改性粘土去除赤潮生物及其对养殖生物的影响

研究了阳离子表面活性剂(HDTMA)对东海原甲藻的去除效果及其对日本对虾幼体的急性毒性作用,并利用该表面活性剂对天然粘土进行了有机改性.实验发现,HDTMA对东海原甲藻有较强的灭杀效果,添加粘土能显著降低HDTMA对对虾幼体的毒性效应.室内模拟实验表明,有机改性土用量为0.03g/L时对东海原甲藻的去除率为100%;对赤潮异弯藻有效抑制时的有机改性土用量为0.09g/L.同时结果显示,在有效去除东海原甲藻和赤潮异弯藻的剂量下,有机改性土对水体中的对虾幼体的存活没有明显影响,存活率为100%.在室内实验的基础上,于2003年4～5月在我国东海海域赤潮多发区进行了船基围隔试验,比较了各种粘土的除藻效果.初步结果表明,与未经处理的原土相比较,无机改性土复合体系和有机改性土都能有效地去除东海原甲藻赤潮.     

吉米奇表面活性剂改性粘土治理赤潮研究

为了证明吉米奇类表面活性剂三烷基聚氧乙烯基三季铵盐（TPQAC）对粘土改性的有效性,利用UV-1100紫外可见分光光度计对其在2种粘土高岭土和膨润土上的吸附行为进行了研究,发现其在2 min内基本可以达到吸附平衡,吸附模式较好的符合双表面Langmuir吸附等温线,吸附量大,经红外分析发现其可以对粘土进行有效改性.作为一种改性粘土在用于赤潮治理之前,有必要对改性剂本身对赤潮藻的灭杀作用以及改性粘土对赤潮藻的去除效果进行研究,为此选择了3种常见的赤潮藻进行了灭杀实验,并对不同比例的改性粘土对赤潮藻的去除情况进行了比较,结果表明,TPQAC用量在2 mg/L时24 h内几乎可以100%的灭杀赤潮藻,粘土与改性剂比例为14左右时对赤潮藻的去除效果最好.同时为了弄清TPQAC在治理赤潮的实际应用中对养殖生物可能造成的危害,选用了黑褐新糠虾为代表性养殖生物,对其48 h急性毒性情况进行了研究,并且室内模拟研究了改性粘土在去除赤潮藻的过程中可能对养殖生物造成的影响,实验发现粘土改性剂对黑褐新糠虾48 h半致死浓度为16.7 mg/L,改性粘土在去除赤潮藻的同时没有对养殖生物造成明显的毒害作用.     

海洋污染及其防治

X55 200501500 改性粘土去除赤潮生物及其对养殖生物的影响/ 曹西华(中科院海洋研究所海洋生态与环境科学重点实验室)…//环境科学/中科院生态环境研究中心.-2004,25(5).-148-152 环图X-5 研究了阳离子表面活性剂(HDTMA)对东海原甲藻的去除效果及其对日本对虾幼体的急性毒性作用,并利用该表面活性剂对天然粘土进行了有机改性。实验发现,HDTMA对东海原甲藻有较强的灭杀效果,添加粘土能显著降低HDTMA对对虾幼体的毒性效应。室内模拟实验表明,有机改性土用量为0.03g/L时对东海原甲藻的去除率为100%;对赤潮异弯藻有效抑制时的有机改性土用量为0.09g/L。同时结果显示,在有效去除东海原甲藻和赤潮异弯藻的剂量下,有机改性土对水体中的对虾幼体的存活没有明显影响,存活宰为100%。在室内实验的基础上,于2003年4 -5月在我国东海海域赤潮多发区进行了船基围     

烷基多糖苷季铵盐改性粘土治理赤潮研究

研究了新型表面活性剂烷基多糖苷季铵盐在2种粘土高岭土和膨润土上的吸附行为,发现其在2种粘土上的吸附符合Langmuir吸附等温线,并且吸附速率很快,在1～2min之内就能够达到吸附平衡,经红外分析发现其可以对粘土进行有效改性.在此基础上,还研究了烷基多糖苷季铵盐对东海原甲藻、强壮前沟藻、锥状斯氏藻生长的影响以及2种有机改性粘土对赤潮藻的去除情况和絮凝动力学.结果表明,烷基多糖苷季铵盐用量分别为0～0.4 mg/L、0～0.5 mg/L、0～0.8 mg/L时,对上述3种藻的生长只是抑制作用;当浓度为0.6～1.2 mg/L、0.75～1.5 mg/L、1.2～2.4 mg/L时,就会阻碍上述3种藻的生长,并且3d之后能够使其几乎全部死亡.用其改性粘土后,在与原土相同的用量条件下可将对赤潮藻的去除率从20%左右提高到90%以上,大大降低了有效去除赤潮藻的粘土用量.其沉降动力学研究表明,粘土的种类、用量以及改性剂的用量都是影响体系沉降速率的重要因素,在实际应用中可以根据不同的情况而改变其中的某个因素以达到提高沉降速率的效果.     

HDTMA改性粘土对模拟地下水中苯系物的吸附

以季铵盐（QAC）阳离子表面活性剂十交烷基三甲基铵离子（HDTMA）改性膨润土和凹凸棒土,研究它们对模拟地下水中的苯、甲苯、二甲苯的吸附作用.结果表明,两种HDTMA改性粘土矿物的有机质含量分别提高了54．8和404.5倍,它们可以有效地吸附模拟地下水中的苯系物,吸附量比原粘土矿物高出几十全几百倍对苯、甲苯、二甲苯来说,改性凹凸棒土和膨润士的吸附系数分别是原土的79.5和289倍、106和334倍、418和578倍吸附机理较复杂,主要以分配为主.     

壳聚糖改性粘土对水华优势藻铜绿微囊藻的絮凝去除

研究了壳聚糖改性对粘土絮凝去除铜绿微囊藻的影响.经壳聚糖包覆改性后的海泡石在投加总量仅为11 mg/L时,0.5h即可去除80%的藻细胞,2h去除率达到90%.不同粘土改性后絮凝除藻能力均有大幅度提高,原来除藻能力相去甚远的不同粘土,包括一般的黄土,改性后除藻能力被提升到相近的水平,投加量11 mg/L,可去除铜绿微囊藻90%以上.改性粘土和一般絮凝剂一样有一最佳投加量(本研究为11 mg/L),低于或超过此最佳值,絮凝除藻效果均下降.     

有机改性膨润土对压载水入侵生物的治理研究

采用十六烷基三甲基铵(HDTMA+)改性膨润土为絮凝材料,以赤潮生物塔马亚历山大藻(Alexandrium tamarense)、常见海洋微藻新月菱形藻(Nitzchia closterium),明亮发光杆菌(Photobacterium phosphoreum)为有害生物对象,通过透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)观察HDTMA+与膨润土的反应机制,探讨了改性膨润土对压载水中有害生物的去除效果。结果表明:HDTMA+通过离子交换和表面吸附作用与膨润土发生了有效结合,改性后的有机膨润土具有较强的去除有害生物的能力。当有机膨润土的用量为0.030 g/L时,24 h内对塔马亚历山大藻的去除率大于85%,用量为0.060 g/L,新月菱形藻的去除率接近80%,并且浓度为0.30 g/L时发光菌已无法显示发光强度,而未经改性处理的原土在相同用量下没有表现出明显的去除作用。反应温度、老化时间、HDTMA+用量以及溶液的盐度、有机膨润土粒径等条件是影响有害生物去除效率的重要因素。     

改性土壤对模拟含油废水中油的吸附

研究季铵盐阳离子表面活性剂四甲基铵离子 ( TMA)和十六烷基三甲基铵离子 ( HDTMA)改性的土壤 (黑土、黄棕壤、红壤 )对水中油的吸附作用 .结果表明 :改性土壤和未改性土壤均可吸附水中的油 ,但改性土壤对水中油的吸附能力明显高于未改性土壤 .改性土壤吸附油能力的顺序依次为 :1 CEC- HDTMA黑土 >1 CEC-HDTMA黄棕壤 >1 CEC- HDTMA红壤 >1 CEC-TMA黑土 >1 CEC-TMA黄棕壤 >1 CEC- TMA红壤 .未改性土壤和 HDTMA改性土壤对油的吸附通过分配来进行 ,吸附等温线可由 Henry方程表示 ,得出 logK_SOM为 2.69,logK_HDTMA为 3.35;TMA改性土壤对油的吸附符合 Langmuir方程 ,其对油的饱和吸附量分别为 1150 mg/kg( TMA黑土 ) ,751 mg/kg( TMA黄棕壤 ) ,172 mg/kg( TMA红壤 )     

HDTMA改性粘土吸附固定沉积物间隙水中多环芳烃的模拟研究

选用经过十六烷三甲基溴化铵(HDTMA-Br)改性的粘土矿物为吸附剂,探讨其对水中多环芳烃类有机污染物的吸附性能。结果表明,HDTMA改性土吸附固定水中多环芳烃的能力比天然沉积物要高得多且吸附稳定。本文还讨论了环境温度、pH值、盐度、振荡时间、污染物初始浓度以及投土量对吸附性能的影响以确定吸附的适宜条件。根据实验结论,将HDTMA改性土投到实际间隙水样品中,经过充分的吸附,结果显示,经HDTMA改性粘土吸附后的间隙水中多环芳烃的含量均在检出线以下,说明HDTMA改性土可以有效地吸附固定沉积物间隙水中的多环芳烃,降低其迁移性,防止其释放产生二次污染。     

高岭土铝活化法制备改性粘土及其除藻机制

以焙烧高岭土为原料,通过酸-碱组合活化、原料复配、控温熟化等连续处理步骤活化高岭土中的铝制备改性粘土(MC)。采用正交试验设计对该方法进行优化,考察了制备条件对获得改性粘土除藻效果的影响规律,探讨了不同制备条件下获得改性粘土除藻效率差异的机制。结果表明,酸-碱组合活化pH值对改性粘土的除藻效率具有显著影响(P<0.05),控制碱中和后的pH£3.6获得改性粘土的除藻效率可达90%以上。通过分析改性粘土的理化特征及絮凝除藻时的絮凝体特征发现,在最佳制备条件下,高岭土矿晶中铝大量被活化,合成改性粘土的片层致密且卷曲、微表面粗糙,分散到海水中时活化单体铝(Al_a)、多羟基铝(Al_b)含量更高,粘土表面电性由负转为正,絮凝卷扫藻细胞的作用增强,因而合成改性粘土具有更高消除赤潮生物的能力。     

生物载体除藻剂去除海洋赤潮藻

拟研究了海带、洋栖菜、甲壳素、壳聚糖等生物载体吸附水溶液中铜离子后对赤潮生物的杀灭和控制作用.生物载体投放到水体后,载体缓慢释放出铜离子而杀灭赤潮藻,延长了有效期,增强了杀藻能力.研究结果表明,海带不仅适用于生物吸附去除废水中重金属铜,同时其作为载体适用于吸附Cu²⁺后杀灭赤潮藻.     

有机改性粘土对赤潮藻絮凝沉降的动力学研究

采用分光光度计法和活体荧光计法,研究了吉米奇类表面活性剂双烷基聚氧乙烯基三季铵盐（DPQAC）改性粘土对2种赤潮生物赤潮异弯藻和锥状斯氏藻的絮凝沉降动力学,比较了2种实验方法的不同,并对几种影响絮凝沉降的因素进行了研究.结果表明,传统的分光光度计法进行动力学研究时,有机粘土对赤潮藻的絮凝沉降较好地符合双分子反应动力学模型,而采用活体荧光计法进行实验时,有机粘土对赤潮藻的絮凝沉降很好地符合双曲线动力学模型,利用活体荧光计法进行实验时避免了前者由于粘土沉降导致的体系透光率的快速变化,更好地反映了赤潮藻细胞絮凝沉降实质.2种动力学实验方法都表明,高岭土体系的沉降速率要略高于膨润土体系,提高粘土、改性剂的用量以及体系的pH值都能加快沉降速率,其中提高改性剂的用量是增加去除率和加快沉降速率的最有效方法.     

有机粘土矿物对水中菲蒽混合物的吸附

选用长碳链季铵盐阳离子型表面活性剂十六烷三甲基溴化铵(HDTMA-Br)作为改性剂对天然粘土矿物进行改性。利用改性后的粘土矿物对混合污染物进行吸附/解吸实验,结果显示:HDTMA改性粘土矿物对混合溶液中菲、蒽及混合物的吸附等温线均呈线性,是分配作用结果;随着改性土用量的增加,其吸附量逐渐减小,对污染物的去除率逐渐增大,最后趋于平衡;有机粘土矿物吸附混合污染物后解吸率均在5%以下;将改性土对混合污染物的吸附与对单体污染物的吸附进行对照,改性土总的吸附量大大增加,基本是对单体污染物的吸附量之和。     

Effect of sorbed and desorbed Zn（II） on the growth of a green alga （ Chlorella pyrenoidosa）

Toxic effect of Zn（II） on a green alga （Chlorella pyrenoidosa） in the presence of sepiolite and kaolinite was investigated. The Zn-free clays were found to have a negative impact on the growth of C. pyrenoidosa in comparison with control samples （without adding any clay or Zn（II））. When Zn（II） was added, the algae in the presence of clays could be better survived than the control samples, which was actually caused by a decrease in Zn（II） concentration in the solution owing to the adsorption of Zn（II） on the clays. When the solution system was diluted, the growth of algae could be further inhibited as compared to that in a system which had the same initial Zn（II） concentration as in the diluted system. This in fact resulted from desorption of Zn（II） from the zinc-contaminated clays, although the effect varied according to the different desorption capabilities of sepiolite and kaolinite. Therefore the adsorption and desorption processes of Zn（H） played an important part in its toxicity, and adsorption and desorption of pollutants on soils/sediments should be well considered in natural eco-environmental systems before their risk of toxicity to aquatic organisms was assessed objectively.     

新型黏土改性剂-烷基多糖苷季铵盐

研究了碳链长度不同的2种烷基多糖苷季铵盐在高岭土和膨润土上的吸附行为.结果表明,在膨润土上的吸附量大于在高岭土上,且均符合Langmuir吸附等温线.8碳链的烷基多糖苷季铵盐在2种黏土上的吸附量都明显小于12碳链的.2种不同碳链的烷基多糖苷季铵盐对东海原甲藻(Prorocentrumdonghaiense)、强壮前沟藻(Amphidiniumcarterae)、锥状斯氏藻(Scrippsiellatrochoidea)的24h灭杀情况表明,12碳链的烷基多糖苷季铵盐在用量为1.5mg/L时,对3种赤潮藻的灭杀率达到90%,而8碳链的达到同样灭杀率需要2.4mg/L.碳链长的烷基多糖苷季铵盐对赤潮藻的灭杀率也高,改性黏土对赤潮藻的絮凝沉降作用很好的符合双曲线动力学模型.生态毒性实验发现,12碳链的烷基多糖苷季铵盐对黑褐新糠虾(Neomysisawatschensis)的48h半致死浓度为17.5mg/L,在改性黏土去除赤潮藻的过程中没有对养殖生物造成明显的毒性作用.     

Effect of sorbed and desorbed Zn(Ⅱ) on the growth of a green alga (Chlorella pyrenoidosa)

Toxic effect of Zn(Ⅱ) on a green alga (Chlorella pyrenoidasa) in the presence of sepiolite and kaolinite was investigated.The Zn-free clays were found to have a negative impact on the growth of C.pyrenoidosa in comparison with control samples (without adding any clay or Zn(Ⅱ)).When Zn(Ⅱ) was added,the algae in the presence of clays could be better survived than the control samples,which was actually caused by a decrease in Zn(Ⅱ) concentration in the solution owing to the adsorption of Zn(Ⅱ) on the clays.When the solution system was diluted,the growth of algae could be further inhibited as compared to that in a system which had the same initial Zn(Ⅱ) concentration as in the diluted system.This in fact resulted from desorption of Zn(Ⅱ) from the zinc-contaminated clays,although the effect varied according to the different desorption capabilities of sepiolite and kaolinite.Therefore the adsorption and desorption processes of Zn(Ⅱ) played an important part in its toxicity,and adsorption and desorption of pollutants on soils/sediments should be well considered in natural eco-environmental systems before their risk of toxicity to aquatic organisms was assessed objectively.