多壁碳纳米管长期作用对活性污泥系统的影响

为研究MWCNTs(multi-walled carbon nanotubes,多壁碳纳米管)对活性污泥长期作用的影响,建立3组(每组包括3个平行反应器)序批式活性污泥反应器,研究了2种质量浓度(1、20 mg/L)的MWCNTs长期(120 d)作用对活性污泥系统废水处理效果的影响,并采用Illumina MiSeq高通量测序技术研究MWCNTs长期作用后活性污泥中细菌群落结构的变化. 结果表明:20 mg/L的MWCNTs对生物脱氮效果存在明显的抑制作用,TN平均去除率由83.4%降至71.7%;1 mg/L的MWCNTs长期作用后TN平均去除率由83.7%降至79.7%. 1和20 mg/L的MWCNTs对磷的去除均有抑制作用,TP平均去除率分别由98.0%和98.2%降至52.0%和34.0%. Illumina MiSeq高通量测序结果表明,不同质量浓度的MWCNTs长期作用后降低了活性污泥中细菌群落的多样性. 同时,活性污泥中细菌群落结构也发生了变化,其中α-Proteobacteria和γ-Proteobacteria的丰度升高,Bacteroidetes的丰度降低. 1 mg/L的MWCNTs长期作用可致以Defluviicoccus和Micropruina为代表的一类聚糖菌(glycogen-accumulating organisms, GAOs)丰度显著升高,20 mg/L的MWCNTs长期作用可致16个核心属的丰度明显降低.      

磁性多壁碳纳米管对BPA的吸附特性

针对普通碳材料吸附BPA需要过滤或离心等复杂过程,将Fe3O4晶体沉积到多壁碳纳米管(MWCNTs)表面,合成饱和磁化度为23.3 emu/g的磁性多壁碳纳米管(MMWCNTs)以实现简便的固液分离.MMWCNTs对水相BPA的吸附是一个快速过程,饱和吸附量为14.9 mg/g.MMWCNTs对水相BPA的吸附过程△G为负值,是一个自发过程;△H为负值,是一个放热过程;△S为正值,是一个熵增过程.MMWCNTs对BPA的吸附具有物理吸附特征,MMWCNTs与BPA之间的相互作用力主要为范德华力.     

腐殖酸对水中多壁碳纳米管凝聚特性的影响

以多壁碳纳米管(MWNTs)稳定悬浮液为对象,研究了腐殖酸(HA)对水中MWNTs凝聚特性的影响.结果表明,采用SDS超声分散法制备的MWNTs稳定悬浮液具有较强的稳定性,投加电解质可通过压缩双电层机制使其发生凝聚,并符合经典的DLVO理论.HA存在时,可通过增大MWNTs颗粒间的空间位阻效应和亲水性,抑制凝聚反应发生,从而提高其在水中的稳定性.Ca2+可与HA发生络合桥联作用,导致MWNTs颗粒粒径的大幅提高,强化凝聚发生.水中MWNTs的分散和凝聚性质将受到有机物性质和电解质种类等复杂因素的影响.     

多壁碳纳米管修饰电极对药品中扑热息痛的测定

该文首先对比了扑热息痛(PCT)在多壁碳纳米管、金纳米颗粒以及金纳米颗粒与碳纳米管混合掺杂等不同纳米材料修饰氧化铟锡(ITO)电极表面的电化学反应行为,确定多壁碳纳米管对PCT的催化作用后,对溶液p H、扫描速度等测定条件进行优化。在最佳响应条件下,运用方波伏安法(SWV)在5.0×10-9~100.0×10-9mol/L浓度范围内,建立PCT浓度与响应电流的线性方程。并将该修饰电极成功用于5种治疗流感药品中扑热息痛浓度的快速测定。     

多壁碳纳米管对水中五氯苯酚的吸附性能研究

碳纳米管作为新型碳材料,具有独特的一维管状的微结构特性,使它具有优异的吸附性能,近几年受到研究者的高度重视。文章采用催化裂解法制备多壁碳纳米管,先经空气纯化,再以浓硝酸-浓硫酸氧化,将其用于处理水中难降解多氯代有机物-五氯苯酚。经透射电镜和比表面积分析表明,碳纳米管纯度高,孔隙均匀,内径为30nm左右,比表面积为150m2/g。考察碳纳米管对五氯苯酚的吸附性能和主要影响因素结果表明:碳纳米管对五氯苯酚吸附平衡时间为1h,是活性炭的1/10,吸附速率常数为0.0994min-1;吸附等温线符合Freundlich型;随着温度的升高,碳纳米管对五氯苯酚的吸附量减小;pH在4～10时随pH增加碳纳米管对五氯苯酚的吸附降低,pH大于10之后又上升,存在最低吸附量的pH值。     

久效磷对黄鳝过氧化氢酶和Na+, K+-ATP酶活性的影响

采用静态急性毒性试验方法,研究了久效磷对黄鳝的鳃、肝脏和肾脏组织中过氧化氢酶(CAT)和Na , K -ATP酶活性的影响. 结果表明:在水温为(20±2) ℃的条件下,久效磷对黄鳝的96 h LC50为3.27 mg/L. 经0.25,0.50,1.00和2.00 mg/L的久效磷暴露96 h后,0.25和0.50 mg/L暴露组黄鳝3种组织中的CAT活性均比对照组高,其中0.25 mg/L暴露组有显著升高(P《0.05);1.00和2.00 mg/L暴露组的CAT活性受到明显抑制,其中2.00 mg/L暴露组与对照组相比抑制作用显著(P《0.05);不同质量浓度的久效磷对黄鳝3种组织中的Na , K -ATP酶活性均表现出抑制作用,Na , K -ATP酶活性对久效磷的敏感性由大到小的顺序为鳃》肾脏》肝脏.     

多壁碳纳米管的制备与可见光催化性能

采用溶胶-凝胶法,制备了多壁碳纳米管(MWCNTs)/CdS/TiO2复合半导体光催化剂。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等分析方法对光催化剂进行了结构表征,并考察了在可见光照射条件下MWCNTs/CdS/TiO2对甲基橙(MO)降解的光催化性能。结果表明,MWCNTs/CdS/TiO2能有效降解甲基橙。低浓度MO降解效果比高浓度好,光催化剂投加量为1.2 g/L即可达到较好的催化效果,酸性条件有利于光催化,投加适宜浓度的H2O(2低于10 mmol/L)时会和催化剂产生协同效果,浓度过大,催化效果下降。阴离子对催化效果有抑制作用,其中PO43-的抑制作用最强。所制备的复合催化剂具有较好的实际应用价值。     

铅胁迫对斑马鱼抗氧化酶活性的影响

研究Pb对斑马鱼抗氧化酶活性影响,探讨重金属Pb对斑马鱼毒理学效应.以斑马鱼为模式生物,采用半静态法对斑马鱼进行驯养和试验,测定不同浓度Pb对超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性影响.Pb暴露1d胁迫斑马鱼SOD为诱导效应,胁迫CAT为诱导-抑制效应,Pb暴露7d胁迫斑马鱼SOD为诱导效应,胁迫CAT为诱导-抑制效应,且暴露1d和暴露7d酶活性变化均显著.试验结果表明,Pb胁迨斑马鱼抗氧化系统酶活性变化显著,Pb毒性显著.结果为重金属污染对水生生物毒性机理研究提供参考.     

Fenton改性多壁碳纳米管对亚甲基蓝的吸附性能研究

通过催化裂解法制备多壁碳纳米管,利用Fenton试剂对多壁碳纳米管改性,研究了Fenton改性对多壁碳纳米管表面物理化学特性的影响和对亚甲基蓝的吸附特性.投射电镜(TEM)、比表面积(BET)分析表明,Fenton改性多壁碳纳米管纯度高,孔隙均匀,外径为30nm左右,比表面积为120m2/g;且表面引入了大量含氧基团,等电点为1.8.未改性和Fenton改性多壁碳纳米管对亚甲基蓝的吸附动力学均符合Langergren模型,其平衡吸附量分别为24.5,36.4mg/g;吸附等温线均符合Freundlich模型,未改性和Fenton改性多壁碳纳米管的kF分别为7.92和25.37;温度和pH值升高均有利于Fenton改性多壁碳纳米管对亚甲基蓝的吸附.     

磁性多壁碳纳米管吸附去除水中罗丹明B 的研究

多壁碳纳米管(MWNTs)用硝酸处理后,利用化学共沉淀的方法制备了磁性多壁碳纳米管.利用扫描电子显微镜(SEM),X 射线衍射分析仪(XRD)和zeta 电位测定仪对其进行了表征,并研究了它对水中罗丹明B 的吸附性能.考察了吸附动力学、吸附等温线及吸附剂用量对吸附性能的影响.结果表明,磁性多壁碳纳米管在吸附时间为7.5h 时对罗丹明B 的去除率可达87.5%,最大吸附量可达11.02mg/g.该吸附剂具有良好的磁性能和吸附性能,能有效去除罗丹明B,经磁分离,吸附剂很容易从废水中分离出来.等温吸附数据符合Langmuir 模型,吸附反应过程符合Langergren 准一级动力学方程.     

三氯甲烷对土壤酶活性影响

通过实验室内培养,研究了三氯甲烷(CF)在7种不同的浓度下对土壤过氧化氢酶、蛋白酶活性所产生的影响.结果表明:在实验时间内,CF对蛋白酶活性起到抑制作用,对过氧化氢酶活性则表现出激活效应.质量分数大于60.00 mg·kg-1的CF会明显抑制蛋白酶活性;CF对这2种土壤酶的作用强度大小的浓度有关.浓度小时作用强度小,浓度大时作用强度大;CF[ω(CF)≤60.00 mg·kg-1]对这2种土壤酶的作用是暂时的,过一段时间后会恢复,即对这2种土壤酶的作用有抑制(激活)-恢复过程,恢复程度和质量分数有关,质量分数越大恢复程度越小.     

生物炭负载氨氮对土壤碳排放、酶活性及微生物群落的影响

土壤氮输入形式显著影响土壤CO₂ 排放.生物炭负载氨氮作为一种新型氮输入形式,既降低了农田化学氮肥投入,又减少了环境治理成本,其对推动国家化肥零增长、农田面源污染防治和实现国家“碳达峰”、“碳中和”目标意义重大.通过室内培养试验,设置不施肥（CK）、单施化学氮肥（CF）、生物炭配施化学氮肥（BF）和生物炭负载氨氮（BN）这4种处理,研究了不同氮输入形式对土壤碳排放、酶活性及微生物群落的影响.结果表明,与CF相比,BF显著提高了累计碳排放量（66.24 %）,而BN未见显著性差异.值得注意的是,BN累计碳排放量较BF处理显著降低了35.28 %.与CF和BF相比,BN处理β-葡萄糖苷酶,过氧化物酶,多酚氧化酶活性显著提高了20.25 %和5.20 %,36.72 %和36.19 %,90.36 %和61.36 %.与CF相比,BF处理提高了微生物群落丰富度和群落多样性,BN处理降低了微生物群落丰富度.与BF相比,BN处理变形菌门相对丰度降低了11.16 %,放线菌门和拟杆菌门相对丰度分别提高了8.12 %和5.83 %.对微生物群落结构影响最大的土壤因子是木糖苷酶活性,绿弯菌门相对丰度与纤维二糖水解酶活性极显著相关;芽单胞菌门相对丰度与β-葡萄糖苷酶活性极显著相关;变形菌门相对丰度与累计碳排放量呈极显著相关.综上所述,生物炭负载氨氮较生物炭配施化学氮肥显著减少了累计碳排放量,其减排效果更优.研究结果将有利于国家“双碳战略”落地、生物天然气产业健康发展、国家绿色种养循环农业体系构建和国家化肥零增长战略实现.     

碳纳米管-羟磷灰石对铅的吸附特性研究

采用多壁碳纳米管-羟磷灰石(MWCNT-HAP)复合材料,通过间歇试验研究了MWCNT-HAP对Pb(Ⅱ)的吸附特性.主要探讨了固液比、p H、离子强度、反应时间、Pb(Ⅱ)的初始质量浓度及温度等因素对吸附的影响.结果表明,固液比、p H与温度对于去除Pb(Ⅱ)的影响较大,离子强度影响较小.当温度为20℃,固液比为0.08 g·L-1,p H0为5.5,Pb(Ⅱ)的初始质量浓度为100 mg·L-1时,吸附量为716.13 mg·g-1.动力学试验结果表明,MWCNT-HAP吸附Pb(Ⅱ)为快速反应过程,在30 min时,吸附量可达最大吸附量的90%,60 min即可达平衡.伪二级动力学模型可较好地拟合动力学试验数据,可采用该模型描述MWCNT-HAP对Pb(Ⅱ)吸附的动力学过程.热力学试验结果表明,在不同温度下的自由能变均为负值,表明MWCNT-HAP对Pb(Ⅱ)的吸附为自发反应,升温有利于反应进行.Langmuir模型拟合不同温度下的等温试验结果得到可决定系数(R2为0.999 8~1.000 0),可采用该模型模拟MWCNT-HAP对Pb(Ⅱ)的等温吸附过程.MWCNT-HAP去除Pb(Ⅱ)的主要机制为MWCNT-HAP表面含氧官能团与Pb2+间的络合反应、HAP的分解-沉淀、Pb2+与Ca2+离子交换等.     

复合菌剂秸秆堆肥对土壤碳氮含量和酶活性的影响

秸秆资源化利用对于农业环境保护和可持续农业发展具有重要意义.利用实验室分离获得的15株高效纤维素降解菌,筛选出可有效降解秸秆的复合菌剂JFB-1,研究了复合菌剂秸秆堆肥对土壤碳氮含量和酶活性的影响.结果表明,接种该复合菌剂能将秸秆堆肥的单个发酵周期缩短1~2 d,堆肥中有机质含量达到403.5~515.1 g·kg-1,C/N比降低至15.30~10.53.盆栽试验发现,施用水稻秸秆堆肥的效果总体好于相应的芦笋秸秆堆肥.与水稻秸秆对照堆肥比较,施用复合菌剂处理的水稻秸秆堆肥150 g·kg-1时,土壤中有机质和全氮含量分别提高33.5%和7.3%,土壤脲酶和纤维素酶活性分别提高16.7%和30.8%;与不施肥处理比较,施用秸秆堆肥可改善土壤微生物群落结构,增加微生物多样性指数.当施用复合菌剂处理的水稻秸秆堆肥100 g·kg-1时,栽培30 d的普通白菜生物量比水稻秸秆对照堆肥提高46.4%,表明复合菌剂JFB-1在秸秆堆肥中具有很大的应用潜力.     

铀对不同植物根际土壤酶活的影响

通过盆栽实验,研究不同铀浓度(0、25、50、100、250、500 mg/kg)下,铀对3种植物(反枝苋、鬼针草、印度芥菜)的根际土壤酶(脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和脱氢酶)活性的影响。结果表明:铀对不同酶活均有抑制作用;脱氢酶、酸性磷酸酶和脲酶与铀浓度呈显著负相关,可以作为监测铀污染的酶学指标,其中脱氢酶最高显著性可达到-0.974,对铀最为敏感。3种植物均能提高土壤酶活性,但不同植物对不同土壤酶影响不同:反枝苋对酸性磷酸酶的提升效果最强,对脱氢酶保护作用最强;鬼针草对蔗糖酶提升效果最强,对脲酶的保护作用最强;印度芥菜对脲酶和脱氢酶提升效果最强,对酸性磷酸酶和蔗糖酶保护效果最强。3种植物对不同酶活均值对比发现:反枝苋组中平均抑制率最低为11.69%,平均变化率为21.579%,对铀污染土壤酶活修复效果最好。     

共价功能化对单壁碳纳米管产生DNA损伤和活性氧的影响研究

以质粒DNA评价法表征了不同程度共价功能化单壁碳纳米管(SWNTs)的生物毒性,并在近红外-可见光光谱、拉曼光谱和活性氧(ROS)表征的基础上研究了共价功能化对其物理结构和化学活性的影响.结果表明,共价功能化增强了碳纳米管对质粒DNA的损伤程度,3种不同类型的碳纳米管对DNA损伤的强度为羧基功能化SWNTs(SWNT-COOH)>聚乙二醇功能化SWNTs(SWNT-PEG)>非共价功能化SWNTs(uSWNTs).随着共价功能化程度的加深,碳纳米管表面石墨晶格的sp2结构受损程度逐渐增高,以致使其反应活性增大.共价功能化后SWNTs可作为电子转移中间体将NADH中的电子转移至O2并生成ROS从而对DNA造成损伤.     

碳纳米管对水中4-氯酚和2,4-二氯酚的吸附性能研究

碳纳米管是一种具有独特结构和优异性能的新型纳米材料。文章利用碳纳米管对水溶液中的4-氯酚和2,4-二氯酚进行了吸附研究,考察了吸附时间、pH值、温度等对吸附效果的影响,并采用Langmuir和Freundlich方程进行拟合,探讨了其可能的吸附机理。研究结果表明,碳纳米管对4-氯酚和2,4-二氯酚的最佳吸附酸度在pH=2～6。碳纳米管对2,4-二氯酚吸附量大于对4-氯酚的吸附量,二者动力学特征均符合准二级动力学方程。研究了4-氯酚和2,4-二氯酚在碳纳米管上的吸附等温线。研究结果表明:4-氯酚和2,4-二氯酚在碳纳米管上的吸附量随着温度的升高而下降。吸附过程是一个放热的过程,Langmuir和Freundlich等温吸附方程均能较好地拟合吸附等温线。碳纳米管能较好地用于除去水溶液中的4-氯酚和2,4-二氯酚。