平菇菌糠对废水中铜离子的生物吸附性能

针对重金属污染和农业固体废弃物资源化问题,利用平菇菌糠作为吸附剂对废水中Cu2+吸附性能进行研究.通过单因素实验测定pH、吸附时间、温度、Cu2+初始浓度对吸附效果的影响;利用扫描电镜-能谱、红外光谱和X射线衍射对其吸附机制进行了初步探究.结果表明,菌糠浓度为10 g·L-1,pH为6,吸附时间为120 min,吸附温度为30℃,铜离子初始浓度为8mg·L-1的条件下,吸附率可达到74.46%,吸附容量为0.744 6 mg·g-1.实验数据较好地吻合Langmuir吸附等温模型,其相关系数为0.994 9,表明吸附过程主要为单层化学吸附.扫描电镜-能谱、红外光谱和X射线衍射分析显示,平菇菌糠吸附Cu2+过程主要为物理吸附和化学吸附,包括静电吸附、络合和配位等反应,其中起主要作用的基团为—OH、—COOH、—NH等.     

不同伴随阴离子对水稻土铜吸附-解吸的影响研究

以上海水稻土为样品,研究了不同伴随离子条件下土壤对铜盐的吸附解吸特性。结果表明:伴随阴离子为硝酸根、氯离子和硫酸根离时水稻土中对铜吸附量为硝酸根<氯离子<硫酸根。水稻土中对铜盐的解吸量为氯离子<硝酸根<硫酸根。     

粉末活性炭电极电吸附处理含铜废水的研究

废水中Cu2+的污染已经给周边人们的生活和生态环境带来了极大的安全隐患,而电吸附法作为一种新型的水处理技术可以解决这一问题。该文研究了一种自制的粉末活性炭电极对含铜废水进行处理,同时考察了电压、p H、初始浓度等因素对于吸附Cu2+效果的影响。试验结果表明最佳运行参数为电压1.2 V,p H 5.0,初始溶液浓度为50 mg/L,其去除率在6 h吸附后可以接近100%,充分显示了电吸附法在重金属废水方面有着较好的应用前景。     

土壤中铜、铅离子的竞争吸附动力学

研究了Cu²⁺、Pb²⁺在2种土壤上的竞争吸附动力学过程.结果表明,Cu²⁺、Pb²⁺在乌栅土上的吸附量均高于在红壤上的吸附量,Pb²⁺又较Cu²⁺在土壤上的吸附量大.分别用一级、二级动力学方程、抛物线方程、Elovich方程和幂函数方程对该吸附动力学过程进行了拟合,其中幂函数方程拟合结果最好.Cu²⁺、Pb²⁺在乌栅土上的吸附主要是通过与土壤中的Ca²⁺、Mg²⁺进行交换,其累积吸附量与Ca²⁺、Mg²⁺的累积解吸量线性关系显著(R2为0.990～1);在红壤上是通过与土壤中的H+进行离子交换而吸附.Pb²⁺对Ca²⁺和Mg²⁺的交换能力比Cu²⁺强,其存在显著降低了Cu²⁺在2种土壤上的吸附量;Cu²⁺的存在略降低Pb²⁺在土壤上的吸附量.     

芽孢杆菌生物吸附处理含铜废水研究

用芽孢杆菌干菌体生物吸附去除废水中的铜离子,试验了pH、接触时间、初始铜离子浓度对该芽孢杆菌生物吸附铜的影响,结果表明:在温度为25℃、pH值5.0、初始铜离子浓度200mg/L、吸附时间不超过30min有最大吸附量16.27mg/g;此时去除率为16.27%,且25℃吸附平衡符合Langmuir等温模型与Freundlich等温模型;因此用芽孢杆菌生物吸附处理低浓度含铜废水可行、经济。     

铅和铜离子在纳米羟基磷灰石上的竞争吸附动力学研究

通过吸附动力学试验研究了Pb2+和Cu2+在纳米羟基磷灰石(Nano-HAP)上的竞争吸附动力学过程,比较了吸附前后Nano-HAP的Zeta电位以及X射线衍射图谱等,对Pb2+和Cu2+在Nano-HAP上的竞争吸附机制进行了探讨.结果表明,单一铅、铜离子存在时,Pb2+较Cu2+在Nano-HAP上的吸附量要高;当铅、铜这2种离子共存时,Pb2+和Cu2+在Nano-HAP表面发生竞争吸附,铜的吸附量增加,而铅的吸附量下降.结合X射线衍射图谱和动力学反应中Ca2+的溶出量,推测出Cu2+在Nano-HAP上的吸附以静电吸附和表面络合为主,而Pb2+在Nano-HAP上的吸附以溶解-沉淀反应为主,Pb2+、Cu2+在Nano-HAP上的吸附量与Ca2+的溶出量线性关系显著(R2为0.861～0.954).分别用一级、二级动力学方程、抛物线方程、Elovich方程、双常数方程和LJ方程对Pb2+和Cu2+在Nano-HAP上的吸附动力学过程进行了拟合,其中二级动力学方程和双常数方程拟合结果较好,说明Pb2+和Cu2+在Nano-HAP表面的动力学吸附反应是一个化学反应和物理吸附均占一定比例的复杂的吸附过程.     

名山河流域水稻土组分对微团聚体吸附-解吸铜的影响

以名山河流域典型的水稻土为例,利用模拟-培养试验和选择溶解法,研究各土壤组分对原土和不同粒径微团聚体吸附解吸Cu2+能力的影响.结果表明,去除土壤组分前后的原土和不同粒径微团聚体对Cu2+的吸附均用Langmuir方程拟合效果最佳,原土和不同粒径微团聚体对Cu2+的吸附能力大小顺序为:0.002mm2.000～0.250mm原土0.053～0.002mm0.250～0.053mm.与未去除土壤组分的原土相比,去除土壤组分的原土和微团聚体对Cu2+的吸附量均有所减小,尤其以去除有机质后对Cu2+吸附量的减小最为显著,在0.002mm微团聚体中减小值高达44.50%±2.77%,0.250～0.053mm微团聚体中Cu2+吸附量减小值最低,为37.68%±3.11%.经不同处理后原土和各粒径微团聚体吸附量减少的顺序为:去有机质去游离氧化铁去无定形氧化铁.去除各土壤组分后,原土和各粒径微团聚体对Cu2+的专性吸附降低,非专性吸附显著上升,降低了原土和各粒径微团聚体对Cu2+污染的缓冲能力,同时显示了各土壤组分在专性吸附中的重要性.     

菌体-生物C-磁性C复合材料吸附Cu2+的特性研究

为了探究菌体-炭复合材料对废水中Cu~(2+)的吸附性能,文章将生物炭(B)以共沉淀法制得磁化生物炭(MB),并将不同质量啤酒酵母菌(S)(0、10、20、40 g)分别负载于B和MB表面,形成了B+S_0(生物炭+0 g啤酒酵母菌,下同)、B+S_(10)、B+S_(20)、B+S_(40)、MB+S_0(磁化生物炭+0 g啤酒酵母菌,下同)、MB+S10、MB+S20和MB+S408种混合材料。采用批处理法研究各复合材料对Cu~(2+)的等温吸附和热力学特征,并分析不同温度、pH值和离子强度下对Cu~(2+)吸附能力的影响。结果表明:(1)B+S和MB+S复合材料对Cu~(2+)的最大吸附量qm分别在248.67~292.70 mmol/kg和256.50~299.11 mmol/kg之间,且最大吸附量均表现为B/MB+S40B/MB+S0B/MB+S20B/MB+S10的趋势。(2)温度为10~40℃范围时,各复合材料对Cu~(2+)吸附量均随温度升高而增大,表现为增温效应。吸附过程均为自发、吸热和熵增的过程,且自发性和温度成正比。(3)在pH为3~5的范围内,B+S、MB+S材料对Cu~(2+)的吸附量均随pH的升高而增加;离子强度在0.01~0.5 mol/L范围内,2类复合材料对Cu~(2+)吸附量随着离子强度的增加均呈现先增加后减小的趋势。     

不同生长期的Pseudomonas putida 5-x细胞对工业废水中Cu~(2+)的吸附

研究了不同生长阶段的Cu2 + 吸附细菌Pseudomonasputida 5 x对Cu2 + 的吸附容量 .结果表明在低硫培养基中 ,当P putida 5 x细胞生长刚进入对数生长期时 ,单位细胞对Cu2 + 的吸附溶量最低 .而当生长进入稳定生长期的后期或死亡期的早期时 ,单位细胞对Cu2 + 的吸附量最大 .实验结果还表明 ,高浓度的Cu2 + 对对数期细胞的吸附能力有一定的抑制 ,而对死亡期的细胞影响较小 .早期研究已证明细胞对重金属离子的吸附和细胞表面某些对重金属离子具有亲和性的功能基团 (如某些膜蛋白及羰基化合物 )有关 .利用透视电子显微镜观察了不同生长阶段的细胞表面结构及对铜离子的吸附效果 ,发现生长后期细胞表面吸附有较多的Cu2 + ,这表明生长后期的细胞表面可能含有较多的这类功能基团     

Hg2+，Ni2+和Cu2+对嗜热四膜虫的急性及联合毒性效应

采用混合毒性指数法,研究了重金属离子Hg2 ,Ni2 和Cu2 对嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)BF5的急性及联合毒性效应.急性毒性效应研究表明:Hg2 ,Ni2 和Cu2 对嗜热四膜虫的毒性大小为Hg2 >Ni2 >Cu2 ,且3种重金属离子的,IC50值随时间的延长而变小.联合毒性效应研究表明:Hg2 与Cu2 ,Hg2 与Ni2 ,以及Hg2 ,Ni2 和Cu2 三者共存.在毒性比为1:1时,表现为先相加后协同作用;Hg2 与Cu2 在浓度比为1:1时,表现为先拮抗后相加作用;Hg2 与Ni2 在浓度比为1:1时,表现为先拮抗后独立作用;Ni2 与Cu2 在毒性比为1:1时,表现为协同作用.在浓度比为1:I时表现为相加作用;Hg2 ,Ni2 和Cu2 三者共存,在浓度比为1:1时,表现为拮抗作用.     

倒置A2/O-MBR处理城市污水的中试研究

针对城市生活污水,研究了两点进水倒置A2/O-MBR系统对COD、NH4+-N、TN、TP、出水SS、跨膜压差(TMP)的影响.结果表明,该系统对COD、NH4+-N具有较高的去除率,出水符合GB 18918-2002中一级A标准;当混合液回流比为200%时,系统出水TN浓度小于15 mg.L-1;正常排泥后,系统对TP的去除率达90%左右;在膜丝未大量断裂前,系统出水SS小于10mg.L-1;随着系统的运行,TMP逐渐增大,不正确的曝气方式会导致TMP迅速增加.膜截留对COD、TP、SS有直接去除作用,由于膜滤出水中没有固体损失,可以精确控制污泥龄,有利于世代周期较长的硝化菌和反硝化菌在反应器中生长;当污泥浓度增加到6 500 mg.L-1左右,进水量增加0.5倍对出水水质影响很小.     

液/固体系Cu2+、Zn2+、Mn2+在硅藻土表面的吸附行为与特性

为了深入了解液/固体系Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)在硅藻土表面的吸附行为与特性,为硅藻土在含重金属离子废水处理上的应用提供充分的理论依据,采用静态吸附试验对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)在硅藻土表面的吸附条件、性能、行为与特性进行了系统的研究.结果表明,硅藻土投加量和离子初始浓度对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的影响均可归结为液/固比(液相离子与硅藻土的质量比)的影响,过高或过低的液固比均不利于吸附,硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)所需的最佳液/固比分别为0.025、0.100和0.100.溶液初始pH值对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的影响主要与溶液初始pH值与硅藻土等电点(2.0)之间的距离有关,接近或低于硅藻土等电点都不利于吸附,过高的pH值会使Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)发生沉淀,也不利于吸附,硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)所需的最适溶液初始pH值区间分别为4.0~6.0、4.0~7.0和4.0~7.0.溶液温度对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的液膜扩散、颗粒扩散和吸附反应3个过程的影响不一致,导致对吸附量的影响无明显规律.硅藻土对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的吸附分别符合Langmuir、Tenkin、Freundlish等温吸附模型,以物理吸附为主,吸附反应容易进行,在40 min达到平衡,吸附容量(25℃时)理论值分别为4.335、23.031、3.844 mg·g~(-1).吸附是自发的、吸热的、无序性增加,符合二级动力学模型.吸附速率的控制步骤为发生在孔道内部的吸附反应.     

深海适冷菌Pseudoalteromonas sp. SM9913胞外多糖对Pb2+和Cu2+的吸附性能研究

采用深海适冷菌Pseudoalteromonas sp. SM9913分泌的胞外多糖（EPS）分别对Pb²⁺和Cu²⁺进行吸附,研究了多糖用量、pH、吸附时间和共存离子对EPS吸附性能的影响及EPS对Pb²⁺和Cu²⁺的吸附热力学.结果表明,EPS对Pb²⁺和Cu²⁺的吸附量随EPS投加量的增加而减小.EPS对Pb²⁺和Cu²⁺的最佳吸附pH分别为4.5～5.5和4.5～6.0. EPS对Cu²⁺的吸附平衡时间为90　min,对Pb²⁺的吸附平衡时间则长达180　min.共存离子Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺的加入均降低了EPS对Pb²⁺的吸附量,Ca²⁺、Mg²⁺的加入降低了EPS对Cu²⁺的吸附量,但低浓度的Na⁺和实验范围浓度的K⁺不仅没有降低反而增加了EPS对Cu²⁺的吸附量.Freundlich和Dubinin-Radushkevich方程均能较好地描述SM9913胞外多糖吸附Pb²⁺和Cu²⁺的热力学过程,由Dubinin-Radushkevich方程得到SM9913胞外多糖对Pb²⁺和Cu²⁺的最大吸附量分别为243.3 mg/g (10℃) 和36.7 mg/g (40℃).胞外多糖吸附金属离子前后的红外光谱分析表明,多聚糖中C—O—C、乙酰基和羟基是起主要吸附作用的官能团.     

聚羟基铝柱撑硅藻土的制备及其对水溶液中Cu2+、Zn2+的吸附特性

鉴于天然硅藻土因理化构造缺陷而导致的吸附性能局限性和传统物化方法对硅藻土改性效果的有限性,为了显著改善硅藻土的吸附性能,采用聚羟基铝对硅藻土实施了柱撑改性.通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)分析了硅藻土柱撑前后理化特性的变化,并考察了柱撑前后硅藻土表面性能及其对Cu~(2+)、Zn~(2+)吸附特性的差异.结果表明,硅藻土最佳柱撑条件为n(OH-)/n(Al3+)=2.2、KCl浓度1.8 mol·L~(-1)、Al/土比10 mmol·g~(-1)、反应温度60℃、反应时间24 h、老化温度200℃、老化时间0.5 h.柱撑后,聚羟基铝被成功置入硅藻壳体内部,形成了有效柱体,增大了孔道间距,拓展了吸附反应界面,使微孔表面羟基数量增多,表面活性增强.柱撑前后硅藻土对Cu~(2+)、Zn~(2+)的等温吸附特性均符合Langmuir模型,吸附动力学特性均符合二级动力学模型.柱撑后硅藻土对Cu~(2+)、Zn~(2+)的吸附容量分别达到7.491 mg·g~(-1)、11.312mg·g~(-1),较柱撑前分别提高了32.9%、33.3%,硅藻土吸附性能得到了极大的改善.     

Cu2+对以NO2-为电子受体反硝化过程的影响

短程生物脱氮工艺在废水处理中已经得到较为广泛的应用,其反硝化过程是实现氮去除的关键步骤,而关于废水中常见重金属离子Cu~(2+)对以NO2-为电子受体反硝化过程的影响尚无系统研究.选取A/O反应器内具有良好短程生物脱氮特性的污泥,通过批次试验及SBR长期试验分别探究了Cu~(2+)对以NO2-为电子受体反硝化过程的短期及长期影响.短期试验结果表明,Cu~(2+)对以NO2-为电子受体反硝化过程具有明显抑制作用,对污泥反硝化活性的半抑制浓度EC50为4. 79 mg·L-1.在长期影响试验中逐渐提高污泥对Cu~(2+)的耐受浓度,当Cu~(2+)浓度为0. 5 mg·L-1和1 mg·L-1时,污泥反硝化活性降低后均能够通过驯化恢复至原有水平;而Cu~(2+)浓度升高至3 mg·L-1后污泥反硝化性能遭到破坏且难以恢复,NO_2~--N去除率降低至10%以下,反硝化系统遭到严重抑制.但是,停止投加Cu~(2+)后污泥反硝化活性在第14 d恢复至原有水平.同时,在Cu~(2+)的长期影响过程中,EPS含量增多,对微生物抵御Cu~(2+)的毒害起到重要保护作用,促使污泥粒径增大,污泥沉降性得到提高.     

铁纳米线对水中Cu2+的吸附性能及机理

为研究nZVI（纳米零价铁）材料对水中Cu2+的吸附性能,采用液相还原法合成核壳结构的nZVI,即FSCNs（铁纳米线,Fe@Fe₂O₃ core-shell nanowires）.通过批处理吸附试验研究pH、离子强度、FSCNs投加量、反应时间、初始ρ（Cu2+）、反应温度等因素对Cu2+去除率的影响,运用动力学模型、等温吸附模型和吸附热力学模型分析FSCNs对Cu2+的吸附特性,并利用SEM（扫描电镜）、XRD（X射线衍射）和XPS（X射线光电子能谱）等表征手段探讨FSCNs对Cu2+的吸附机制.结果表明:①在pH为5、离子强度为0.01 mol/L、FSCNs投加量为0.5 g/L、反应温度为318 K条件下,FSCNs对Cu2+产生的吸附容量最大,为387.6 mg/g.②FSCNs对Cu2+的吸附反应在30 min内达到吸附平衡,此时的最大吸附率可达96%;FSCNs对Cu2+的吸附更符合准二级动力学模型（R2≥0.992）,表明化学吸附可能为该反应的限制步骤;Langmuir和Freundlich等温吸附模型均能较好地拟合吸附结果（R2≥0.992）;该吸附过程是自发的吸热反应〔ΔG0（吉布斯标准自由能） < 0,ΔH0（标准焓变）>0〕.③大部分Cu2+在加入FSCNs后转化为Cu、Cu₂O和CuO,被吸附在FSCNs表面,吸附、还原与共沉淀可能是FSCNs去除水中Cu2+的主要机理.研究显示,FSCNs对Cu2+的最大吸附容量为387.6 mg/g,能快速高效吸附水中的Cu2+,应用前景良好.      

不同改良材料对紫色土吸附Cu2+的影响

为了探究不同改良材料添加对紫色土吸附Cu~(2+)的影响,将活性炭(C)、麦饭石(M)、硅藻土(D)、膨润土(B)和活性硅酸钙(S)5种改良材料分别以1%和2%(质量比)添加到紫色土(P)中,形成P-C_(1%)和P-C_(2%)(紫色土+1%和2%活性炭,下同)、P-M_(1%)和P-M_(2%)、P-D_(1%)和P-D_(2%)、P-B_(1%)和P-B_(2%)、P-S_(1%)和P-S_(2%)10种混合土样(P为对照)。批处理法研究不同混合土样对Cu~(2+)的等温吸附和热力学特征,并对比不同温度、pH和离子强度下的吸附差异。结果表明:(1)各供试混合土样对Cu~(2+)的吸附符合Langmuir等温吸附模型,且最大吸附量q_m在65.02～131.34 mmol/kg之间。相同添加比例下,Cu~(2+)的吸附量均呈现出P-BP-DP-CP-SP-M的趋势,且2%添加时效果更佳。(2)温度从20℃增加至40℃时,除P-C以外,其余混合土样对Cu~(2+)的吸附量均随温度的升高而增加。热力学参数表明各混合土样对Cu~(2+)的吸附是一个自发、吸热和熵增的过程。(3)pH在3～5范围内,各供试混合土样对Cu~(2+)的吸附量均随pH的升高而增大(P-S除外)。随着离子强度的增加,各混合土样对Cu~(2+)的吸附量均表现出先增大后减少的趋势,以0.10 mol/L时最大。     

沉水植物轮叶黑藻和穗花狐尾藻对Cu2+的等温吸附特征

研究了沉水植物轮叶黑藻和穗花狐尾藻对Cu²⁺的吸附等温线,分别采用了线性和非线性2种方法拟合吸附等温线,并比较分析2种方法的拟合效果和适用性.结果表明:①在采用等温吸附模型比较和评价不同生物吸附剂的性能时,不能仅仅根据R²和χ²的大小进行拟合方程的适用性比较.为了获得更为真实可靠的拟合结果,在实践中可以利用线性和非线性方法分别进行拟合,而每一种拟合方法也要同时采用多种模型,在对多个拟合结果比较的基础上选择更符合实验数据的吸附模型;②在本实验中,沉水植物轮叶黑藻和穗花狐尾藻吸附Cu²⁺的行为更符合Langmuir模型,而Freundlich模型特别是其线性表达式的计算值与实验数据的误差较大;③沉水植物中粗纤维素占干物质的比重是影响其吸附容量的重要因素之一,其细胞壁上多糖的—OH和—CONH₂可能是吸附的活性中心;④根据Langmuir模型线性拟合参数q_m,轮叶黑藻、穗花狐尾藻对Cu²⁺的最大吸附量分别为21.55 mg/g和10.80mg/g,其吸附Cu²⁺的最大活性比表面积分别为3.23m²/g和1.62m²/g.     

铜离子对双室微生物燃料电池电能输出的影响研究

通过分别或同时向阳极室和阴极室添加Cu2+,借助铜在体系中的分布解析,研究了Cu2+对体系内阻及其分布、电能输出、库仑效率等的影响,以期为微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)处理含铜废水的相关研究提供有益参考.结果表明,阳极添加10 mg·L-1的Cu2+会增大体系阳极反应的活化内阻及总体表观内阻,降低体系的电能输出和库仑效率,而阴极添加500 mg·L-1的Cu2+可显著降低阴极反应的活化内阻及总体表观内阻,提高体系产电效率.铜在体系中分布的研究表明,阳极室Cu2+不会向阴极室迁移扩散;当阴极添加Cu2+时,大部分被还原沉淀,另一部分因浓度梯度透过质子交换膜(proton exchange membrane,PEM)迁移扩散至阳极室(2.8%),影响产电微生物活性及系统的电能输出,仅有少部分Cu2+残留于阴极上清液中.