硫化纳米零价铁(S-nZVI)对水体中镉的去除研究

由于矿山开采、工业废水排放及农业施肥等人类活动,使得我国镉污染日益突出.本研究采用液相还原法制备硫化纳米零价铁(S-nZVI),研究其对Cd的去除行为.考察了不同硫化剂、合成方法、S/Fe比(物质的量比)及pH对Cd去除的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、X-射线衍射(XRD)等技术对反应前后的材料进行表征,结合批实验结果探讨Cd的去除机理.结果表明,采用一步法以硫化钠(Na_2S)为硫化剂合成的S-nZVI对Cd的去除效率远高于其它方法,去除容量可达385.6 mg·g~(-1).反应120 min后,S-nZVI对Cd的去除率随S/Fe比的增加而升高,S-nZVI反应体系受pH影响较小.材料表征结果显示,S-nZVI颗粒由Fe~0、Fe_3O_4、FeS组成,其中,FeS的含量随S/Fe比的升高而增加.S-nZVI对Cd的去除机理主要是Cd将FeS中的Fe置换,与S结合形成稳定的CdS.     

磺胺二甲基嘧啶对镉在针铁矿上吸附行为的影响

环境中抗生素与重金属的共存会使各自在土壤中的迁移转化和生态效应变得更为复杂,为了准确评估磺胺二甲基嘧啶(SMT)与重金属镉复合污染下的环境风险,采用紫外光谱法,研究了中性条件下磺胺二甲基嘧啶与镉的络合特性;采用批量振荡吸附平衡法,研究了SMT存在的条件下针铁矿对镉的吸附特性.结果表明:SMT与镉有一定的络合能力,络合常数log K值为-3.31;针铁矿对SMT和镉都有一定的吸附作用;在SMT存在条件下,针铁矿对镉的吸附容量明显增强,这可能是由于SMT改变了针铁矿表面带电情况,红外结果表明在吸附过程中形成了针铁矿-SMT-镉三元络合物.因此,在评估抗生素与重金属复合污染的环境影响时,需要考虑到污染物之间的协同效应.     

盐度对SBR处理垃圾渗滤液污泥胞外聚合物及污泥特性的影响

采用序批式生物反应器(SBR)处理垃圾渗滤液,以投加Na Cl固体的方式改变体系盐度,考察盐度变化对SBR运行过程中污泥胞外聚合物(EPS)及污泥特性的影响。结果表明:盐度的增加(5~15 g/L)对SBR去除COD效果的影响不显著,而对氨氮的去除率则从92%下降至50%;污泥松散型胞外聚合物(LB-EPS)的含量从13.26 mg/g增加至31.75 mg/g,紧密型胞外聚合物(TB-EPS)从19.12 mg/g增至25.75 mg/g。对LB-EPS、TB-EPS中蛋白质(PN)与多糖(PS)进行分析可知,两类EPS中的PN与PS含量均随盐度的增加而增加,但PS的增加量大于PN。进一步将EPS含量的变化与污泥的相关特性进行分析发现,污泥体积指数(SVI)总体上随着EPS含量的增加而增加,污泥的疏水性呈现下降趋势。此外,还发现污泥的Zeta电位受到EPS与盐度的共同影响,呈现先负向减小后增大的趋势,污泥絮体结构随着盐度的增加更为松散。     

NaOH/Na2CO3共解聚铜冶炼渣及砷铅去除研究

铜冶炼渣中砷、铅的经济有效去除是其无害化的关键,而去除效果受限于铁橄榄石结构的影响.本研究提出了一种通过NaOH/Na₂CO₃碱共解聚耦合酸浸去除铜冶炼渣中砷、铅的环境友好策略,系统优化了影响碱共解聚过程及酸浸过程金属浸出效果的工艺参数,评估了处理后残渣的环境风险,同时通过多项表征手段研究了NaOH/Na₂CO₃对铜冶炼渣的共解聚机制.结果表明,在碱共解聚最佳条件下,砷浸出率为62.66%,铅几乎没有浸出;在酸浸过程中33.57%的砷和96.55%的铅被进一步浸出;最终,砷、铅的总浸出率分别达到96.23%和96.55%.处理后铜冶炼渣中砷和铅的含量分别从1002.5 mg·kg^-1和5343.1 mg·kg^-1大幅降低到112.1 mg·kg^-1和170.2 mg·kg^-1,同时,处理后残渣的浸出毒性低于标准限值.XRD、SEM-EDS mapping、FTIR表征结果表明,铜冶炼渣的铁橄榄石相被分解,并暴露出...     

毛霉菌回收金纳米颗粒的影响因素及吸附行为

生物吸附在贵金属的回收中具有较高的应用潜力.本研究以毛霉菌(Mucor varians)菌株(CGMCC 3.02549)为菌种资源,探究了毛霉菌吸附Au~(3+)的影响因素,包括初始Au~(3+)浓度、温度和pH值,研究了毛霉菌吸附Au~(3+)的动力学和热力学特性.结果表明,随着初始Au~(3+)浓度升高,毛霉菌的吸附率降低,吸附容量增高;吸附率随着温度的升高而增加;pH对毛霉菌吸附Au~(3+)的效果影响明显,pH为3时吸附效果最佳.毛霉菌对Au~(3+)的等温吸附过程更符合Langmuir方程(R2=0.985),最大吸附量为325.418 mg·g~(-1).拟二级动力学方程更适合描述Au~(3+)在毛霉菌上的吸附动力学(R2=0.910~0.922).通过热力学分析得出,毛霉菌吸附Au~(3+)是自发的吸热过程.傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射和透射电镜分析表明,回收产物为金纳米颗粒,羰基和羟基是起主要作用的官能团.     

磁性生物炭负载α-MnO2活化过一硫酸盐降解2,2'',4,4''-四溴联苯醚

环境中的多溴联苯醚（PBDEs）对人类健康和生态环境存在潜在危害,开发高效、经济和环保的高级氧化体系对其进行有效降解具有重要意义.利用水热法合成的磁性生物炭负载二氧化锰复合材料（α-MnO₂/MWB）作为催化剂,有效活化过一硫酸盐（PMS）降解2,2'',4,4''-四溴联苯醚（BDE-47）,通过SEM、XRD、FT-IR和BET等手段对材料进行表征分析,同时探究了材料对PMS的催化活化能力.结果表明,α-MnO₂/MWB具有最佳的催化性能,在α-MnO₂/MWB负载质量比为1：2、催化剂投加量为0.05 g·L^-1、PMS浓度为5 mmol·L^-1的条件下,对1 mg·L^-1 BDE-47的降解率达到94%.溶液初始pH对体系的影响较小,氯离子（Cl^-）和腐殖酸（HA）对BDE-47的降解有抑制作用,随其浓度升高抑制作用增强,硝酸根离子（NO₃^-）和碳酸氢根离子（HCO₃^-）对降解几乎无影响.通过自由基淬灭实验证明SO₄^-·和·OH是该体系降解BDE-47的两种关键自由基,其中SO₄^-·占主导地位.反应前后材料的XPS表征分析表明,Mn和Fe元素的价态转化是活化PMS的主要原因.α-MnO₂/MWB经重复利用4次,仍保持着高效的催化性能.     

生物法回收贵金属铂纳米颗粒及其机制

利用自行分离的粪肠球菌Z5(Enterococcus faecalis Z5)菌株(保藏号CCTCC M2012445)回收贵金属铂,探讨了其在外源电子供体条件下以纳米颗粒形式回收溶液中化合态铂的可能性,研究了铂初始浓度、生物量、温度以及p H值对回收过程的影响,探讨了粪肠球菌Z5回收铂纳米颗粒过程的可能机制.结果表明,粪肠球菌Z5菌株可以回收铂纳米颗粒,回收过程主要包括生物吸附和生物还原.铂初始浓度为286.46 mg·L~(-1)、生物量为3.2 g·L~(-1)、温度50℃以及p H值为6时为其最佳回收条件.X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)分析表明,回收产物为5 nm左右粒径的铂纳米颗粒,主要分布于细胞周质.X射线电子能谱(XPS)分析显示,Pt(Ⅳ)首先被还原为Pt(Ⅱ),然后被还原为Pt(0),且从Pt(Ⅱ)还原成Pt(0)为限制步骤,傅里叶红外(FTIR)分析显示菌体表面的羟基和酰胺基官能团可能在回收过程中起作用.     

微生物菌剂复配及强化厨余垃圾好氧堆肥效果分析

厨余垃圾中有机组分的降解速率是影响其堆肥过程的重要因素。针对厨余垃圾中脂肪、蛋白质等特异组分设计了微生物菌剂复配方案,筛选了复配的微生物菌剂适宜接种量,并验证了厨余垃圾堆肥的强化效果。结果表明:厨余垃圾堆肥的适宜复配比为m(米曲霉)∶m(地衣芽孢杆菌)∶m(解脂假丝酵母)∶m(绿色木霉)∶m(褐球固氮菌)=1.5∶1∶1.2∶2∶1;且当接种量为6‰时,厨余垃圾中特异性组分脂肪降解率可达76.2%,氮损失率最低为11.8%。同时发现,固氮菌可以减少堆肥过程中氮素的损失,但固氮效果与初始加入固氮菌的量有关,且与菌剂间多种微生物的协作有关,进一步说明了微生物菌剂复配必要性和有效性。     

锰铝双氧化物改性生物炭减缓土壤重金属对黑麦草的毒性作用

电子垃圾拆解过程中引起的土壤重金属铜(Cu)和镉(Cd)复合污染现象成为一个严峻的问题,为了解决这一问题,利用废弃的螃蟹壳生物质与锰铝盐进行共沉淀后共热解制备了螃蟹壳生物炭(BC)和片状锰铝双氧化物改性的螃蟹壳生物炭(LDO/BC)材料.污染土壤经过BC和LDO/BC修复后,土壤pH、有效磷、速效钾和酶活性得到了提升,土壤中的DTPA-Cu和DTPA-Cd含量显著降低.微生物群落分析表明BC-1%能促进Gemmatimonadota(芽单胞菌)和Acidobacteriota(酸杆菌)相对丰度的上升,而LDO/BC-1%能促进Proteobacteria(变形菌)相对丰度的上升,且变形菌有利于减少Cd在植物中的积累作用.在修复后的土壤中种植黑麦草培养28 d,结果表明,经过投加量为5%BC和1%LDO/BC分别修复后土壤种植的黑麦草发芽率分别提高29%和60%,生长状况更佳,并且黑麦草植株内Cu和Cd的含量相对于未经生物炭材料处理的空白组显著降低.LDO/BC-1%处理组相对于其他处理组表现出更优异的修复效果,且负载在LDO/BC上的Mn可以有效地降低黑麦草吸收土壤中的重金属Cd.     

硅改性花生壳生物炭对水中磷的吸附特性

为实现花生壳资源化利用,通过硅酸钠溶液对花生壳进行浸渍改性,再热解制备成硅改性花生壳生物炭（Si-PSBs）,探究Si-PSBs对水中磷的吸附特性.结果表明,相比于未改性花生壳生物炭（PSB）,Si-PSBs对磷的吸附量明显增大,8%硅酸钠溶液改性的生物炭（8% Si-PSB）对磷的吸附量是改性前的3.9倍.SEM、FTIR和XRD等结果表明8% Si-PSB上有二氧化硅生成,二氧化硅影响吸附过程中源于生物炭的碳酸钙形态,提高了生物炭自身所含金属离子Ca²⁺的反应活性.强酸强碱环境中,8% Si-PSB对磷均具有良好的吸附效果.反应平衡后,8% Si-PSB和PSB对磷的吸附量分别在2.79 mg ·g^-1和0.71 mg ·g^-1上下浮动,对磷的吸附均更符合准二级动力学模型,说明反应以化学吸附为主.等温吸附实验数据采用Langmuir模型拟合度更高,说明8% Si-PSB和PSB对磷的吸附均以单层吸附为主.溶液中腐殖酸（HA）的存在抑制8% Si-PSB和PSB对磷的吸附.8% Si-PSB是一种低成本的新型除磷材料,可提高花生壳自身金属钙离子的利用程度.