外源Cd（Ⅱ）胁迫Alcaligenes faecalis过程中阴离子对 EPS产量及其特性的影响

微生物产生EPS受多种因素影响，其中重金属阳离子的作用较为明显，但其对应的阴离子的作用仍不明确.研究了SO₄^2-、NO₃^-和Cl^-对应的3种Cd（Ⅱ）化合物胁迫/诱导下Alcaligenes faecalis EPS的产量、组分变化及其吸附性能.结果表明，20 mg·L^-1 Cd（NO₃）₂的胁迫效果最为明显，EPS产量达到109.17 mg·g^-1，其中蛋白质含量达到89.46 mg·g^-1，较Control-EPS提高50%以上.在此条件下，Cd（NO₃）₂-EPS对Cd（Ⅱ）吸附量最高，达到300.20 mg·g^-1，较胁迫前增加41.83%.三维荧光（3D-EEM）、红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）分析表明，胁迫后的EPS，尤其是Cd（NO₃）₂-EPS中C?O、C-O/C-N含量增幅明显，在吸附Cd（Ⅱ）中发挥了重要作用.实验结果表明，在Cd（NO₃）₂胁迫/诱导下，Alcaligenes faecalis可产生特异EPS，具有优异的吸附性能.本文为制备生物制剂以处理含重金属废水提供了重要理论指导.     

碳源诱导下D.desulfuricans sub sp.EPS特性及对Cd(Ⅱ)的吸附

通过不同浓度下3种碳源(HCOONa、CH₃COONa和C₆H₁₂O₆)对Desulfovibrio desulfuricans sub sp.(D. desulfuricans sp.)进行胁迫/诱导培养,研究了胁迫/诱导前后EPS组分变化以及对Cd(Ⅱ)吸附性能的影响.结果表明,当碳源HCOONa的胁迫浓度为3.0g/L时,胁迫/诱导效果最明显,EPS产量达到1709.78mg/gVSS,其中蛋白质含量最高,达到1516.68mg/gVSS,较胁迫/诱导前提高了244.93%.在此条件下,HCOONa-EPS对于Cd(Ⅱ)的吸附量最高,为1081.95mg/g EPS,提高了99.47%,且吸附过程符合二级动力学规律.三维荧光(3D-EEM)测试表明,胁迫/诱导后EPS中蛋白质含量尤其类色氨酸含量大幅增加;傅里叶红外光谱(FTIR)测试表明,胁迫后C=O、N-H/C-N、C-O-C等官能团均大量增加,在吸附Cd(Ⅱ)中发挥了重要作用;X光电子能谱(XPS)结果表明,HCOONa胁迫/诱导后,EP...     

Pb（Ⅱ）胁迫培养下Pseudomonas putida EPS组分变化及其对铅的吸附性能

近年来,由微生物产生的胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances,EPS）对重金属废水的处理技术引起了人们的关注.本研究采用Pb（Ⅱ）胁迫培养恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida,P. putida）,定向调控EPS的化学组成,增加EPS产量,并提高EPS对Pb（Ⅱ）的吸附性能.结果表明,Pb（Ⅱ）胁迫浓度为10 mg·L-1时,P. putida EPS产量最高,达到131.55 mg·g-1（以VSS计,下同）,较胁迫前增加25.35%;其中,蛋白质含量显著增加,达到87.01 mg·g-1,较胁迫前增加35.15%.在此条件下,EPS对Pb（Ⅱ）的吸附量也达到最大,为1372.95 mg·g-1.3D-EEM、FTIR结果表明,胁迫后EPS中氨基酸和蛋白质类物质及C=O、N—H、—COO—、C—N、—OH等负电性官能团增加.进一步实验结果表明,吸附实验最佳pH为6.0,吸附过程符合拟二级动力学和Freundlich等温模型.胁迫后P. putida EPS对Pb（Ⅱ）的理论吸附容量为1452.59 mg·g-1,较胁迫前提高74...     

Zn-LDHs覆膜改性麦饭石对Cd(Ⅱ)吸附性能及其作用机理研究

采用水浴共沉淀法在碱性条件下制备两种Zn系层状双金属氢氧化物(Zn-LDHs),并对天然麦饭石进行覆膜改性得到Zn-LDHs覆膜改性麦饭石.运用能谱分析仪(EDS)配合场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)检测改性前后麦饭石,及吸附试验后ZnFe-LDHs覆膜改性麦饭石的形貌和元素变化;采用X射线衍射仪(XRD)对天然麦饭石和ZnFe-LDHs覆膜改性麦饭石的结构进行表征;通过等温吸附试验、解吸附试验、吸附动力学试验、吸附热力学试验、不同pH值条件下的吸附试验和竞争离子吸附试验,探究Zn-LDHs覆膜改性麦饭石对Cd(Ⅱ)的吸附效果及其作用机理.结果表明,Zn-LDHs覆膜改性麦饭石对Cd(Ⅱ)的吸附性能显著提升,其中ZnFe-LDHs覆膜改性麦饭石饱和吸附容量(2500 mg·kg~(-1))较天然麦饭石(714.29 mg·kg~(-1))提高了3.5倍;吸附时间、pH值和温度条件均对吸附容量产生影响;Zn-LDHs覆膜改性麦饭石吸附过程更符合Langmuir等温模型、准二级动力学模型、Elovich模型,为均匀的单分子层化学吸附,而天然麦饭石吸附过程符合Freundlich等温模型和准一级动力学模型,吸附类型为非均匀多分子层物理吸附;Zn-LDHs覆膜改性麦饭石热力学参数ΔG~θ0,ΔH~θ0,ΔS~θ0,说明Zn-LDHs覆膜改性麦饭石对Cd(Ⅱ)的吸附是自发放热过程,天然麦饭石吸附则为自发的吸热过程.研究结果可为ZnFe-LDHs覆膜改性麦饭石有效应用于生态工程除Cd(Ⅱ)提供理论依据和技术参考.     

胞外聚合物(EPS)在藻菌生物膜去除污水中Cd的作用

藻菌生物膜在自然水体和污水生物处理工艺中普遍存在,它们在去除水体中重金属起重要作用。笔者在室内模拟实验的基础上,探讨了丝藻(Ulothrixsp.)-细菌生物膜所分泌的胞外聚合物(EPS)与藻菌生物膜去除毒性金属Cd之间的关系。研究结果表明,EPS主要由丝藻产生,其含量与污水中Cd的去除效率及生物膜中Cd的积累量之间相关性良好。而且,丝藻所分泌的EPS为与其共生的细菌及其本身提供了一个缓冲Cd毒性的微环境,这使藻菌生物膜能在不利的环境中保持较高的活性并能持续有效地去除水体中的Cd。      

多孔SBA-15颗粒对Cd(Ⅱ)的吸附缝合及其对土壤Cd(Ⅱ)的修复潜力

为拓展多孔硅酸盐等矿物材料在钝化土壤重金属中的应用,以Na2Si O_3为硅源,制备了二氧化硅多孔材料SBA-15,用透射电镜、X射线衍射、氮气吸附-解吸和红外光谱等手段对其结构进行了表征,并在此基础上,以批试验法研究了SBA-15对Cd(Ⅱ)吸附特征和缝合性能,并通过小青菜盆栽试验法探讨了其对土壤Cd的钝化潜力.结果表明,合成的SBA-15具有规则中孔特征,比表面积507.3 m2·g-1,孔径7.38 nm;体系pH≥7.0时,在100 mg·L~(-1)的Cd(Ⅱ)溶液中SBA-15的最大吸附量可达76.43 mg·g-1,吸附过程可用Langmuir模型描述,增加介质离子强度对Cd(Ⅱ)的吸附具有抑制作用.吸附Cd(Ⅱ)后的SBA-15可以用0.1 mol·L~(-1)HNO_3进行再生,但当向吸附Cd(Ⅱ)的SBA-15中引入Na2Si O_3后,可以通过SBA-15的孔隙缝合有效地固定被吸附的Cd(Ⅱ),从而抑制Cd(Ⅱ)向环境中释放.小青菜盆栽试验表明,SBA-15对Cd(Ⅱ)污染土壤的改良效果明显,能有效地降低土壤有效态Cd(Ⅱ)的含量,促进土壤Cd水溶态和交换态向碳酸盐和铁锰氧化物结合态及残渣态的转化,抑制Cd(Ⅱ)在小青菜体内的积累,增加小青菜产量.研究表明,利用SBA-15的吸附缝合能力以SBA-15和Na2Si O_3配合使用,是进行土壤中Cd修复的有效方法.     

外源硫诱导下的Desulfovibrio desulfuricans sub sp.EPS特性及对Zn(Ⅱ)的吸附

研究了3种外源硫(Na₂SO₄、Na₂SO₃和Na₂S₂O₃·5H₂O)对Desulfovibrio desulfuricans sub sp.(D.desulfuricans sp.)的胞外聚合物(EPS)的胁迫/诱导作用。结果表明,在还原性硫源0.50g/L Na₂SO₃的条件下,EPS产量最高,为2104.39mg/g VSS,蛋白质含量为1888.52mg/g VSS,较胁迫/诱导前均提高了300%以上;其对Zn(Ⅱ)的吸附性能最好,为954.4mg/g EPS,提高了98.17%。三维荧光(3D-EEM)结果表明,胁迫/诱导后EPS中类酪氨酸均大量增加;傅里叶红外光谱(FTIR)结果表明,胁迫后-OH、C=O、C-O-C等官能团均大量增加,在Zn(Ⅱ)的吸附中发挥了重要作用;X光电子能谱(XPS)结果表明,在还原性硫源(Na₂SO₃和Na₂S₂O₃·5H₂O)胁迫/诱导后,EPS中C-O/C-N、C=N和某种含氧基团(X)大量增加,可能是吸附Zn(Ⅱ)的主要基团。     

老化作用促进生物炭已吸附Cd (Ⅱ)的进一步稳定化研究

环境变化是否会导致已被生物炭吸附Cd(Ⅱ)的活化?本文通过人工加速模拟老化实验研究老化作用对生物炭已吸附Cd(Ⅱ)稳定性的影响.首先进行2种生物炭对Cd(Ⅱ)的饱和吸附实验,再将饱和吸附Cd(Ⅱ)的秸秆生物炭(RS+Cd)和浮萍生物炭(LM+Cd)分别进行化学老化、物理老化和自然老化,通过TCLP(Toxicity characteristic leaching procedure)提取实验研究生物炭吸附Cd(Ⅱ)的稳定性并探究可能存在的稳定机理.结果显示,老化56 d时,RS+Cd的3种老化处理的TCLP提取态Cd(TCLP-Cd)较老化初期降低了18.58%~49.23%,而LM+Cd降低了15.10%~26.16%,老化作用提高了生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附稳定性,稳定化效果依次为化学老化物理老化自然老化.进一步稳定化机理为老化作用提高了生物炭表面氧化性,增加含氧官能团,并且老化后生物炭发生破碎,有利于生物炭内部的P、Fe、Ca等元素的溶解释放,为Cd(Ⅱ)提供更多的吸附点位.浮萍生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附较秸秆生物炭有更强的稳定性.     

高比表面积活性炭(HSAAC)对水中镉(Ⅱ)吸附性能的研究

以石油焦基为原料,采用KOH活化法制取高比表面积活性炭.考察了高比表面积活性炭吸附水中Cd(Ⅱ)时,pH值、Cd(Ⅱ)浓度、吸附时间和活性炭用量等因素对Cd(Ⅱ)吸附量和水中Cd(Ⅱ)残余浓度的影响.实验结果表明高比表面积活性炭在适宜条件下对Cd(Ⅱ)具有较大的吸附量和良好的再生效果.为HSAAC在废水中的实际应用提供了理论依据.     

FAAS法研究六钛酸钾晶须对Cd(Ⅱ)的动/静态吸附行为

以火焰原子吸收光谱法(FAAS)为检测手段,研究了六钛酸钾晶须对镉的动态、静态吸附性能,考察影响吸附率的相关因素,对比了静态、动态解吸回收率的影响,同时考察了解吸剂的酸度、流速、用量等对回收率的影响,结果表明:在动态实验中,pH7,流速1.0mL/min.,吸附剂用量0.1g时,Cd(Ⅱ)的吸附效果最佳;以10mL0.1mol/LHNO3为洗脱剂,流速为0.5mL/min时,可将Cd(Ⅱ)完全洗脱。静态实验中,pH7,六钛酸钾晶须用量0.2g,吸附率可达到90%以上。以25mL2mol/L的硝酸溶液对Cd(Ⅱ)进行洗脱,Cd(Ⅱ)的回收率可达99%以上。在优化的试验条件下,本法的检出限为12ng/mL;相对标准偏差为0.7%(Cd(Ⅱ):1μg/mL,n=11)。     

两种碳酸系Fe-LDHs负载改性沸石对Cd(Ⅱ)吸附特性对比研究

为提升以沸石为代表的天然吸附材料对重金属污染物吸附效果,并将新型功能材料层状双金属氢氧化物（layered double hydroxides,LDHs）有效应用于实际工程,采用水浴-共沉淀法制备两种Fe系碳酸型LDHs即时负载于沸石填料表面,利用场发射扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）对改性前后的沸石表面形态、化学成分和晶体结构进行表征;通过等温吸附及解吸附、吸附动力学、吸附热力学、竞争离子吸附和不同pH吸附试验,对比原始及改性沸石对Cd（Ⅱ）的吸附效果及其作用机理.结果表明:①改性沸石对Cd（Ⅱ）的吸附过程更符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型.②相较于原始沸石,两种改性沸石对Cd（Ⅱ）的吸附性能明显提升,且MgFe-LDHs负载改性沸石理论最大饱和吸附容量更高.③沸石改性后对Cd（Ⅱ）的吸附由放热过程变为吸热过程.④吸附时间、竞争离子及pH对沸石吸附Cd（Ⅱ）的效果产生不同程度的影响.研究显示,MgFe-LDHs负载改性沸石最大饱和吸附容量显著提升,吸附能力更强,且在不同条件下均表现出优良的吸附特性,具有作为高效除镉填料的潜力.      

霉菌吸附水体中Cr(Ⅵ)Cd(Ⅱ)离子研究

采用从活性污泥中筛选的ZYL霉菌,进行吸附水体中Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)离子研究。研究结果表明:在Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)浓度分别为300mg/L时,菌种生长良好。吸附水体中[Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)]的最佳条件是pH=5.0,时间1h,温度为10℃。吸附规律符合Langm uir等温吸附模型,由回归方程得到Cr(Ⅵ)的表观最大吸附量为14m g/g;Cd(Ⅱ)的表观最大吸附量为52m g/g,说明该霉菌可以很好的去除低温水体(地下水)中Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)离子。     

铜绿假单胞菌负载Fe(III)对水中六价铬的生物吸附性能研究

采用原位沉积技术将Fe（Ⅲ）负载于铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa,简称Pa）表面制备了Fe（Ⅲ）与细菌的复合体（Fe-Pa）,研究了Fe-Pa对水溶液中Cr（VI）的吸附特性,探讨了最佳合成条件、Fe-Pa投加量、溶液pH值、时间和Cr（VI）初始浓度等因素对Cr（VI）吸附效果的影响,同时利用SEM、FT-IR、XPS和Zeta电位对Fe-Pa进行表征分析.吸附实验结果显示,Fe（Ⅲ）浓度为600 mg·L^-1、细菌投加量为0.5 g·L^-1制备的Fe-Pa效果最佳;Fe-Pa去除Cr（VI）适宜于酸性条件进行;Fe-Pa对Cr（VI）的吸附速率较快,60 min内可达到吸附平衡,为自发的吸热吸附,且符合准二级动力学和Langmuir等温模型.表征结果表明,Fe（Ⅲ）成功地负载到铜绿假单胞菌上,为吸附Cr（VI）提供更多的活性位点,主要机制为静电吸附作用、络合作用和还原作用.经过4次吸附/再生后,Fe-Pa对Cr（VI）的吸附能力仍在72%以上,表明Fe-Pa具有较好的重复使用性.     

高锰酸钾改性椰壳生物炭对水中Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的去除性能及机制

以高锰酸钾改性商业椰壳生物炭(MCBC)为吸附剂,探讨了它对Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的去除性能及机制.当初始pH和MCBC投加量分别为5和3.0 g·L^-1时,Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的去除率均高于99%.Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的去除更符合准二级动力学模型,表明它们的去除以化学吸附为主;Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)去除的控速步骤为快速去除阶段,而该阶段的速率取决于液膜扩散和颗粒内扩散(表面扩散).Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)主要通过表面吸附和孔隙填充附着在MCBC上,表面吸附的贡献更大;MCBC对Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的饱和吸附量分别为57.18 mg·g^-1和23.29 mg·g^-1,约为前驱体(椰壳生物炭)的5.74倍和6.97倍.Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的去除是自发的、吸热的,具有较为明显的化学吸附热力学特征.Cd(Ⅱ)通过离子交换、共沉淀、络合反应和阳离子-π相互作用附着在MCBC上;而Ni(Ⅱ)则是通过离子交换、共沉淀、络合反应和氧化还原反应被MCBC去除;其中,共沉淀和络合作用是Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)表面吸附的主要方式,且络合...     

MnO2改性累托石/污泥生物炭复合材料的制备及其对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附特性研究

为提高累托石/污泥生物炭复合材料的吸附特性,在通过混合热解法制备的累托石/污泥生物炭复合材料的基础上,利用氧化还原反应制备得到MnO_2改性的累托石/污泥生物炭复合材料,对改性前后的复合材料进行了表征和吸附特性研究。结果表明:MnO_2改性的累托石/污泥生物炭复合材料的比表面积以及微孔和介孔的数量远高于未改性的复合材料,改性复合材料中的MnO_2是无定形的且材料表面含有丰富的含氧官能团;改性后的复合材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量远高于未改性的复合材料,其吸附过程受pH值的影响较大;该改性复合材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附动力学和等温线分别符合Elovich模型和Langmuir等温线方程,其吸附热力学分析结果表明该改性复合材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附过程是自发的吸热过程,且混乱度增加。可见,MnO_2改性的累托石/污泥生物炭复合材料是一种具有潜力的重金属吸附剂。     

离子强度和pH对针铁矿吸附水溶液中Cd(Ⅱ)的影响

探讨了初始浓度、接触时间、pH、离子强度等因素对针铁矿对去除水溶液中Cd(Ⅱ)的影响。利用X射线粉末衍射仪(XRD)对针铁矿进行表征,并通过批量实验研究了针铁矿对Cd(Ⅱ)吸附动力学和等温吸附机理。结果表明:针铁矿比表面积为82. 36 m~2/g;准二级动力学和Langmuir等温吸附适用于针铁矿对Cd(Ⅱ)的吸附,相关系数分别为0. 9535和0. 9915;当25℃、pH为5时,用Langmuir等温线计算得到其最大吸附量为35. 29 mg/g;针铁矿吸附Cd(Ⅱ)能力随pH增大而增大;随着CaCl_2的浓度增大,针铁矿对Cd(Ⅱ)的吸附量减小,随着MgCl_2的浓度增大,针铁矿对Cd(Ⅱ)的吸附量先减小后上升,总体有抑制作用。     

锰氧化物改性硅藻土对水中Cd(Ⅱ)的吸附性能研究

以硅藻土精土为基体,用锰氧化物作为改性剂制备了改性硅藻土,采用SEM、FT-IR、XRD、比表面积仪对锰氧化物改性的硅藻土进行表征。通过静态吸附试验考查了吸附剂用量、溶液初始浓度、反应温度、溶液初始pH、反应时间等因素对改性硅藻土吸附模拟废水中Cd(Ⅱ)的影响。结果表明:环境温度为25℃,溶液pH为4,投加量为5 g/L时,改性硅藻土对4 mg/L的Cd(Ⅱ)吸附效果最好,去除率可达到97.5%以上,处理后的废水中ρ(Cd(Ⅱ))<0.1 mg/L,低于GB 8978—1996《污水综合排放标准》中总镉的排放标准。     

Cd(Ⅱ)对8种海洋微藻生长的影响

采用一次培养实验方法,研究了Cd(Ⅱ)对8种常见海洋微藻生长的影响.结果表明:高浓度的Cd(Ⅱ)抑制8种微藻生长;而50μg/L、100μg/L的Cd(Ⅱ)分别对大扁藻、中肋骨条藻的生长具有促进作用.在Logistic生长模型的基础上,结合Lorentz方程和GaussAmp方程,引入Cd(Ⅱ)浓度项,建立新的方程来描述Cd(Ⅱ)存在条件下海洋微藻的生长过程;并且通过对实验数据的非线性拟合,验证该方程是合理的.该方程不仅可以根据海洋微藻的生长情况,推测相应海区的Cd(Ⅱ)污染物浓度;而且也可以预测不同浓度Cd(Ⅱ)条件下,相应海区的海洋微藻的生长情况.     

氧化锰改性活性炭的优化制备及其对Cd(Ⅱ)的吸附研究

采用浸渍焙烧法制备了活性炭负载氧化锰的除镉(Cd(Ⅱ))吸附剂,通过L_9(3~4)正交试验确定最优制备条件如下:浸渍时间7 h,KMnO_4质量分数2.7%,焙烧温度470℃,焙烧时间2.5 h。通过BET、SEM、FTIR、XRD对改性活性炭(MOAC)进行表征,研究了pH值、吸附时间、初始浓度、吸附温度等对Cd(Ⅱ)吸附效果的影响。结果表明:MOAC表面烃基含氧官能团增多,氧化锰以MnO_2的形式负载到其表面;当MOAC的投加量为0.5 g/L,Cd(Ⅱ)的初始浓度为50 mg/L,溶液pH值为6.0,温度为298 K,吸附时间为12 h时,MOAC对Cd(Ⅱ)的吸附量高达84.15 mg/g,吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附方程,热力学参数表明该吸附过程为放热、自发的过程。     

铌酸盐改性钛酸纳米片对水中Cd(Ⅱ)的吸附行为及机制

采用温和水热法合成了负载铌酸盐纳米粒子的钛酸纳米片(Nb-TNS),并应用于水体中重金属离子Cd(Ⅱ)的吸附去除.XRD、TEM和SEM等多种表征证实了新合成的复合材料为未卷曲成管的纳米片状结构.Nb-TNS对Cd(Ⅱ)的吸附机制为Cd(Ⅱ)阳离子与层间Na+的离子交换.Nb-TNS对Cd(Ⅱ)的吸附动力学过程很快,60 min内即可达到吸附平衡,且符合准二级动力学方程.吸附等温线符合Langmuir模型,且对Cd(Ⅱ)的理论最大吸附量高达287.9 mg·g-1.高p H利于Nb-TNS对Cd(Ⅱ)的吸附,原因是带负电的材料表面易于通过静电作用捕集Cd(Ⅱ)阳离子进而发生离子交换,而酸性环境会抑制Cd(Ⅱ)吸附.共存离子Na+和Ca2+抑制Cd(Ⅱ)在Nb-TNS上的吸附,主要因为共存离子与Cd2+竞争吸附位点所致.腐殖酸(HA)对Nb-TNS吸附Cd(Ⅱ)抑制作用较小.经HNO3处理,Cd(Ⅱ)离子易从Nb-TNS上解吸,Na OH再生后,Nb-TNS的-ONa位点恢复.由于Nb-TNS简易的合成方法、对金属阳离子的高效去除效果及可再生性能,在重金属废水修复领域具有很好的应用前景.