海藻酸钙固定混合SRB菌群生物吸附Ni^2＋的动力学

利用海藻酸钙为载体包埋固定化硫酸盐还原菌(SRB)混合菌群,研究了固定化微生物吸附重金属镍离子的动力学特性.结果表明:固定化混合SRB菌群对Ni2 具有良好的吸附性能,最大吸附容量qm高达931.9mg(Ni2 )/g(SRB)颗粒,是一种颇具应用前景的生物吸附剂.固定化SRB吸附Ni2 的动力学过程可以用准二次动力学方程描述,整个吸附过程可以明显地分为两个阶段,即物理化学吸附阶段和生物沉淀阶段.扩散动力学研究表明,固定化颗粒的内扩散并非是唯一控制吸附速率的机制,整个吸附过程涉及到多种吸附机制.图4表3参14     

好氧颗粒污泥对水溶液中酸性淡黄2G的生物吸附

利用好氧颗粒污泥对酸性淡黄2G溶液进行吸附脱色研究,考察了pH值、吸附剂用量、初始酸性淡黄2G的浓度、温度以及NaCl浓度对吸附过程的影响.实验结果表明,吸附过程对溶液pH值具有很高的依赖性,其最佳pH值为2.0.Temkin等温线在整个实验染料浓度范围内能够很好地描述吸附过程.吸附动力学符合准二级动力学模型.内部扩散和边界层扩散都可能影响生物吸附速率.热力学分析表明,吸附过程是一个自发的放热过程.采用FTIR分析的结果进一步揭示了颗粒污泥上官能团(如胺基、羧基和羟基等)可能是染料生物吸附的活跃结合位点.这些结果表明,好氧颗粒污泥可以作为吸附剂以去除水中的酸性淡黄2G。     

啤酒酵母去除水中Cd~(2+)和Cu~(2+)的吸附动力学和解吸特性

生物吸附法是一种经济有效的处理大规模低浓度重金属废水的生物技术,其中啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是具有实用潜力的生物吸附剂.通过以实验室培养的啤酒酵母作生物吸附剂,研究了啤酒酵母对Cu~(2+)、Cd~(2+)吸附的动力学解吸特性,结果表明:非固定化啤酒酵母对重金属的吸附是一个快速的、不依赖于生物代谢的过程,经过2h后Cd~(2+)达吸附平衡,Cu~(2+)为3 h.它们的吸附动力学过程均可用Elovich方程、抛物线扩散方程、双常数方程、二级动力学方程、Langmuir动力学方程来拟合,对Cd~(2+)来说,以二级动力学方程的拟合效果最佳,Cu~(2+)以Elovich方程最佳.固定化啤酒酵母吸附Cd~(2+)的平衡时间为60 h,Cu~(2+)为24 h,吸附速率大大降低.固定化啤酒酵母对重金属的吸附动力学也可用Elovich方程、抛物线扩散方程、双常数方程、二级动力学方程、Langmuir动力学方程拟合,但Cd~(2+)以Elovich方程最佳,Cu~(2+)以Langmuir动力学方程最佳.固定化碱处理啤酒酵母可用HC1作为解吸剂进行解吸,使吸附剂得到再生,具有较大的开发应用潜力.     

不同热解条件下制备的秸秆炭对铜离子的吸附动力学

研究了不同热解条件下制备的秸秆生物炭对铜离子的吸附动力学规律.以常见的玉米杆和番茄杆为原料,在限氧升温热解的条件下制备生物炭.研究不同热解温度(300、400、500、600、700℃)和不同热解时间(1、2、4、6、8 h)对秸秆生物炭吸附性能的影响,实验结果表明番茄杆样品T6004和玉米杆样品C6006分别获得对铜离子的最佳吸附效果,其去除率分别为98.40%和98.77%.通过批试验探明秸秆生物炭对Cu~(2+)的吸附动力学特征与机理,秸秆生物炭对Cu~(2+)的吸附动力学数据随时间的变化能很好地用准二级动力学方程进行拟合,说明生物炭对Cu~(2+)的吸附是一个复杂的过程,并不是简单的单层吸附.用颗粒内扩散模型进行拟合分析发现,热解时间和温度对秸秆生物炭的吸附边界层厚度均会产生不同程度的影响.此外,颗粒内扩散并非吸附过程的唯一控速步骤,表面吸附和液膜扩散共同控制吸附反应速率.     

镁改性水生植物生物炭吸附水中的微囊藻毒素-LR

利用水生植物苦草和狐尾藻制备镁改性生物炭,并对生物炭的比表面积、孔隙度、元素组成、pH_pzc、FTIR、XPS、XRD进行表征,开展吸附水中微囊藻毒素-LR(MC-LR)的研究.结果表明,与未改性生物炭相比,镁改性生物炭具有较大的比表面积和中孔孔容,其表面负载有MgO和Mg(OH)₂,且具有更多的含氧基团和更高的pH_pzc.以2.0 mol·L^-1的MgCl₂浸渍制备的镁改性生物炭对MC-LR的去除效果最佳.准一级、准二级动力学、Elovich和颗粒内扩散模型都能在不同程度上较好地描述吸附过程.吸附等温线符合Langmuir和Freundlich模型,且较高的温度有利于对MC-LR的吸附,而较高的pH和较大分子量的DOM会抑制吸附.颗粒内扩散、中孔填充是吸附的重要机制,还可能存在氢键、静电吸引和π⁺-π EDA相互作用力.本研究为水生植物残体资源化利用提供新的思路.     

固定化硫酸盐还原菌处理含铊废水效果及其解毒机制

生物固定化是一种新型防控水源地水体重金属污染技术.实验采用固定化硫酸盐还原菌(SRB)处理含铊废水,并研究了SRB处理含铊废水的机理.研究结果表明,包埋后SRB仍能够保持较强活性,pH和接触时间对固定化SRB处理含铊废水具有较大影响,包埋小球pH耐受性较好,最适pH值是6,处理在720min达到饱和量.菌液包埋量和废水中硫酸根离子浓度对固定化处理含铊废水作用重要,处理量高达253.94μg·g~(-1).采用EDS和XRD分析了反应体系中沉淀物的组成,表明溶液和小球沉淀物中均含有硫化铊,硫化铊沉淀是固定化SRB处理含铊废水过程中铊污染去除的重要机制,固定化SRB可有效防控水源地铊污染.     

聚苯乙烯微塑料对土壤吸附泰乐菌素的影响过程和机制

以聚苯乙烯(PS)微粒和泰乐菌素(TYL)为研究对象,选取我国不同地区、不同性质农田土壤,通过吸附动力学和热力学试验研究微塑料添加对土壤吸附TYL的影响。结果表明,添加PS条件下4种土壤吸附TYL的能力显著提高,其中,PS对黏质土壤吸附TYL能力的提高作用大于壤土;土壤中w=1%的PS没有明显改变4种土壤对TYL的吸附过程,吸附过程能较好地用准二级动力学模型(R²>0.97)拟合,通过颗粒内扩散模型判断原土壤和含PS土壤对TYL的吸附过程分为外部扩散、颗粒内扩散和吸附平衡3个阶段。土壤对TYL的吸附等温线可以用Freundlich和Langmuir方程进行较好的拟合(R²>0.97)。添加PS后土壤吸附TYL的能力随pH值和离子强度的增加均有一定程度减弱,且达到显著性差异,其吸附机制为以疏水作用和静电作用为主导的多相吸附。     

纳米铁去除水体中镉的反应动力学、吸附平衡和影响因素

镉(Cd)具有致癌、无生物降解性和生物累积性特点,日益严重的镉环境污染问题已引起人们广泛关注。纳米铁是一种能有效去除多种有机和无机污染物的吸附剂。采用批实验方式研究纳米铁(nZVI)吸附镉的动力学和去除效率,可为深入研究纳米铁在重金属Cd污染修复的可行性方面提供理论支撑。利用透射电镜和扫描电镜等对实验室合成的纳米铁颗粒进行了表征,结果表明,纳米铁颗粒平均BET比表面积为49.16 m~2·g~(-1),粒径为20—40 nm。探讨了多种影响因素对纳米铁颗粒吸附镉的影响,如溶液pH、反应时间、初始浓度和纳米铁投加量。同时研究了Cd2+的准一级和二级反应动力学,应用Freundlich、Langmuir和Temkin等温吸附模型进行平衡吸附研究。结果表明,纳米铁对水溶液中镉吸附是化学吸附。颗粒内扩散模型表明粒内扩散不是控制反应速率的唯一步骤。吸附动力学研究表明,nZVI吸附Cd2+过程符合准二级反应动力学模型。平衡吸附数据能够很好地符合Langmuir、Freundlich和Temkin模型(r~20.95)。通过Langmuir模型获得室温下吸附剂单层Cd吸附量为256.4 mg·g~(-1)。在pH 7和(25±1)℃条件下,纳米铁能够有效吸附镉。当nZVI颗粒投加量为1.00 g·L~(-1),Cd~(2+)初始质量浓度为74.51 mg·L~(-1)时,24 h之内,Cd2+去除率达到98.62%。纳米铁可作为一种用于水体镉去除的非常有应用前景的材料。     

磷酸盐对水稻土团聚体不同类型重金属镉、铬（Ⅵ）吸附的影响

利用低能量超声波分散、虹吸法沉降分离的方法分离不同粒径的水稻土团聚体颗粒,采用恒温振荡法研究不同浓度磷酸盐预处理的团聚体对Cd2+、Cr(Ⅵ)平衡吸附以及吸附动力学的影响。结果表明,砂粒级、粗粉砂级、粉砂级和粘粒级对P吸附量分别小于50、46、50和97 mg?kg-1,Cd2+吸附量低于未处理土样,P吸附量大于该数值,Cd2+吸附量高于未处理土样,团聚体吸附磷酸盐对Cd2+吸附量的影响,表现为低P吸附量抑制Cd2+的吸附,高P吸附量促进Cd2+的吸附,即随P吸附量增加Cd2+的吸附量呈波谷形变化;而团聚体吸附磷酸盐后对Cr(Ⅵ)的吸附则表现明显的抑制作用。磷酸盐预处理的团聚体对Cd2+、Cr(Ⅵ)吸附量大小顺序均为粘粒级>砂粒级>粗粉砂级>粉砂级,与有机质和游离氧化铁的含量顺序一致。团聚体对Cd2+的吸附过程分为快、慢两个阶段,快吸附阶段用一级动力学方程拟合最佳,而慢吸附时段用扩散方程和Elovich方程拟合最佳,表明吸附过程由不同的吸附因素控制。团聚体吸附磷酸盐后对Cd2+的吸附动力学常数增大。团聚体对Cr(Ⅵ)的吸附过程无明显快、慢阶段,对Cr(Ⅵ)吸附的整个过程用双常数速率方程和Elovich方程进行描述最佳,团聚体吸附磷酸盐后对Cr(Ⅵ)的吸附动力学常数减小。磷酸盐对土壤中重金属吸附的影响与金属离子类型以及磷吸附量有关,所以采用磷肥等含磷物质修复重金属污染土壤要注意金属离子的类型和磷肥的施用量。     

水稻土团聚体中Cu~(2+)的解吸动力学特征

用磁力搅拌法和平衡吸附法研究了水稻土的原土和团聚体颗粒吸附态Cu2+的解吸动力学特征.结果表明,原土和团聚体颗粒Cu2+的解吸率大小顺序为粗粉砂级粉砂级原土砂粒级粘粒级,与其有机质、游离氧化铁、氧化铝含量大小顺序相反.Cu2+解吸过程可分为快、慢两个解吸阶段,快解吸阶段属于非专性吸附态Cu2+的解吸,慢解吸阶段属于专性吸附松结合态Cu2+的解吸.用一级动力学方程、E lovich方程和双常数方程模拟Cu2+的解吸过程,相关性均达显著水平.磨细后的原土Cu2+的解吸速率和解吸进度均大于4个粒组团聚体颗粒.Cu2+的解吸速率和解吸量与土壤表面Cu2+的吸附形态有关.