不同构型富氮生物炭对Pb (II)和Cr (VI)的作用机制

为了明确不同构型富氮生物炭对重金属的作用机理,本研究以玉米秸秆为生物质,通过尿素改性结合高温热解制备了3种不同氮构型的富氮生物炭（以吡咯氮为主的Pr-NBC、吡啶氮为主的Pd-NBC和石墨氮为主的Gp-NBC）,考察其对典型重金属的作用行为.吸附动力学和吸附等温线等实验结果显示：富氮生物炭对Pb （II）和Cr （VI）的吸附均以化学吸附为主,且存在明显的差异;对Pb （II）的吸附容量与溶液离子强度成正比,吸附可能以形成内层络合物为主,对Cr （VI）的作用则包含吸附和还原两个过程;对两种重金属的吸附容量受pH影响较大,静电吸引作用可能是主要驱动力.吸附前后的材料表征显示：富氮生物炭主要通过静电吸引作用、阳离子交换、沉淀作用和阳离子-π键作用吸附Pb （II）,通过静电吸引作用吸附Cr （VI）,同时能将Cr （VI）还原为Cr （III）.不同构型氮与重金属作用机理存在差异,其中,石墨氮主要通过与Pb （II）形成阳离子-π键作用促进吸附,吡咯氮和吡啶氮具有还原性,可将Cr （VI）转化为Cr （III）,实现减毒.因此,在考察自然环境中富氮生物炭对重金属的作用机制时,应当充分考虑氮构型的影响.     

四环素在水体中的自然光解作用机制

近年来,抗生素引发的水体环境污染问题日益受到关注,光解是其在环境中消减的重要过程,但其中的关键机制及影响因素尚不明确.本研究系统地考察了初始浓度、pH以及无机离子、溶解性有机物等环境因子对四环素（TC）光解的影响,明确了自然光解的关键活性氧物种（ROS）,同时结合理论计算和降解产物的分析,揭示出了TC的自然光解路径及作用机制.结果表明,模拟自然光条件下TC可快速降解,5 μmol·L^-1 的TC在180 min内降解率为75.0%,符合一级反应动力学,反应速率常数为0.007 min^-1,远高于避光条件.随着TC初始浓度的上升,TC光解率和速率呈现出下降的趋势,并且碱性条件更有利于TC光解.水体中存在Cu（II）、Fe（III）和NO₃^-均能显著促进TC光解;富里酸（FA）则由于光屏蔽和淬灭作用对TC的光解产生显著抑制,但FA 和Fe（III）共存时,Fe（III）对光解的促进作用占主导.水体中TC的自然光解不仅存在直接光解,并且以超氧阴离子（O₂^-·）和羟基自由基（·OH）为关键ROS的自敏化光解在TC的光解过程中也起到重要作用.结合TC光解后的产物分析发现,发生间接光解后TC发生开环反应,相比于直接光解和自敏化光解降解地更充分.综上,TC在自然水体中的光解强烈受环境因素影响,可以通过增强活性氧介导的间接光解过程促进水体抗生素污染修复.     

生物炭固定耐镉菌群对Cd2+的吸附及作用机制

从广西某硫化尾矿中分离出一耐镉菌群,将其固定在生物炭上制成固定化菌剂.同时,探究了生物炭种类、添加量、溶液pH、Cd²⁺初始浓度对固定化菌剂吸附Cd²⁺性能的影响,并结合吸附动力学、吸附等温线、16S rDNA、SEM、FTIR、XPS等分析测试手段研究了固定化菌剂对Cd²⁺的吸附过程和作用机制.结果表明,竹生物炭制备的固定化菌剂(ZBCM)对Cd²⁺的吸附效果最佳,在Cd²⁺浓度为20 mg·L^-1、pH=6、生物炭投加量为3 g·L^-1的条件下,ZBCM对Cd²⁺的吸附率达89.49%,较生物炭和单菌群的吸附率分别提高了54.6%和53.51%.从属水平上看,菌群主要由梭状芽孢杆菌、毛梭菌和产己酸菌构成,ZBCM吸附Cd²⁺后优势菌变为副梭菌、毛梭菌和贪铜菌,贪铜菌丰度的增长增强了ZBCM对Cd²⁺的络合和生物积累作用.ZBCM对Cd²⁺的吸附...