题的潜力,本文研究了石墨烯对漆酶-ABTS系统降解碱木素的影响.结果表明,石墨烯促进了漆酶-ABTS系统对碱木素的降解,使碱木素的降解率在10 h内提高了28%.石墨烯的添加使得漆酶-ABTS系统对氧的消耗速率加快了4倍.碱木素的FTIR与XPS结果表明,石墨烯的添加强化了漆酶-ABTS系统对碱木素的降解.石墨烯反应前后并没有明显变化,循环伏安结果表明,石墨烯作为"电子导体"提高了ABTS中间体与碱木素之间的电子传递效率,促进了ABTS+·向ABTS2+的转化,提高了ABTS2+氧化碱木素中非酚类结构单元的速率.石墨烯的添加使得ABTS+·稳态浓度处于较高的水平,提高了介体重复利用率.本研究证明了碳基材料石墨烯作为"电子导体"强化了漆酶-ABTS系统对碱木素的催化降解,为木质素生物降解及其资源化利用提供了新的方法和思路.     

铅、镉污染废水树皮类吸附材料的筛选

近年来,水体重金属污染日趋严重,筛选出绿色高效处理重金属污染废水的吸附材料迫在眉睫.本文采用振荡吸附法研究了10种树皮类生物质吸附材料在不同投加量、初始浓度、pH和吸附时间下对模拟污染废水中Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附效率.结果表明,在25℃和180 r·min~(-1)恒温振荡条件下,10种树皮对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附效率存在明显差异(P0.05).它们对模拟废水Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附量和吸附率,分别随初始浓度的增加呈递增和递减趋势;在0—120 min内随吸附时间的延长而提高;在pH 2.0—4.0范围内,随pH的增大而明显提升.红外光谱分析表明,羟基和羧基参与了Pb~(2+)和Cd~(2+)吸附.在投加量0.5 g·L~(-1)、模拟废水初始浓度50 mg·g~(-1)、pH 5.50和吸附时间120 min条件下,侧柏(Platycladus orientalis)皮、核桃树(Juglans regia)皮和构树(Broussonetia papyrifera)皮对Pb~(2+)的吸附量可达71.77—83.61 mg·g~(-1),对Cd~(2+)的吸附量达到64.69—70.33 mg·g~(-1),对实际污染废水具有较高的吸附率,最高可达98.21%.因此,侧柏皮、核桃树皮和构树皮可能是是吸附复合污染废水中铅镉的潜在材料.     

改性丝胶生物吸附剂对Ag~+的选择性吸附

以蚕丝丝胶(SS)为基材,通过接枝2,5-二硫二脲制备了改性丝胶生物吸附剂(SO),探讨了影响生物吸附的因素,并对比研究了不同体系中生物吸附剂对Ag~+的吸附行为.结果表明,在p H 1.0—6.0范围,吸附率随着p H升高而增大.相同条件下,SO吸附容量和吸附率明显优于SS,在单组分Ag~+溶液中,p H5.0时,SO和SS对Ag~+的吸附率分别为96.2%和57.8%,吸附容量分别为20.8 mg·g~(-1)和12.5 mg·g~(-1).在三组分(Ag~+-Cu~(2+)-Zn~(2+))及五组分(Ag~+-Cu~(2+)-Zn~(2+)-Ni~(2+)-Pb~(2+))溶液中,SO对Ag~+显示出良好的吸附选择性.p H5.0时,SO对其它金属离子很少吸附,而对Ag~+的吸附率分别高达95.8%和93.7%;SS尽管对其它贱金属离子吸附率也较低,但其对Ag~+的吸附率仅为25.4%和23.7%.吸附动力学表明,吸附剂对Ag~+的吸附符合准二级动力学模型,吸附过程为化学吸附,吸附过程活化能Ea(SO)=43.23 k J·mol~(-1),Ea(SS)=59.32 k J·mol~(-1).吸附热力学表明吸附过程为放热的自发过程.25℃吸附平衡时,Ag~+在固液两相的分配系数为K_D~Θ(SO)=5111.K_D~Θ(SS)=273.SO对Ag~+吸附机理主要为配位作用,粒子内扩散为吸附过程的速控步骤.     

不同菌糠生物炭对水体中Cu2+、Cd2+的吸附性能

以菌糠废弃物为原料,采用限氧裂解法在500℃条件下制备香菇菌糠、猴头菇菌糠和平菇菌糠生物炭(LEBC、HEBC和POBC).利用SEM、XRD和FTIR等方法对吸附剂进行了表征;通过吸附动力学、等温吸附、生物炭酸化实验探究了3种菌糠生物炭去除水溶液中Cu~(2+)、Cd~(2+)的效果及机理.结果表明,在溶液初始pH 2—3时,3种菌糠生物炭对溶液中Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附量急剧增加.LEBC、HEBC、POBC对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附符合准二级动力学模型,对Cu~(2+)的吸附速率分别为10.15×10~(-3)、7.08×10~(-3)、0.69×10~(-3) mg·g~(-1)·min~(-1),对Cd~(2+)的吸附速率分别为6.53×10~(-3)、5.19×10~(-3)、0.26×10~(-3) mg·g~(-1)·min~(-1).不同浓度下LEBC、HEBC、POBC对Cu~(2+)的吸附符合Langmuir模型,最大吸附量依次为56.74、11.98、77.32 mg·g~(-1);而Cd~(2+)的吸附符合Freundlich模型,最大吸附量依次为74.26、36.49、70.2 mg·g~(-1).LEBC在较短的时间内能达到较大的吸附量,可作为去除水体中Cu~(2+)、Cd~(2+)的优质吸附剂.XRD和FTIR等分析结果表明生物炭对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附机制包括物理吸附、阳离子-π作用、官能团络合及沉淀.3种生物炭经酸化处理后,对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附能力显著下降,表明生物炭中碳酸盐引起的Cu~(2+)、Cd~(2+)表面沉淀在吸附过程中起重要作用.     

绣球花状掺锶碳羟基磷灰石对Pb~(2+)的吸附

以NH_4H_2PO_4、Ca(NO_3)_2·4H_2O、Sr(NO_3)_2和尿素[CO(NH_2)_2]为原材料,通过水热法合成了一种单分散、由纳米片自组装而成的绣球花状三维(3-D)掺锶碳羟基磷灰石(Sr-CHAp),并用于吸附酸性水溶液中的铅离子(Pb~(2+)).研究了溶液p H、吸附时间、初始浓度对Sr-CHAp材料吸附Pb~(2+)的影响及在其在不同p H条件下的吸附机理.采用XRD、SEM、FI-IR和BET等技术对材料及吸附产物进行表征.结果表明,该吸附剂材料表面具有介孔结构,平均孔隙宽度是11.10 nm,具有较大的比表面积(43.54 m~2·g~(-1)),在pH3时对Pb~(2+)具有较高的饱和吸附量(985.1 mg·g~(-1));其等温线吸附数据符合Langmuir模型,动力学吸附数据符合伪二级动力学模型;在酸性溶液中其对Pb~(2+)的吸附主要表现为溶解/沉淀机理,溶液p H值的大小影响吸附后的产物,强酸性条件下有利于PbHPO_4的生成,而p H值为3—6时主要生成Pb_(10)(PO_4)_6(OH)_2.     

CaO_2/Fe~(2+)活化过硫酸钠对石油类污染土壤的修复效果

本文探讨了利用过氧化钙活化过硫酸钠氧化修复实际污染场地长期高浓度石油类(TPH)污染土壤的可行性.研究了过氧化氢、过氧化钙、过氧化钙/Fe~(2+)等活化方法对TPH降解效率的影响.结果表明,对于TPH污染较重的土壤(浓度15000 mg·kg-1),过氧化钙较过氧化氢活化过硫酸钠降解的效果更好,使用过氧化氢活化方法,TPH最高降解率仅为25.6%,而当过氧化钙/过硫酸钠的用量(物质的量之比)为1/5时,反应7 d,TPH去除率达到67.4%,反应不需要添加额外的活化剂.当Fe~(2+)/过氧化钙/过硫酸钠的用量为1/2/5时,反应7 d,TPH降解率为82.1%,较不添加Fe~(2+)高14.6%,反应后体系呈中性.进一步增加过氧化钙的用量,TPH去除率和体系p H均增加.研究表明,Ca O_2/Fe~(2+)活化过硫酸钠氧化修复石油类污染土壤效果较好,考虑到实际场地后续利用的可行性,Fe~(2+)/过氧化钙/过硫酸钠的用量为1/2/5较为合适.     

γ-Fe-Ti-Al_2O_3催化臭氧氧化水中布洛芬并阻断溴酸盐生成研究

以葡萄糖为模版,采用蒸发诱导自组装法合成了铁、钛掺杂γ-Al_2O_3(γ-Fe-Ti-Al_2O_3)介孔催化剂,并将其用于臭氧氧化含Br~-水中布洛芬. X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附(BET)、X射线光电子能谱(XPS)表征结果表明,铁、钛成功掺杂进入γ-Al_2O_3骨架,分布均匀,保持了γ-Al_2O_3有序的介孔结构,具有较大的比表面积,钛的价态为Ti~(4+)和Ti~(3+)共存,铁的价态是Fe~(3+).铁、钛的掺杂显著提高γ-Al_2O_3催化臭氧氧化含Br~-水中布洛芬的活性,且有效阻断了溴酸盐的生成,反应60 min后,TOC去除率由γ-Al_2O_3的54%提高到86%,而单独臭氧氧化仅为13%.电子自旋共振和催化剂表面Fe~(2+)离子捕获实验表明,羟基和超氧自由基是反应活性氧物种,有利于有机物的矿化;有机物能够强化γ-Fe-Ti-Al_2O_3催化剂中的Fe~(3+)还原为Fe~(2+),从而有利于溴酸盐的阻断还原.     

Fe~(2+)/单过氧硫酸氢盐(PMS)体系降解水体中酮洛芬的机制研究

以酮洛芬(KTP)为目标污染物,研究了其在Fe~(2+)/单过氧硫酸氢盐(PMS)体系中的降解行为.溶液的pH值不仅会影响KTP的存在形态,而且也会影响Fe~(2+)/PMS体系中Fe~(2+)的形态,进而影响KTP的降解,结果表明,酸性条件有利于KTP的降解,当pH=3时降解效果达到最佳,降解率为66.87%.分别以乙醇和叔丁醇做为自由基猝灭剂,检测到体系中存在硫酸根自由基与羟基自由基,且酸性时以硫酸根自由基为主导,而中性和碱性时以羟基自由基为主导,说明随pH值的升高体系中发生了SO_4~(-·)向HO·转化.当HCO_3~-浓度从0增大至0.01 mmol·L~(-1)时,其对KTP的降解起到促进作用,继续增大至10 mmol·L~(-1)时,对KTP的降解起抑制作用.HA在0至10 mg·L-1浓度范围内对KTP的降解起到促进作用,继续增大至50 mg·L~(-1)时则表现出抑制作用.自然水体中低浓度的腐殖酸、碳酸氢盐对KTP的降解起到促进作用,而高浓度则表现为抑制作用;采用UPLC/MS/MS对KTP降解产物进行鉴定,推测KTP在Fe~(2+)/PMS体系下的降解途径主要涉及脱羧反应、酮基化反应和羟基化反应;用发光菌急性毒性实验评价了KTP降解过程中的毒性变化,发现KTP氧化过程中体系的毒性低于氧化前KTP的毒性,表明Fe~(2+)/PMS体系是一种有效降低KTP毒性的方法.     

模板法合成介孔硅酸钙及其对重金属离子的吸附性能

以硝酸钙和硅酸钠为原料,采用模板法制备了介孔硅酸钙.探讨了不同模板剂(十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲溴化铵、P123和十六烷基三甲溴化铵-四甲基氢氧化胺)对介孔硅酸钙孔径和表面形貌的影响,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、BET表面分析和红外光谱(FT-IR)等对其结构进行了表征,考察其对含Pb~(2+)和Cu~(2+)模拟废水的吸附性能和解吸再生性能,并与活性炭的吸附性能进行比较.结果表明,采用十六烷基三甲溴化铵模板剂为模板合成的硅酸钙具有介孔结构,为狭缝孔,孔径主要介于4—50 nm之间,比表面积达158.13 m~2·g~(-1);在298 K下,对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附容量分别为1.833 mmol·g-1和6.557 mmol·g-1,远比在相同吸附条件下活性炭的吸附容量高.介孔硅酸钙吸附重金属离子为放热反应,主要是表面羟基与重金属离子间配位化学作用.经过5次洗脱再生,对Pb~(2+)的平衡吸附量和吸附率仅分别降低了0.102 mmol·g-1和4.2%,表明其具有优良的吸附/再生性能,有望成为优良的重金属离子吸附材料.     

金属离子对赤红球菌(Rhodococcus ruber L9)降解芘的影响及其作用机制

实验室从石油污染土壤中筛选得到一株高效芘降解菌,命名为赤红球菌(Rhodococcus ruber L9),分析了不同浓度Fe~(3+)、Ca~(2+)、Cu~(2+)、Mn~(2+)对该菌降解芘效果的影响.结果发现,0.45 mmol·L~(-1) Fe~(3+)对芘的降解率有明显促进作用,6d时芘降解率最高,可达77%,相较于不加金属离子时提升了约30%.进一步研究发现,当Fe~(3+)存在时,芘降解过程中蛋白总量变化、邻苯二酚1,2-双加氧酶(C120)和邻苯二酚2,3-双加氧酶(C230)酶活性的变化与Fe~(3+)和Fe~(2+)在胞内、胞外浓度的变化密切相关,主要原因是Fe~(3+)的存在,能诱导赤红球菌合成更多与芘降解有关的蛋白,且可以作为酶的活性中心提高酶的活性,从而大幅提高芘的降解效率.