6种低分子有机酸对针铁矿、蒙脱石和生物炭中结合态Cd活化效果的对比

选择3种常用的土壤重金属稳定介质针铁矿、蒙脱石和生物炭,首先通过吸附实验使其对Cd达到吸附平衡(8、16和4 h),并通过氯化镁洗脱获得稳定结合的Cd(2.52、0.93和1.04 mg·g-1)。随后分别用柠檬酸、苹果酸、马来酸、酒石酸、草酸、琥珀酸6种常见的植物根际低分子有机酸进行结合态Cd活化实验,测定活化率和活化量,对比活化效果。结果表明,6种低分子有机酸对针铁矿、蒙脱石、生物炭中结合态Cd的活化效果随浓度的增加而增加,其中柠檬酸的活化作用最大,其次为草酸,其余4种酸的活化效果差异不显著。柠檬酸随浓度增加,其对Cd活化率的线性增长率最高,在针铁矿、蒙脱石、生物炭中分别为1.74%、4.71%、2.12%。在250μmol·L-1时,柠檬酸对针铁矿、蒙脱石、生物炭3种材料中Cd的活化率分别达到4.2%、11.0%、5.6%。对比研究表明,针铁矿吸附Cd效率高且稳定,蒙脱石吸附Cd效率低且易于被低分子有机酸活化。     

有机酸对成都平原镉污染土壤的淋洗效果

以成都平原某化工厂附近受Cd污染的2种土壤为对象,采用振荡淋洗技术,研究了有机酸在不同浓度、固液比、振荡时间和复合淋洗条件下对重金属Cd的去除效果。实验结果表明:柠檬酸和酒石酸对Cd含量为22.78 mg·kg~(-1)的SLT-01土壤具有更好的去除效果,分别达到73%和62%,而乙酸和草酸的去除能力较低;随着固液比的降低,有机酸对Cd的去除率逐步提高;随着时间的增加,Cd的去除率波动增加;柠檬酸和酒石酸复合淋洗并没有提高Cd的去除率;振荡淋洗前后土壤结构未发生明显变化。综合考虑土壤中Cd的去除效果和成本,选择柠檬酸作为最佳淋洗剂;最佳实验条件:溶液浓度为0.10 mol·L~(-1),固液比为1∶20,淋洗时间为8 h。     

腐殖质纳米颗粒对镉污染土壤的修复

外源腐殖质可改变土壤镉(Cd)的含量和状态。以风化煤为原料制备的不溶性胡敏酸为吸附剂,对比研究了其对冶炼厂周边污染土壤及人工模拟污染土壤中Cd的钝化效果。再以泥炭为原料,制备富里酸钾为主的水溶性腐殖酸钾为淋洗剂,用于活化、去除上述2种土壤中的Cd。结果表明,胡敏酸在砂质的人工模拟污染土壤中钝化效果更好,2%的剂量可使土壤中Ca Cl2提取态Cd的浓度(0.103 mg·L~(-1))降低19.7%。腐殖酸钾去除土壤Cd的效率随淋洗剂浓度增加而提高,在10 g·L~(-1)的浓度时,单次淋洗可去除高达38.1%的Cd。傅里叶变换红外光谱分析表明,腐殖质与Cd反应后形成了羧酸盐。因此,腐殖质纳米颗粒既可以钝化土壤中的Cd,也可以活化土壤中的Cd,从而达到修复Cd污染土壤的目的。其关键在于根据钝化或活化的目标,选择溶解度适当的腐殖质材料。     

小分子有机酸诱导野苋菜修复Pb污染土壤

通过土培实验,研究小分子有机酸对野苋菜吸收重金属Pb的影响。结果表明,添加小分子有机酸处理能有效促进野苋菜的生长,显著提高野苋菜地上/下部Pb含量,柠檬酸、乙酸在15 mmol·kg~(-1),草酸在10 mmol·kg~(-1)时,植物Pb积累量达到最大值,分别为15.625、18.732和9.072 mg·kg~(-1),高于对照166%、219%和54%;高浓度(20 mmol·kg~(-1))有机酸处理,对植株产生一定的毒害作用,影响植株富集Pb能力。3种有机酸均能促进植株地上部对Pb的吸收,作用表现为乙酸柠檬酸草酸,说明适当浓度的有机酸能增强土壤中重金属Pb的活性,提高植株修复Pb污染土壤的能力。     

不同增强剂的电动技术对土壤中镉去除及土壤酶活性的影响

为了探讨基于不同增强剂的电动技术对重金属污染土壤的修复效果,采用0.1%浓度的草酸、柠檬酸、已二胺四乙酸(EDTA)、甲基甘氨酸二乙酸(MGDA)作为阴极电解液,电压梯度3 V·cm~(-1)连续通电10 d,同时考查土壤中Cd的电迁移效果以及土壤酶(脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶)活性的变化。结果表明:相对于传统电动法(清水组),增强剂明显提高了Cd在土壤中的迁移效果,且人工螯合剂效果优于有机酸,对总Cd去除率为MGDA(63.08%)EDTA(23.75%)柠檬酸(18.43%)草酸(16.41%)清水(8.73%)。相比于清水组,EDTA抑制了土壤中3种酶活性,柠檬酸、草酸可以改善脲酶和过氧化氢酶的活性,MGDA显著提高了3种酶的活性。结合Cd去除率和酶的影响分析,MGDA不仅能显著提高电动修复效率,且具备较低的土壤环境风险。     

超声强化淋洗修复Pb、Cd、Cu复合污染土壤

针对传统淋洗法修复土壤中重金属效率较低的问题,研究了超声强化淋洗技术以提高重金属去除率。以铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)为目标污染物,在0.05 mol·L~(-1)柠檬酸、0.05 mol·L~(-1)EDTA和0.05 mol·L~(-1)皂角苷作为淋洗剂条件下,使用传统振荡、超声强化以及超声波加振荡3种不同的作用方式,对Pb、Cd、Cu的去除率进行比较,并对3种不同淋洗方式后Pb、Cd、Cu的形态变化进行了探讨。结果表明,当使用柠檬酸和皂角苷作为淋洗剂进行振荡淋洗时,重金属洗脱效果不理想。超声对于强化柠檬酸洗脱效果并不明显,而对于强化皂角苷洗脱重金属效果明显,平均去除率提高了120.47%。当淋洗剂为EDTA时,土壤样品在传统振荡2 h作用下,对Pb、Cd、Cu的去除率依次为50.33%、76.65%和47.35%,而在超声波30 min条件下对Pb、Cd、Cu的去除率依次为82.19%、83.31%和53.89%,平均去除率高出28.60%,可显著提高重金属去除率,缩短淋洗时间。但超声波30 min加传统振荡2 h相较于单纯超声强化效果提升不明显。通过对比3种淋洗方式后土壤中的Pb、Cd、Cu形态发现,酸可提取态的重金属在超声强化作用后有明显降低,同时超声强化对于铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态也具有较好的去除能力。因此,超声强化在化学淋洗中的应用具有一定的可行性,是一种简单、极快速去除污染场地中重金属Pb、Cd、Cu的增效手段。     

3种纳米材料对低分子质量有机酸淋洗铅、锌和镉效率的影响

新型高效淋洗剂的筛选是土壤重金属淋洗修复技术的基础之一。通过振荡淋洗法研究了纳米二氧化钛(TiO_2)、碳纳米管(C)和纳米二氧化硅(SiO_2)与柠檬酸和酒石酸组合改性后对2种铅锌矿区土壤的淋洗效率。结果表明,单一柠檬酸对土壤Pb、Zn和Cd去除率最高为71.28%、61.09%、57.40%,而单一纳米材料对3种重金属去除率均小于2%;2种有机酸与纳米材料改性后的重金属淋洗率与单独淋洗差异显著(P0.05)。其中随纳米TiO_2浓度升高,2种有机酸对2种土壤中Pb的去除率显著降低(P0.05),而对Zn和Cd的去除率呈先增加后减少;C纳米管和纳米SiO_2能够明显提升2种有机酸对土壤Pb、Zn和Cd的去除率(P0.05),且当C纳米管和纳米SiO_2分别在0.04 mol·L~(-1)和0.10 mol·L~(-1)时提高柠檬酸对3种金属的去除率达13.1%~25.1%和13.5%~26.8%。     

天然有机酸和DTPA组合工艺对Cr(Ⅵ)污染土壤的淋洗修复

针对重庆市某工业废弃地Cr(Ⅵ)污染土壤,分别采用不同浓度草酸、柠檬酸、乙酸组合二乙基三胺五乙酸(DTPA)对其进行淋洗处理,结合XRD和SEM-EDS电镜扫描分析,探究组合淋洗剂对土壤Cr(Ⅵ)残留量和淋洗机理的影响。结果表明:有机酸单一淋洗优劣顺序为草酸柠檬酸乙酸(P0.05),DTPA在5 g·L~(-1)时达到最大淋洗量;组合淋洗顺序对Cr(Ⅵ)去除率具有显著影响(P0.05),5 g·L~(-1) DTPA与0.2 mol·L~(-1)草酸顺序淋洗在液固比10∶1、淋洗60 min时效果最佳,粒级2 mm和粒级2 mm土壤Cr(Ⅵ)残留含量分别为35.42和45.57 mg·kg~(-1),去除率达到89.20%和86.99%。ExpDec1、Elovich和双常数模型均适用于Cr(Ⅵ)淋洗动力学过程(R20.98)。经组合淋洗后,土壤表面Cr元素含量减少,且未检出Cr(Ⅵ)化合物,矿物学形态变化明显。草酸和DTPA组合顺序淋洗可作为较好的复配淋洗剂,该研究结果可为异位淋洗修复Cr(Ⅵ)污染土壤的实际应用提供参考。     

产铁载体菌对龙葵修复土壤Cd污染的促进效应

通过CAS筛选培养基从龙葵根系土中筛选出2株产铁载体菌T1、Y2,经生理生化鉴定和16S r DNA序列分析,初步确定T1、Y2分别为铜绿假单胞菌和阴沟肠杆菌。将2株细菌接种至溶镉溶磷培养基中进行实验室培养,并对溶镉、溶磷结果和2株菌的胞外分泌物进行分析。结果表明,接种T1、Y2菌培养基中的有效镉、有效磷与不接菌对照相比显著增加(P0.05),2株菌分泌的草酸、丁二酸、甘油酸等有机酸使培养基pH显著降低(P0.05),促进了碳酸镉和磷酸钙的活化。在受Cd污染的灌溉土中进行龙葵盆栽实验,以灌根的方式分别接种T1、Y2菌,并对龙葵的生物量、龙葵根系土水溶态Cd浓度、龙葵吸收Cd总量及其根系土壤Cd形态的转化进行分析。结果表明:接种T1、Y2菌处理的龙葵根系土溶液Cd浓度比不接菌对照增加4.5、3.6倍,接种T1菌处理的地上部分与地下部分的干重比不接菌对照增加1.55、2.45倍,接种Y2菌处理的地上部分与地下部分的干重比不接菌对照增加1.47、2.28倍,接种T1、Y2菌处理的龙葵地上部分Cd总吸收量比不接菌对照增加1.56、1.69倍;接种T1、Y2菌处理的龙葵富集系数与未接菌对照相比增加,并没有达到显著性差异(P0.05),接种T1、Y2菌处理的转运系数与未接菌对照相比未显著性变化(P0.05)。接种菌处理有效促进了龙葵根系土壤难溶性形态Cd向可交换态Cd的转化。同时,研究发现接种T1、Y2菌可显著促进(P0.05)龙葵对土壤Cd的吸收,强化了龙葵修复土壤镉污染的能力。     

电动增强技术修复镉污染土壤及其修复机理

选择小分子有机酸——酒石酸、草酸作为增强试剂,研究在不同浓度小分子有机酸作用下,电动修复土壤重金属镉Cd(Ⅱ)的迁移和去除机制。实验中以胡敏素为吸附剂并将其以包裹的形式添加在在电动装置中,以乙酸-乙酸钠为电解液,同时在两极室之间循环电解液以控制土壤p H值变化。结果表明,电动修复技术促进了重金属的去除。小分子有机酸的加入使弱酸提取态的重金属镉Cd(Ⅱ)的去除率大大提高,可达67.07%。不同浓度的小分子有机酸对电动修复的促进效果不同,随着浓度的持续增加,电动修复效果降低。     

磁性OMS-2/SBR耦合处理活性染料X-3B废水

为了深度处理印染废水,将基于硫酸根自由基的高级氧化法与序批式活性污泥法(SBR)相耦合;采用磁性氧化锰八面体分子筛(OMS-2)作为活化过硫酸氢钾(PMS)的催化剂,结果表明:当X-3B初始浓度为50 mg·L~(-1)时,PMS=0.25 g·L~(-1)、磁性OMS-2=0.25 g·L~(-1),4 h之内去除率可达93.66%。磁性OMS-2/PMS的浓度对SBR系统处理效果影响明显,低浓度磁性OMS-2/PMS(低于0.5 g·L~(-1))对SBR系统处理效果具有促进作用,高浓度OMS-2/PMS(大于或等于0.5g·L~(-1))则会抑制SBR系统处理效果;此外,低浓度磁性OMS-2/PMS能提升SBR系统的缓冲能力。     

柠檬酸对褐土中DTPA提取态铜、镉含量及对紫花苜蓿吸收铜、镉的影响

为了阐述有机酸对土壤中重金属生物有效性的影响,通过盆栽实验,研究了Cu、Cd复合污染下柠檬酸对褐土中二乙基三胺五乙酸(DTPA)提取态铜和镉含量的影响,并探讨了柠檬酸对植物吸收铜、镉的影响。结果表明,土壤中DT-PA-Cu含量随柠檬酸添加量的增加而减小,添加高浓度铜(Cu 1 000)处理中,DTPA-Cu含量减小更明显。在添加低铜浓度(Cu600)处理下,柠檬酸添加量为2和12 mmol/kg时,土壤DTPA-Cu含量随土壤镉含量的增加而增加,而柠檬酸含量为5mmol/kg时,DTPA-Cu含量在低镉处理(Cd 1)时含量最低。紫花苜蓿中铜含量随柠檬酸添加量的增加明显降低。土壤中DTPA-Cd含量随柠檬酸添加量的增加而减小,且随铜添加量的增加而降低。紫花苜蓿中的镉含量随柠檬酸添加量的增加先增加后减小;在相同柠檬酸添加量处理时,紫花苜蓿中镉的含量随镉含量的增加而增加;在低镉处理下,铜的加入对较低柠檬酸浓度时紫花苜蓿镉含量影响不明显,但柠檬酸浓度为12 mmol/kg时,紫花苜蓿中镉含量随铜添加量的增加而明显增加。     

外源钙对镉胁迫下苎麻生长及生理代谢的影响

以苎麻为实验材料,采取营养液栽培方式,研究了不同浓度的钙(0、1、5和10 mmol·L~(-1))在5 mg·L~(-1)氯化镉胁迫下,对苎麻幼苗生长及植物体内重金属的积累、光合作用、抗氧化作用等的影响。研究结果显示,中浓度钙处理(5 mmol·L~(-1))能明显缓解镉胁迫对苎麻的毒害作用。与单独镉处理相比,外源5 mmol·L~(-1)钙处理苎麻地上部分和根部的生物量分别为单独镉胁迫下的1.21倍和1.32倍,叶绿素含量增加了19.77%,丙二醛和过氧化氢含量分别下降了19.09%和29.02%,抗氧化酶的活性也发生了相应变化;低浓度钙处理(1 mmol·L~(-1))显著提高了苎麻茎叶中镉的含量,分别为单独镉胁迫下的2.54倍和3.59倍。由此表明,外源钙和镉的交互作用与外源钙的浓度密切相关。     

污酸处理过程的汞流向

污酸是有色金属生产中汞的主要输出副产物。污酸处理过程的汞污染控制直接影响有色金属冶炼行业汞向水体的排放情况。选择6家有色金属冶炼企业开展污酸处理过程的汞流向研究。研究发现,测试冶炼厂污酸汞浓度分布在0.3~90μg·m L~(-1)范围内。污酸渣的汞浓度为73~26 354μg·g-1;锌厂1和铜厂1硫化渣的汞浓度分别为404 218μg·g-1和10 972μg·g-1。石膏渣的汞浓度普遍低于污酸渣和硫化渣的汞浓度。污酸处理过程,汞主要进入到各种处理渣中。测试冶炼厂污酸处理过程的脱汞效率为87.2%~99.9%。相对于石灰中和法和石灰铁盐法,中和硫化法和硫化-石灰铁盐法的脱汞效果相对稳定,且对低汞污酸有较高的脱汞效率。测试冶炼厂最终排放水的汞浓度分布在0.006~0.065μg·m L~(-1)的范围内,存在部分冶炼厂超标排放的情况。     

不同浸提剂对污染河道底泥中重金属的浸出影响

以某有色金属冶炼企业排放口下游河道底泥为研究对象,分别采用无机酸(盐酸、硫酸、硝酸)和有机酸(醋酸、柠檬酸、苹果酸和丁二酸)研究在不同酸性条件(pH为2~6)下Pb、Cd、Zn、Cu的浸出效果。结果表明,有机酸的浸提能力明显高于无机酸,且4种重金属的浸出浓度均随着pH的升高而迅速降低。对无机酸而言,当pH3时,重金属的浸出浓度趋于稳定;对有机酸而言,在pH为2~5的较大范围内,醋酸表现出较高的浸提能力,而柠檬酸对Pb和Cu没有明显的浸出效果。结合泥质特点,从重金属的络合、沉淀、水解、吸附等反应过程对其浸出特征进行了分析,同时提出醋酸良好的缓冲能力是其浸提效果优于其他有机酸的重要原因。     

柠檬酸强化电动去除和回收污泥中的重金属

探讨了柠檬酸对污泥中重金属形态的影响,并以柠檬酸为络合剂、以杭州七格污水处理厂城市污泥为研究对象,在0.8 m A·cm-2恒定电流密度条件下运行120 h,在5组柠檬酸浓度分别为0.00、0.05、0.10、0.20和0.30 mol·L~(-1)的条件下,采用自行设计的双层双阳极反应器对污泥中重金属进行电动去除和回收实验。结果显示,柠檬酸能促使污泥中大量的Zn由可还原态转化为酸可提取态,但对Cu的形态影响不大。电动处理实验中,添加柠檬酸后Zn和Cu的去除率都有明显提高,当柠檬酸浓度为0.20 mol·L~(-1)时,Zn的去除率最大达58.3%,Cu的去除率为42.4%;当柠檬酸浓度为0.10 mol·L~(-1)时,Cu的去除率最大为51.7%,Zn的去除率为46.4%。柠檬酸的最佳添加浓度为0.10~0.20 mol·L~(-1),当柠檬酸添加量超过0.20 mol·L~(-1),Zn和Cu的去除率反而会因为络合物在阳极区的沉淀而降低。     

几种典型土壤对电动修复镉污染效果的影响

选择5种典型土壤进行了镉污染的电动修复研究。结果表明,经12 d电动修复后,黑土、潮土、红壤、水稻土和黄棕壤中镉的去除率依次为16.7%、21.0%、47.1%、10.7%和12.6%。红壤靠阳极附近Cd含量由初期435 mg·kg-1降至32.4 mg·kg-1,迁移率高达92.5%。黑土、红壤和潮土都维持了较高的电流强度和电渗流量,但由于红壤对碱的缓冲能力较强,修复效果最好。水稻土中电渗流量高,但由于电流低,镉的去除率不高,说明电动修复中电迁移作用强于电渗析。修复后,土壤中可交换态镉、碳酸盐结合态镉、铁锰氧化物结合态镉总量减少,残渣态镉总量增加,有机结合态在阳极附近总量减少、阴极附近总量增加。上述结论揭示了电动修复的土壤镉污染的主要机制,通过镉的运动轨迹和形态分布,可预测不同土壤的电动修复效果,同时能改变不同土壤的电动修复策略,为场地修复提供参考。     

蒌蒿(Artemisia selengensis)根际耐镉产酸细菌的筛选鉴定及其生物学特性

根际细菌的筛选研究有助于构建有效的植物-微生物联合修复体系。采用稀释平板法从蒌蒿根际土壤中分离耐Cd产酸的根际细菌,并对菌株Pb2+、Cu2+和Sb3+的耐受性,分泌吲哚乙酸(IAA)、铁载体、解磷特性及对土壤中Cd的活化效果进行了测定,基于形态特性、生理生化测定和16S rDNA序列分析对目标菌株进行了分类鉴定。结果表明,从蒌蒿根际土壤中分离到能耐50 mg/L镉浓度且产酸能力较强的根际细菌1株T3,菌株T3对Pb2+、Cu2+和Sb3+均具一定的耐受性,能分泌一定量的IAA和铁载体,但不具解磷特性,能明显增加土壤中有效态镉的含量,经鉴定可初步确定为芽孢杆菌属(Bacillus sp.)。为进一步研究其在蒌蒿修复镉污染土壤中的作用奠定了基础。     

改性凹凸棒土负载纳米铁的制备及性能

以200目的天然凹凸棒土为原料,先对原土进行酸活化与微波改性,再以改性凹凸棒土为载体,采用液相还原法由Fe Cl3·6H2O和Na BH4制备改性凹凸棒土负载纳米铁。通过正交实验、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及红外光谱(IR)对负载前后的凹凸棒土进行表征分析确定其最佳条件。并通过稳定性实验和去除实验对改性凹凸棒土负载纳米铁的性能分析。结果表明:改性凹凸棒土负载纳米铁的最佳条件是铁土比为2.5∶1,酸浓度为3 mol·L~(-1),微波时间为6 min,微波功率为600 W,改性时间为24 h。改性凹凸棒土负载纳米铁在常规水处理环境中能稳定存在。对水中的Cr(Ⅵ)有良好的去除效果,去除率可达97.67%。     

共存物质对重金属絮凝齐MCC除镉性能的影响

为进一步拓展天然高分子絮凝剂壳聚糖的应用范围,以壳聚糖、L-半胱氨酸为原料,通过酰胺化反应制备一种具有重金属捕集功能的高分子重金属絮凝剂-2-氨基-3-巯基丙酰壳聚糖（MCC）,研究了水体中常见的阴阳离子、有机配位剂及浊度对MCC除镉性能的影响,探讨了絮体形貌与絮体分形维数及絮凝除镉效果间的关系。结果表明,Na＋、Cl-、N03、F-、SO4 2-的存在对MCC除Cd2＋均有促进作用,Ca2＋表现为明显的抑制作用;低浓度的EDTA对除镉有促进作用,随着EDTA浓度的增大,逐渐转为抑制作用;低浓度的腐殖酸对MCC去除Cd2＋有显著的促进作用;在一定范围内,浊度可促进MCC对Cd2＋的去除;絮体间空隙越多,絮体分形维数越小,除镉效果越好。