利用空心微球和介电泳去除水中Pb~(2+)

利用空心微球吸附水中的重金属Pb2+,将悬浮液注入装有微电极阵列芯片的微介电泳池中,施加交流电压,用介电泳捕获悬浮液中的空心微球.同时,研究了空心微球吸附铅离子前后的介电迁移规律.结果表明,吸附了Pb2+的空心微球发生了正介电泳现象.此方法可以将吸附了重金属离子的空心微球捕集到一定的区域中,为工业废水中重金属离子的治理提出一种可能的方法.     

环境中生物氧化锰的形成机制及其与重金属离子的相互作用

微生物参与形成的锰氧化物是环境中一种高活性的锰氧化物.研究表明,锰氧化菌主要通过分泌多铜氧化酶来氧化Mn(Ⅱ)而形成锰氧化物.微生物形成锰氧化物过程的主要初级产物是与δ-MnO₂或与酸性钠水锰矿类似的层状锰酸盐.生物氧化锰是环境中重要的吸附剂、氧化剂和催化剂.通过吸附、氧化作用,生物氧化锰影响着重金属离子在环境中的迁移转化,在重金属元素生物地球化学循环中起重要作用.研究锰氧化物的生物形成过程、生物氧化锰的结构特征及其与重金属离子之间的相互作用,对于了解生物氧化锰在重金属元素生物地球化学循环过程中的作用以及在重金属污染修复中的应用有着重要意义.本文综述了环境中生物氧化锰的形成机制、性质、结构特点及其吸附、氧化重金属离子的机制.     

δ-MnO2/沸石纳米复合材料同时去除地下水中的铁锰氨氮

以天然沸石颗粒、高锰酸钾、硫酸锰为原料,通过常温氧化还原沉淀法制备δ-MnO_2/沸石纳米复合材料,用于同时去除地下水中铁锰氨氮.扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、Zeta电位、红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)表征负载锰氧化物和吸附离子的存在形态,探讨δ-MnO_2/沸石对Fe~(2+)、Mn~(2+)和NH_4~+-N的吸附机制.通过静态无/低氧水处理实验研究了δ-MnO_2/沸石对Fe~(2+)、Mn~(2+)和NH_4~+-N的吸附性能.结果表明,沸石表面负载的锰氧化物为δ-MnO_2;复合材料对3种离子的吸附符合准二级动力学,吸附等温曲线符合Langmuir模型,最大饱和吸附容量可分别达到215. 1、23. 6和7. 64mg·g-1;水中氨氮去除机制是沸石对NH_4~+的优先选择性离子交换吸附;水中Fe~(2+)和Mn~(2+)的去除是沸石颗粒表面负载δ-MnO_2的吸附和催化氧化作用.研究表明δ-MnO_2/沸石纳米复合材料可以作为一种高效吸附剂同时去除水中的Fe~(2+)、Mn~(2+)和NH_4~+-N离子.     

MnO2/CFP复合电极的制备及电吸附Pb2+特性的研究

电极材料的形貌结构与电化学性能等将直接影响着电吸附效果.本研究将二氧化锰(Mn O2)通过电沉积的方法负载于碳纤维纸(CFP)材料上,制备获得了Mn O2/CFP复合电极.所制得的Mn O2/CFP复合电极电化学性质稳定、电容量高,复合电极的单位质量比电容量可高达360 F·g-1.用此电极对初始浓度为6 mg·L-1左右的Pb2+溶液进行电吸附,考察了电沉积时间、电压、p H值等因素对复合电极电吸附效果的影响.结果表明,沉积时间为500 s、电压值为1.0 V、p H值为5.0的条件下可获得最佳的电吸附效果,电吸附3 h后原溶液中残留Pb2+达到0.01 mg·L-1以下,去除效率高达99%以上.本研究为水中重金属离子的去除提供了新的技术选择.     

化学预氧化耦合生物锰氧化对水中有机物的去除

在饮用水处理过程中,高锰酸钾与铁锰氧化物预氧化作为化学预氧化的典型工艺,能有效去除饮用水中有机物的污染,并控制消毒副产物(DBPs)的产生.但研究发现,这两种预氧化都会生成具有遗传毒性效应的Mn2+.为解决该问题,研究构想在化学预氧化后耦合生物锰氧化技术,通过生物作用将Mn2+转化为具有较强氧化吸附能力的生物锰氧化物,从而对水质进一步净化.在以天然有机物酪氨酸(Tyr)和人工合成有机物2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸(BP-4)为基质的模拟污染源水中,试验结果验证了上述构想.高锰酸钾或铁锰氧化物预氧化能够去除Tyr,但无法去除BP-4,并会产生Mn2+;在以锰氧化细菌Pseudomonas sp.QJX-1构建的生物体系中,Pseudomonas sp.QJX-1能利用Tyr进行生长并产生锰氧化,生成的生物锰氧化物能有效去除BP-4;在最优试验条件下,特定强度的高锰酸钾预氧化耦合生物锰氧化试验中Tyr、BP-4及Mn2+去除率分别为100%、50%和98.9%.     

活性炭纤维对水中重金属离子的吸附研究

以活性炭纤维作为去除水中镉、镍、铜三种重金属离子的吸附剂，考察了震荡时间、水样pH对吸附效果的影响。测定了三种离子的吸附等温线，采用Langmuir和Freundich模式对吸附平衡实验数据作了线性模拟。对吸附规律进行了探讨。结果表明，吸附效率随着震荡时间的延长pH的增大而升高。三种重金属离子在活性炭纤维上的吸附可用Langmuir和Freundich模式较好地描述。吸附形式呈单分子层且易于进行。结果表明，活性炭纤维对水中三种重金属离子的吸附特性良好，且吸附剂易于再生，可作为去除水中离子态重金属的优良吸附剂。     

调控pH对于人工湿地中红壤吸附固持锰离子的影响

人工湿地是一项高效的矿山废水重金属污染控制技术。如果能使用当地土壤作为基质,则可以大大降低人工湿地的构建成本。文章比较了不同pH调控措施下红壤对矿山废水中锰离子的吸附效率,并探讨了生物还原作用与植株生长对红壤湿地中锰运移的影响。结果表明:添加碳酸钙比氢氧化钙处理更能显著提高红壤对锰离子的吸附效率。伴随着生物还原作用,红壤土柱间隙水中保持一定的锰浓度,而碳酸钙处理能维持锰离子的吸附固持趋势。在野外红壤基人工湿地中,碳酸钙添加能够显著降低间隙水中锰浓度,但在植株种植与碳酸钙添加共存时,间隙水中锰浓度反而高于对照红壤组。因此,构建处理重金属污染废水的红壤基人工湿地时必须同时优化pH调控与植株种植措施。     

石墨烯材料去除重金属及放射性核素的研究

石墨烯及其改性材料具有比表面积大、吸附能力强、抗辐射性能好、耐高温、耐酸碱等优点,近年来在去除重金属和放射性核素领域得到了广泛关注.本文简要介绍了石墨烯的合成及改性方法,综述了石墨烯材料去除水中重金属离子和放射性核素的研究进展,包括吸附容量、影响因素、吸附动力学、吸附热力学模型和吸附机理,分析了该研究领域目前存在的问题,探讨了今后的研究方向.     

简述改性介孔材料对水中重金属的吸附应用

介绍了目前污水重金属处理的几种常用方法,简述了改性介孔材料对水中重金属的吸附应用,介孔材料因其表面积大、多孔、可调控的孔径尺寸以及吸附容量大~([1])等优点成为吸附重金属离子的优良材料。     

水钠锰矿的Mn（Ⅲ）分布及Na4P2O7溶液处理对其铅吸附性能的影响

以深入理解水钠锰矿结构中低价锰离子的含量及分布对其铅吸附性能的影响为目的,通过不同pH（pH为2、4、5）的焦磷酸钠溶液络合浸提酸性水钠锰矿结构中的Mn（Ⅱ）和Mn（Ⅲ）,研究了浸提锰离子的形态、含量、矿物的锰平均氧化度和Pb2＋的吸附量及其伴随Mn2＋、H＋释放量的变化.结果表明,锰平均氧化度为3.670的酸性水钠锰...     

膨润土-白云石复合吸附剂对Fe2+和Mn2+的吸附性能

针对煤矿排出的大量含重金属离子的酸性矿山废水污染问题,采用自制膨润土-白云石复合颗粒吸附剂对含Fe2+和Mn2+的酸性矿山废水进行吸附试验研究。结果表明:膨润土-白云石复合颗粒吸附剂释放总碱度达118.39mg/g(以CaCO3计),可中和酸性矿山废水;随着废水中Fe2+和Mn2+浓度增加,膨润土复合颗粒吸附剂的吸附量在不断增加,且大于原膨润土颗粒吸附剂;建立了膨润土复合颗粒吸附剂对Fe2+和Mn2+的吸附等温式和吸附动力学方程式:膨润土复合颗粒吸附剂对Fe2+的吸附符合BET吸附,对Mn2+的吸附符合Freundlich吸附,对Fe2+、Mn2+的吸附动力学均符合准二级动力学。膨润土-白云石复合颗粒吸附剂既能释放碱度、又对Fe2+和Mn2+具有优良的吸附性能,可作为处理含重金属离子酸性矿山废水的绿色环保矿物材料应用于实际。     

膨润土粘土矿吸附重金属的研究

本文研究了膨润土粘土矿吸附溶液中重金属离子的能力。实验结果表明,在相同的条件下膨润土吸附溶液中重金属离子的次序是:Cu>Zn>Ni>Cd。吸附重金属后的膨润土可用NH_4~+溶液进行解吸。本文提出利用较廉价的天然膨润土粘土矿作为离子交换剂来处理含重金属离子的工业废水。     

磷酸根和镉离子在羟基铁改性膨润土表面的协同吸附机制研究

聚合羟基金属-粘土矿物复合物广泛存在于自然环境中,对重金属阳离子和含氧酸根阴离子均有很好的吸附能力,因此对这些化合物的环境迁移过程及污染控制具有重要影响.研究采用FeCl₃和Na₂CO₃共同改性膨润土,制备了羟基铁－膨润土复合物（HyFe-Bent）.XRD和孔结构分析结果发现,HyFe-Bent的d₀₀₁由原土的1.52 nm增加到1.81 nm,比表面积由原土的52.2 m²·g^-1增大到108.4 m²·g^-1.将HyFe-Bent用于同时吸附水中磷酸根（P）和镉离子（Cd）,结果表明,在实验条件下P和Cd在HyFe-Bent上表现出明显的协同吸附效应,溶液pH升高可促进Cd的吸附但降低P的吸附.此外研究了P和Cd吸附次序对它们吸附性能的影响：在先吸附P的体系中两种物质的吸附性能与同时吸附体系相当,而在先吸附Cd的体系中吸附性能则明显低于同时吸附体系.由此提出P和Cd协同吸附的原理是多种吸附机制共存：除了配体交换和离子交换作用,它们在HyFe-Bent表面还发生了表面沉淀作用,可能形成了Fe-P-Cd三元络合产物.论文研究结果可为了解重金属和含氧酸根复合体系的环境行为及污染控制提供新信息.     

九龙江流域地表水锰的污染来源和迁移转化机制

锰是人体必需微量元素,但近年来河流湖库等地表水锰超标现象时有发生,威胁供水安全.本文于2016—2017年在福建省九龙江流域开展水系沿程梯度调查及机理实验,结合历史监测资料综合研究,探明九龙江锰含量的时空分布与迁移转化规律,揭示九龙江锰的污染来源、超标成因与调控机制.结果表明,溶解锰高值及超标站位集中在北溪上游矿区支流和干流部分水库,且主要发生在枯水期;上游矿区支流颗粒锰含量最高,随后从上游到下游沿程递减,且与总悬浮颗粒物(TSM)和pH显著正相关(p0.05).基于锰形态与pH值之间的密切关系和沿程变化,及培养实验中沉积物锰释放主要受控于pH的变化而非溶解氧的变化,推测九龙江地表水锰污染主要来自红壤颗粒的流失(特别是矿区和坡地),流域风化形成高pH(pH7.8)环境促进亚热带红壤颗粒富集锰,大量富锰颗粒进入pH逐渐下降的河流下游和电站库区后向溶解锰转化,从而导致锰超标.河流下游及库区pH值下降的主要原因包括酸沉降、酸性废水排放、富营养化条件下有机物分解等.研究结果为我国地表水锰污染防控、饮用水安全保障与流域水环境综合管理提供科学依据.     

改性蛭石吸附性能初探

用酸处理活化蛭石对某些重金属离子最佳吸附条件进行了实验研究，并从蛭石的结构初步探讨了其对某些重金属离子吸附的机理。研究结果表明活化蛭石对某些重金属离子具有较好的吸附性。     

融冰过程中铁离子和锰离子的迁移规律

为探究融冰过程中重金属离子的迁移规律,选择铁离子和锰离子为研究对象,开展了室内模拟融冰实验,探讨其在融冰过程中的迁移规律,并分析初始浓度和冷冻温度对其迁移过程的影响.结果表明：在不同的初始浓度和冷冻温度条件下,铁离子和锰离子在冰中各层的浓度分布关系皆为：中层 < 上层 < 下层;融冰过程中,51.17%~71.67%的铁离子和锰离子均在冰体融化前期（0~25%）集中释放,中后期相对平稳均匀释放,此外初始浓度对冰融化时铁离子和锰离子的迁移规律影响不大,而冷冻温度较低时,融1中铁离子和锰离子的浓度基本在增加;融冰过程中,随着累积融水体积的增加,融水中铁离子和锰离子的浓度与冰体初始浓度之比逐渐降低,它们之间呈指数函数衰减模式.     

两性膨润土增强不同层次紫色土吸附Cu2+的研究

为了证实两性粘土对不同层次紫色土吸附Cu~(2+)的促进作用,以不同比例(25%、50%和100%)十四烷基二甲基甜菜碱(BS-14)修饰膨润土作为两性基质,将其分别以5%的比例(质量比)添加至表层和粘化层紫色土中,采用批处理法研究不同两性基质添加比例对表层紫色土(ZS)和粘化层紫色土(ZA)吸附Cu~(2+)的等温吸附特征,并对比温度、p H值和离子强度对Cu~(2+)吸附效果的影响。结果表明:(1)表层紫色土添加BS膨润土(ZS-BS)和粘化层紫色土添加BS膨润土(ZA-BS)对Cu~(2+)的吸附量均随着BS膨润土中BS-14修饰比例的增大而增加,且相同BS-14修饰比例下ZA-BS对Cu~(2+)的吸附量高于ZS-BS。(2)p H值在3~5范围内,表层和粘化层紫色土对Cu~(2+)的吸附量均随p H值的升高而增大。温度从20℃增加到40℃时,两层次土样对Cu~(2+)的吸附量均随温度的升高而增加。土样对Cu~(2+)的吸附量在离子强度I=0.1 mol/L时最大,在I=0.01 mol/L时最小。(3)热力学参数结果表明添加BS膨润土后,不同层次紫色土吸附Cu~(2+)是一个自发、吸热和熵增的过程。     

胺硫改性生物炭对水溶液中不同重金属离子的吸附特性及吸附稳定性

以玉米秸秆为原料热裂解制备生物炭,利用二乙烯三胺和二硫化碳,通过酸化氧化,曼妮希反应胺基改性、二硫化碳巯基取代对生物炭进行胺硫双基团改性,研究胺硫改性生物炭(BC-SN)对Pb2+、Ni2+及Cd2+在单一和三元体系下的吸附特性和吸附稳定性.表征分析证实了生物炭表面胺硫双基团改性成功,且具有比表面积大、表面官能团丰富的...     

絮凝学研究的新领域——具有重金属捕集功能的高分子絮凝剂

絮凝是水质净化的重要方法之一.絮凝剂的作用对象主要是水中由不溶性物质形成的憎液溶胶及悬浮颗粒.近年来的研究发现,将重金属离子的某些强配位基团通过化学反应连接到高分子絮凝剂分子上能赋予原有高分子絮凝剂捕集水中溶解性重金属离子的功能,因此制备出具有去除重金属离子功能的高分子絮凝剂.研究表明,这类高分子絮凝剂用于水处理时表现出显著的优点,如去除效率高、沉降速度快,分离效果好,尤其适合于处理重金属离子与浊度共存的体系,显示出很好的研究及应用前景.本项研究拓展了絮凝剂作用对象的种类,开创了水处理絮凝学研究的新领域.     

Dynamic nano-Ag colloids cytotoxicity to and accumulation by Escherichia coli: Effects of Fe3+, ionic strength and humic acid

Released Ag ions or/and Ag particles are believed to contribute to the cytotoxicity of Ag nanomaterials, and thus, the cytotoxicity and mechanism of Ag nanomaterials should be dynamic in water due to unfixed Ag particle:Ag⁺ ratios. Our recent research found that the cytotoxicity of PVP-Ag nanoparticles is attributable to Ag particles alone in 3 hr bioassays, and shifts to both Ag particles and released Ag⁺ in 48 hr bioassays. Herein, as a continued study, the cytotoxicity and accumulation of 50 and 100 nm Ag colloids in Escherichia coli were determined dynamically. The cytotoxicity and mechanisms of nano-Ag colloids are dynamic throughout exposure and are derived from both Ag ions and particles. Ag accumulation by E. coli is derived mainly from extracellular Ag particles during the initial 12 hr of exposure, and thereafter mainly from intracellular Ag ions. Fe³⁺ accelerates the oxidative dissolution of nano-Ag colloids, which results in decreasing amounts of Ag particles and particle-related toxicity. Na⁺ stabilizes nano-Ag colloids, thereby decreasing the bioavailability of Ag particles and particle-related toxicity. Humic acid (HA) binds Ag⁺ to form Ag⁺-HA, decreasing ion-related toxicity and binding to the E. coli surface, decreasing particle-related toxicity. HA in complex conditions showed a stronger relative contribution to toxicity and accumulation than Na⁺ or Fe³⁺. The results highlighted the cytotoxicity and mechanism of nano-Ag colloids are dynamic and affected by environmental factors, and therefore exposure duration and water chemistry should be seriously considered in environmental and health risk assessments.