聚乙烯醇包埋奥奈达希瓦氏菌MR-1还原U(Ⅵ)

实验用聚乙烯醇包埋奥奈达希瓦氏菌MR-1制备了包埋微球,并用其对U(Ⅵ)进行还原实验。实验结果表明,当p H=7.0,不同聚乙烯醇浓度对包埋微球的成球性、稳定性和传质性均有影响,制备包埋微球的聚乙烯醇的最优浓度为10%;当U(Ⅵ)浓度为15 mg·L~(-1),奥奈达希瓦氏菌投加量为6 m L,且奥奈达希瓦氏菌与聚乙烯醇按1∶2的比例进行包埋后,包埋微球对U(Ⅵ)的去除率最高达96.22%。Cu2+、Mn2+、Ca2+等共存离子对包埋微球还原U(Ⅵ)产生影响,2.0mmol·L~(-1)的Ca2+对包埋微球还原U(Ⅵ)存在微弱的促进作用;2.0 mmol·L~(-1)Cu2+、Mn2+对包埋微球还原U(Ⅵ)存在不同程度的抑制作用,去除率分别仅为8.14%和65.99%。扫描电镜和电子能谱分析结果表明,铀被微球还原沉积在包埋微球中。     

K+、Na+、Ca2+共存离子对活性炭吸附Cr(Ⅵ)的影响

以含有重金属离子Cr(Ⅵ)以及共存轻金属离子K~+、Na~+、Ca~(2+)的模拟废水为研究对象,采用活性炭进行吸附处理,探讨了3种共存轻金属离子对活性炭吸附Cr(Ⅵ)的影响。结果表明:(1)共存的K~+、Na~+、Ca~(2+)与Cr(Ⅵ)之间存在竞争吸附,其影响活性炭吸附Cr(Ⅵ)的大小顺序为Ca~(2+)Na~+K~+,其中Ca~(2+)导致Cr(Ⅵ)去除率下降44.16百分点。(2)吸附Cr(Ⅵ)的活性炭在2 170cm~(-1)处出现新的红外振动峰,表明Cr(Ⅵ)与活性炭之间的吸附属于化学吸附。在同时吸附Cr(Ⅵ)与共存离子的样品中,未出现新的红外振动峰,表明K~+、Na~+、Ca~(2+)与活性炭间的吸附属于物理吸附。(3)活性炭吸附Cr(Ⅵ)的过程符合Langmuir模型,属于单分子层化学吸附;其动力学曲线符合伪二级动力学模型。     

镀铜废水中Cu~(2+)-H_2O_2体系氧化降解硝基苯

镀铜工业废水中除含有大量的铜离子和有机污染物外,还常常含有大量的过渡金属离子、无机阴离子及有机络合剂。这些物质的存在会对铜催化的类芬顿反应降解有机物造成效能上的影响,甚至改变其反应途径。实验体系在单纯的Cu~(2+)-H_2O_2体系氧化降解硝基苯的基础上,研究了过渡金属离子Ni2+、Mn2+、无机阴离子及有机络合剂对于铜催化的类芬顿反应降解硝基苯效能的影响。在常温条件下,单纯的Cu~(2+)-H_2O_2体系中,当p H为5.5,Cu~(2+)为0.8 mmol·L-1,H_2O_2为0.08 mol·L-1,180 min后硝基苯的去除率可达94.67%,有机物的降解率达到最大。Ni2+会抑制Cu~(2+)-H_2O_2体系中硝基苯的降解,然而Mn2+对于Cu~(2+)-H_2O_2体系中硝基苯的降解却有明显的促进作用。无机阴离子Cl O-4、Cl-、NO-3、H2PO2-4对于Cu~(2+)-H_2O_2体系氧化降解硝基苯都有显著的抑制作用。有机络合剂乙二胺四乙酸(EDTA)、柠檬酸(CA)、氨三乙酸(NTA)对于铜催化的类芬顿反应都有显著的抑制作用,然而酒石酸(TA)对于Cu~(2+)-H_2O_2体系中硝基苯的氧化降解却有明显的促进作用。铜催化的类芬顿反应所生成的活跃氧化物的性质对于p H有很强的依赖性,在酸性条件下,羟基自由基是主要的活性氧化物,而在微酸性和中性、碱性条件下,羟基自由基和高价态的铜氧化物是同时参与反应并且相互兼容的,并且体系的p H越高,高价态的铜氧化物的含量也越大。     

含铁黏土矿物与电子传递体强化生物还原固定地下水中Cr(Ⅵ)的过程和机理分析

为了提高微生物还原固定Cr(Ⅵ)的速率,实现地下水Cr(Ⅵ)污染物的快速有效去除,采用添加黏土矿物与电子传递体的方法,考察了含铁黏土矿物NAu-2和电子传递体AQDS单独/共存条件下对希瓦氏菌Shewanella oneidensis MR-1还原固定地下水中不同浓度Cr(Ⅵ)(0.1～2.0 mmol·L~(-1))的影响。结果表明:单独添加NAu-2对不同浓度Cr(Ⅵ)生物还原过程均无促进作用;单独添加AQDS对不同浓度Cr(Ⅵ)(0.2～2.0 mmol·L~(-1))生物还原过程均产生强化作用,强化系数达到1.33～3.90;同时添加NAu-2和AQDS时,不同浓度Cr(Ⅵ)(0.2～2.0 mmol·L~(-1))生物还原时的强化作用均得到明显提升,强化系数达到2.02～10.49。此外,对比NAu-2和AQDS共存时对MR-1还原不同浓度Cr(Ⅵ)的协同促进作用,发现在低浓度Cr(Ⅵ)(0.1～0.5 mmol·L~(-1))体系中未产生协同作用(协同系数1.0),中、高浓度Cr(Ⅵ)(0.8～2.0 mmol·L~(-1))体系中产生了明显的协同作用(SF1.0),且在Cr(Ⅵ)浓度为1.2 mmol·L~(-1)时,协同效果最为明显(协同系数为2.98),说明NAu-2和AQDS对中、高浓度Cr(Ⅵ)(0.8～2.0 mmol·L~(-1))还原过程的协同促进作用差异较大。通过对不同Cr(Ⅵ)浓度条件下NAu-2、AQDS与MR-1共存的复杂体系中Cr(Ⅵ)迁移转化过程和机理进行研究,可为实际Cr(Ⅵ)污染场地修复提供新的修复思路及参考数据。     

水体中常见无机阳离子对TiO_2薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的影响

选择了6种水体中常见的阳离子(Na+、Mg2+、Ca2+、Al3+、Cu2+、Ni2+),分别考查了其对TiO2薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的影响;从光吸收、无机离子本身的性质对光生电子的捕获及传递等讨论了上述离子影响TiO2薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的反应速率的原因。结果表明:由于其不能捕获光生电子,Na+、Mg2+、Ca2+本身对TiO2薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的反应速率影响不大;Al3+吸引电子能力较强,成为光生电子和Cr(Ⅵ)之间的桥梁,促进了Cr(Ⅵ)的还原;浓度为1 mmmol/L时,Cu2+显著地促进了Cr(Ⅵ)的光催化还原,其主要原因是Cu2+捕获光生电子的能力很强,起到了催化剂的作用,而浓度大于10 mmol/L时,Cu2+形成单质Cu以及对紫外光的吸收都使促进作用降低;Ni2+未充满的d轨道具有获得并传递光生电子的能力,也促进了Cr(Ⅵ)的还原;在浓度同为1mmol/L时,对Cr(Ⅵ)光催化还原的促进作用依次为:Cu2+Al3+Ni2+Na+、Ca2+、Mg2+。     

溶液中Fe~(2+)强化Fe~0还原NO_3~-的机制

通过不同条件下Fe0还原NO-3的研究发现,在中性条件下溶液中Fe~(2+)明显强化了Fe0对NO-3的还原,最终还原产物以NH+4-N为主,而反应过程中Fe~(2+)消耗与NO-3还原量存在明显的正相关性。在Fe~(2+)初始浓度为1~8 mmol·L-1条件下,6 g·L-1的Fe0对初始浓度为100 mg·L-1NO-3的还原符合零级反应动力学过程,结合电化学和X射线衍射分析,证明Fe~(2+)通过沉积到Fe0表面,加速了电子传递过程,促进Fe0表面活性,从而强化了Fe0对NO-3的还原。     

新型碳源驯化的SRB去除酸性矿山废水中SO_4~(2-)最佳反应条件

针对硫酸盐还原菌(SRB)处理酸性矿山废水缺乏有效有机碳源问题,运用生活污水、鸡粪和锯末质量比80∶7∶3混合物的发酵液作为新型有机碳源驯化硫酸盐还原菌SRB,并研究SRB以该新型有机碳源作为营养物质在不同COD/SO2-4(C/S)值、pH值、初始硫酸根(SO2-4)浓度、重金属离子(Fe2+、Mn2+、Cu2+和Zn2+)浓度条件下对SO2-4的去除效果,以确定SRB去除SO2-4的最佳反应条件。实验结果表明,在厌氧环境SRB接种量8%、生长温度35℃、转速50 r/min、C/S为1.5~2.0、pH值6~7、初始SO2-4浓度≤3 000 mg/L、Fe2+在100~300 mg/L、Mn2+为35 mg/L时反应条件最佳,SO2-4去除率均可达90%以上;其中Fe2+浓度≤500 mg/L、Mn2+浓度≤140 mg/L时均会促进SRB对SO2-4的还原,当Fe2+浓度≥600mg/L时会严重抑制SRB,Mn2+浓度140 mg/L时会抑制SRB;Cu2+、Zn2+的存在对SRB均有影响,当Cu2+浓度15 mg/L时、Zn2+浓度45 mg/L时对SRB均有抑制作用。新型有机碳源可作为SRB的优良有机碳源,同时可实现以废治废的目的。该成果为实际应用提供了参考。     

诱导结晶法同时去除铜、锌离子

考察投药量、水力负荷、停留时间等因素,对诱导结晶反应器去除Cu~(2+)、Zn~(2+)效果的影响,确定最佳运行参数为:水力负荷40 m~3·(m~2·h)~(-1),结晶药剂投药量2∶1,停留时间90 min。在最佳运行参数下,结晶反应器处理含铜20 mg·L~(-1),含锌10 mg·L~(-1)、pH为5.5~6.0的混合重金属废水。反应器连续运行40 d,出水中铜离子和锌离子平均浓度分别为1.31 mg·L~(-1)和4.57 mg·L~(-1),铜离子和锌离子平均去除率分别是93.4%和51.3%。诱晶载体粒径由0.568 mm长至0.617 mm,平均生长速度为0.001 23 mm·d-1。研究表明,该诱导结晶工艺可以用作同时去除废水中的Cu~(2+)、Zn2+。     

一步法低温合成二维CNx纳米材料及其对水中重金属离子的吸附性能

利用尿素和乙二胺四乙酸钠盐通过一步法低温固相裂解合成了二维纳米碳氮材料(2-D CN_x),实现了对水中重金属离子的吸附去除。系统地研究了2-D CN_x对水中重金属离子Cd~(2+)、Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附性能,其吸附动力学过程均符合准二级动力学模型,吸附等温线更符合Langmuir模型。结果表明:Cd~(2+)、Cu~(2+)和Pb~(2+)的初始浓度均为40 mg·L~(-1),在25℃下,达到平衡时吸附量分别达到了79.4、 58.5、 72.8 mg·g~(-1); 2-D CN_x在比较广泛的pH范围(3.0～9.0)内对重金属离子都具有比较好的吸附效果;吸附剂在吸附柱过滤穿透实验中表现出很好的吸附效果和可重复利用性,且具有良好的机械稳定性。进一步的机理分析探明,吸附主要基于材料表面的羟基和重金属离子交换及氨基与重金属离子的络合协同作用。     

Cu~(2+)对有机废物联合发酵产乳酸的影响

利用剩余污泥和厨余垃圾2种有机废物联合发酵,研究了在pH 7.0,温度为35℃,Cu~(2+)投加量分别为0、20、40和100 mg·L~(-1)时,乳酸的含量及其手性的变化规律。同时,探讨联合发酵过程中多糖、蛋白质、氨氮、VFA和pH与乳酸的变化关系。结果表明Cu~(2+)在低浓度时可以促进乳酸的产生:当投加量为20 mg·L~(-1),发酵第3天总乳酸最高浓度为23.22 g·L~(-1),较空白提高了77.06%,其中L-及D-乳酸浓度分别达到6.95 g·L~(-1)和16.27 g·L~(-1)。随着Cu~(2+)含量继续提高,总乳酸产量随之下降:在Cu~(2+)100 mg·L~(-1)时,乳酸最高浓度下降至16.55 g·L~(-1),获得最高值的发酵时间滞后至第6天。响应面分析表明,发酵体系中D-乳酸的光学纯度随Cu~(2+)投加量整体呈上升趋势。深入研究发现,适量Cu~(2+)在厌氧发酵体系过程中促进了多糖和蛋白质的溶出水解速度,从而提高了酸化的发酵潜力。     

Ganoderma sp.SYBC L48漆酶酶学性质及其对酸性红1的脱色性能

对灵芝菌Ganoderma sp. SYBC L48漆酶进行了纯化和酶学性质分析,并利用该漆酶对偶氮染料酸性红1进行脱色处理;考察了脱色体系中各因素对脱色效率的影响;采用小麦种子和水稻种子对酶处理后的染料进行了毒性测试。结果表明,以ABTS为底物时,该酶的最适pH为2.5,最适温度为60℃,在pH5～9和20～60℃具有良好的稳定性,Co2+、Cr~(3+)和Fe~(3+)离子对酶活性有较强的抑制作用。在染料浓度100 mg·L-1,酶浓度0.5 U·mL-1,介体HOBT浓度0.25 mmol·L-1,pH为4,50℃的条件下反应30 min后,该漆酶对酸性红1的脱色率可达90.3%;1 mmol·L-1的Cr~(3+)、Cu~(2+)、Al~(3+)和Ni~(2+)存在下,漆酶仍能催化酸性红1脱色;脱色后染料的植物毒性下降。上述结果表明该漆酶在纺织废水处理中具有一定的应用前景。     

灭菌处理对不同氧化还原环境下含硫煤矸石中污染物释放的影响

为评价微生物在不同氧化还原环境下对含硫煤矸石中污染物释放的作用,通过设置氧化处理、氧化灭菌处理、还原处理和还原灭菌处理4组处理方式对煤矸石进行连续浸提实验,并测定0、1、3、6、9d后各处理煤矸石浸出液的pH、电导率(EC)、氧化还原电位(Eh)、总溶解性固体(TDS)、金属离子(Fe3+、Mn2+、Cu2+、Zn2+)和阴离子(SO2-4、F-)等特征污染指标。结果表明:氧化环境下,灭菌处理能抑制煤矸石氧化酸化,提高煤矸石浸出液的pH,降低浸出液EC、TDS,并明显降低煤矸石浸出液中Fe3+的溶出浓度,对Mn2+、Cu2+、F-和SO2-4等特征污染离子的溶出也有一定的抑制效果,且随着浸提时间的延长,这种抑制效应日趋加强;而还原环境下,灭菌处理却在一定程度上减弱了还原环境对煤矸石中污染物释放的抑制作用。综上表明,灭菌与否对不同氧化还原环境下含硫煤矸石污染物的释放有重要影响。因此,可以通过工程手段调控矿山环境中微生物活性或类群,对含硫煤矸石污染进行有效的原位控制或治理。     

改性硅藻土/纳米零价铁复合材料去除水中Cu~(2+)的研究

应用改性硅藻土(CDt)/纳米零价铁(NZVI)复合材料对水溶液中的重金属Cu~(2+)进行去除研究。结果表明,CDt/NZVI能高效去除水中Cu~(2+),在CDt/NZVI投加量为0.075g、pH=5、Cu~(2+)初始质量浓度为20mg/L、溶液体积为100mL时,Cu~(2+)去除效果最好,去除率达到98.52%。CDt/NZVI对Cu~(2+)的去除机理包括吸附和还原,吸附过程符合Langmuir方程,最大吸附量为74.29mg/g;还原产物主要为Cu_2O和Cu~0。CDt/NZVI具有良好的循环利用性,循环3次后Cu~(2+)去除率仍能保持在65%以上。     

4种因子对猪场沼液产磷化氢的影响

以猪场沼液为研究对象,在ASBR(厌氧序批式反应器)内采用充氩吹托带出PH3的方式,在680 nm处用分光光度法测定PH3氧化成磷酸盐后的浓度,以研究p H、TP、COD、Cu~(2+)这4种因素对猪场沼液产磷化氢的影响,为揭示PH3转化过程对猪场废水中其他形态磷的补充提供有效的理论依据。结果表明:在偏酸性的实验条件下,PH3产量明显较中性和碱性条件下产量多;PH3产量与TP在一定程度上呈正相关;COD在270~620 mg·L-1范围时能促进PH3的产生,而在630~980 mg·L-1范围时则抑制PH3的产生;Cu~(2+)浓度处于1.2~4.0 mg·L-1时,Cu~(2+)浓度与PH3产量呈负相关。     

甘蔗渣为缓释碳源负载SRB处理模拟矿山淋滤水

以甘蔗渣为缓释碳源及载体,负载硫酸盐还原菌(SRB)处理含低浓度Cu~(2+)离子的模拟矿山淋滤水,研究了缓释碳源、p H、ORP、SO2-4、COD等对矿山淋滤水中Cu~(2+)去除效果的影响,并探讨了处理过程中铜元素的形态及归趋模式。结果表明:在处理过程中p H呈现缓慢升高趋势,ORP全部降至-100 m V以下;硫酸根还原率可达92.4%;甘蔗渣作为缓释碳源释放稳定,COD可稳定保持200~300 mg/L之间;负载在甘蔗渣载体上的菌群可耐受高浓度Cu~(2+)的毒性抑制,并利用缓释碳源甘蔗渣释放出的小分子物质将硫酸根持续还原;至实验期结束,20 mg/L的Cu~(2+)浓度降至0.5 mg/L以下,较高浓度的Cu~(2+)拟通过多级反应器串联进行逐级去除;SO2-4和Cu~(2+)的反应速率比表明,SRB每还原约15 mg SO2-4,就有1 mg Cu~(2+)得到去除;Cu~(2+)主要是以硫化物的形式得以去除。     

双氧水-高锰酸钾催化氧化降解地下水中硝基苯的效能与机理

应用双氧水-高锰酸钾(H2O2-KMnO4)催化氧化作用,对地下水中硝基苯(NB)的降解效果和作用机理进行了研究,探讨了H2O2、KMnO4的不同浓度、不同pH值以及地下水中比较有代表性的共存离子钙(Ca2+)、镁(Mg2+)、铜(Cu2+)、锌(Zn2+)、重碳酸根(HCO3-)、碳酸根(CO23-)等因素对NB氧化...     

还原沉淀法对含铬重金属废水的处理研究

采用还原沉淀法处理含铬(Cr)重金属废水,研究了单质Fe、FeSO4、NaHSO3、Na2SO3等4种常用还原剂对Cr(Ⅵ)的还原效果,中性及弱碱性条件下FeSO4对Cr(Ⅵ)的还原以及重金属离子沉淀的最佳pH。结果表明:对于酸性含Cr重金属废水,NaHSO3是Cr(Ⅵ)还原的优选还原剂;对于中性及弱碱性废水,采用FeSO4对Cr(Ⅵ)进行还原,可以避免反复调节pH,简化工艺,降低成本;对于本试验用含Cr重金属废水,沉淀重金属离子最适宜的pH为10.0。     

膨润土复合颗粒与SRB协同处理酸性矿山废水

针对酸性矿山废水(AMD)pH低、重金属含量大、处理难等问题,采用膨润土-钢渣复合颗粒吸附剂、塑料雪花片和碎石作为填料,经生活污水、鸡粪、锯末发酵液驯化的硫酸盐还原菌(SRB)优势菌悬液对填料进行挂膜,构造三组动态柱:I#动态柱采用分层填装方式、Ⅱ#动态柱采用混合填装方式、Ⅲ#动态柱为只含有微生物的动态柱。研究其对Fe~(2+)、Mn~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、SO_4~(2-)和H~+的去除效果,并研究分层的动态柱的再生效果、揭示机理。结果表明:膨润土-钢渣复合颗粒与微生物填料分层填装的方式更利于处理酸性矿山废水(AMD),该动态柱40 d时对Fe~(2+)、Mn~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)的去除率均能达到95%以上,对SO_4~(2-)的去除效果好于其他两个动态柱,且出水pH为中性,同时SRB还原SO_4~(2-)生成的S~(2-)/H_2S可以使重金属离子固定、饱和吸附剂再生。说明膨润土复合颗粒与SRB协同处理酸性矿山废水具有创新高效性,值得推广使用。     

生物铁修复Cr(Ⅵ)污染土壤的性能及机理

以活性污泥与生物铁作为修复剂,对比时间、pH、污泥投加量、Cr(VI)初始浓度对活性污泥、生物铁去除土壤中Cr(VI)的影响;考察生物铁对土壤中Cr(VI)的还原率;采用SEM、XRD、XPS对生物铁修复前后的Cr(VI)污染土壤进行表征分析。实验结果表明:在土壤中,生物铁对Cr(VI)的修复效果优于活性污泥,当pH为6.0,Cr(VI)初始浓度为300 mg·kg~(-1),生物铁和活性污泥的投加量均为19.57 mg·g~(-1),修复时间为45 d时,土壤中Cr(VI)经活性污泥与生物铁修复后浓度分别为31.42、19.69 mg·kg~(-1),去除率分别为89.52%、94.12%。生物铁修复土壤Cr(VI)以还原作用为主,吸附为辅。Cr(VI)污染土壤被生物铁修复后出现了FeOOH、Fe_3O_4以及Fe_3O_4与FeCr2O4的混合物,部分Cr(VI)被还原为Cr(III),铁被氧化为Fe~(2+)、Fe~(3+)。     

工业废水中多金属离子的吸附净化

以含有Si、Al、Ca、C元素的矿物材料作为基质,经特定条件处理后造粒成型加工成轻质多孔Si-Al-Ca-C结构的吸附材料。研究了该吸附材料对工业废水中多种金属离子的吸附性能,探讨了影响吸附性能的因素。研究结果表明,在一定条件下,Si-Al-Ca-C吸附材料对工业废水中Al3+、Ca2+、Mn2+、Cu2+、Fe3+、Mg2+、As3+和Zn2+的净化率分别高达99.34%、99.82%、98.26%、98.16%、97.76%、97.01%、100%和89.09%。金属离子残留浓度分别为0.152、0.07、0.012、0.02、0.119、0.311、0和0.259 mg/L,均低于国家污水综合排放标准(GB8978-1996)一级标准。