非固定化和固定化啤酒酵母对Cd^2＋和Cu^2＋的吸附特性研究

对比了不同吸附剂对重金属的吸附效果,同时研究了啤酒酵母的固定化方法、菌体用量对吸附效果的影响、非同定化和固定化啤酒酵母吸附热力学特性。研究结果表明,非固定化死啤酒酵母对Cd^2＋的单位菌体吸附量是常用吸附剂活性炭的3倍;由1：3的海藻酸钠与碱处理啤酒酵母（w／w）制得的固定化颗粒吸附效果最好;菌体用量的增加会降低单位菌体对重金属的吸附量;啤酒酵母对重金属的吸附位点有限,Cd^2＋的实际最大吸附量为13．95mg／g,Cu^2＋为7．67μg／g。非固定化和固定化啤酒酵母对Cu^2＋和Cd^2＋的等温吸附过程均可用Linear方程、Langmuir方程和Freundlich方程来进行拟合,但非同定化啤酒酵母以Langmuir方程最优,其拟合计算的最大吸附量qmzxCd和qmxxCu分别为13．96mg／g和8．01mg／g;固定化啤酒酵母以Freundlich方程最优,实际最大吸附量Cd为75．41mg／g,Cu为66．58mg／g。     

新型TCAS吸附树脂对水中Cd2+的吸附去除研究

通过静态吸附试验,研究一种由超分子受体化合物磺化硫杂杯芳烃（TCAS）与树脂结合的产物——新型TCAS吸附树脂对重金属Cd²⁺的吸附去除性能,并初步探讨了吸附机理。试验研究结果表明,TCAS吸附树脂对Cd²⁺的饱和吸附量为14.45 mg/g。当温度为20℃,0.5 g TCAS吸附树脂对10 mL浓度为5 mg/L的Cd²⁺溶液吸附60 min时, Cd²⁺的去除率可达到99%以上。pH值是影响TCAS吸附树脂吸附效果的重要因素,在pH=5～9时,Cd²⁺的去除率随着pH值的升高而增大。在试验范围内,TCAS吸附树脂对Cd²⁺吸附符合Freundlich方程。吸附在TCAS吸附树脂上的Cd²⁺可洗脱回收,TCAS吸附树脂也可再生利用。 TCAS吸附树脂对重金属Cd²⁺的吸附机理主要归因于TCAS对Cd²⁺的络合作用。     

改性玉米秸秆吸附Cu2+的动力学和热力学

本研究用ZnCl2作为活化剂,使用功率640 W的微波照射4 min的方法制备改性玉米秸秆。考察投加量、pH、吸附时间对吸附性能的影响,并对等温吸附特征、吸附动力学和热力学进行了系统研究。结果表明:投加量为0.2 g,pH为6,改性玉米秸秆对Cu2+具有很好的吸附效果,吸附在8 h后达到平衡。该吸附过程符合Langmuir及Freundlich等温吸附模型和准二级动力学方程,其反应的吉布斯自由能△G<0,为自发反应过程。     

Pb2+、Cd2+、Ni2+在改性纳米纤维素上的竞争吸附

为研究改性纳米纤维素（RCA-NC）对水溶液中Pb²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺的单一吸附效果及其竞争吸附特性,以稻草为原料制备纳米纤维素（NFC）并通过丙烯酸接枝改性得到RCA-NC。应用SEM、XRD和FTIR对RCA-NC微观结构进行了表征分析。结果表明,引入羧酸基团的RCA-NC表观纤维分布更密集,束状结构更规则,并未彻底改变NFC的内部结晶结构。单一吸附实验结果表明,在最佳实验条件下,20 mg·L⁻¹的Pb²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺在RCA-NC中的去除率分别为93.88%、90.41%、91.28%;在阳离子(Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺)、阴离子(Cl⁻、CO₃²⁻)、有机物以及3种重金属离子混合体系中,竞争吸附能力均为Pb²⁺> Cd²⁺> Ni²⁺。Pb²⁺去除率在71.7%~93.88%。Pb²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺在RCA-NC上的吸附符合Langmuir等温吸附和准二级动力学,吸附机理主要为离子交换、表面官能团络合及静电吸附。     

改性甘蔗渣对Cu2+和Zn2+的吸附机理

研究了均苯四甲酸二酐(PMDA)和乙二胺四乙酸二酐(EDTAD)改性甘蔗渣对重金属离子Cu2+和Zn2+的吸附性能,包括吸附动力学和吸附等温线。结果表明,改性后的甘蔗渣对重金属离子Cu2+和Zn2+的吸附容量有显著提高,对Cu2+和Zn2+吸附等温线均符合Langmuir方程,吸附为单分子层吸附。根据Langmuir方程,PMDA和EDTAD改性甘蔗渣对Cu2+的吸附量分别为60.21和33.45 mg/g,对Zn2+的吸附量分别是70.53和36.53 mg/g。两种改性甘蔗渣对两种金属离子的吸附在30 min内均可完成,用准二级吸附动力学方程模拟动力学过程得到较好的线性相关性。以EDTA溶液为洗脱剂对吸附Cu2+和Zn2+的改性甘蔗渣进行洗脱再生,再生的吸附剂可反复使用。     

液/固体系中硅藻土对Pb2+和Cd2+的吸附机制

为了提高硅藻土在重金属废水处理上的应用水平,采用静态吸附实验考察了液/固体系中硅藻土对Pb2＋、Cd2＋的吸附影响因素、吸附等温线和吸附动力学属性。结果表明,随着投加量的减少,离子初始浓度的提高,pH值的增大,吸附作用时间的延长,硅藻土对Pb2＋、Cd2＋吸附量不断上升;硅藻土对Pb2＋、Cd2＋的等温吸附都符合Langmuir模型,硅藻土对Pb2＋、Cd2＋最大吸附量分别为10.428 mg/g和7.916 mg/g,硅藻土对Pb2＋具有更好的吸附能力;Pb2＋具有较低的水合自由能,更容易脱去水膜与硅藻土孔道内的活性基团发生吸附作用;双常数扩散方程可以很好地描述硅藻土对Pb2＋、Cd2＋的吸附动力学属性,硅藻土对Cd2＋有较快的吸附速率。     

一株抗Cd2+菌株的筛选及其吸附性能

Cd2+为一种毒性金属元素,为了实际解决污水中低浓度重金属污染,实现污水达标排放,通过12C6+重离子束辐照诱变技术筛选到一株耐受Cd2+的菌株C2,研究其对Cd2+的抗性和低浓度Cd2+的吸附性能表明,Cd2+浓度≤100 mg/L时,C2菌株可以生长繁殖,但随Cd2+浓度升高受到抑制;SEM分析表明,受到Cd2+胁迫时,C2产生大量胞外产物与Cd2+形成络合物;吸附过程中菌粉表面空隙得到填充,形成凸起;红外光谱分析表明,吸附过程中的主要作用基团为醇羟基O—H键、氨基和酰胺基团;C2菌粉和固定化菌球都对Cd2+有较好的吸附能力,菌粉吸附效果比固定化菌球稍好;菌粉和固定化吸附剂的最佳吸附初始pH值为5~6.0,最佳投加量分别为1.0 g/L和10 g/L(实际含菌量为1.0 g/L);Cd2+浓度在2~20mg/L时,在最佳吸附条件下,菌粉和固定化吸附剂对Cd2+的吸附率均在90%左右;2种吸附剂吸附过程与Langmuir等温模型和拟二级动力学模型拟合最佳;热力学研究表明吸附反应均能自发进行。以上研究结果表明,C2菌粉和固定化吸附剂均可用于污水中低浓度Cd2+的去除。     

沸石负载淀粉对Pb2+、Cu2+和Ni2+的吸附性能

将淀粉负载到沸石表面得到新型重金属离子复合吸附剂ZLS。分别从沸石与淀粉质量比、吸附温度、吸附时间、pH与重金属初始浓度不同方面考察了复合吸附剂ZLS吸附 Pb²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺的影响。实验结果表明:当沸石与淀粉质量比为10:1,pH为6,吸附温度在30℃时,复合型吸附剂ZLS对Pb²⁺、Cu²⁺和Ni²⁺ 3种重金属离子的吸附效果最好;吸附动力学研究发现,ZLS对Pb²⁺、Cu²⁺和Ni²⁺的吸附行为均符合准二级动力学以及颗粒内部扩散模型;等温吸附数据符合Freundlich模型,吸附状态属于多层吸附。     

矸石基X型分子筛对水中Co2+、Cu2+、Cd2+和Cr3+的去除

以煤矸石为原料,采用碱熔后水热合成法制备X型分子筛并进行XRD、SEM、BET和Zeta电位分析。研究其对水中Co2+、Cu2+、Cd2+和Cr3+4种离子的吸附性能,包括吸附等温线、吸附动力学以及初始金属离子浓度、pH值对吸附性能的影响。所合成的矸石基X型分子筛的BET比表面积为676.02 m2/g,微孔孔容为0.263 cm3/g。吸附实验表明,矸石基X型分子筛能有效去除上述4种离子,同时实现煤矸石的资源化和金属离子的去除。4种离子的平衡吸附量均随初始浓度的增大而增大,相同条件下平衡吸附量的大小顺序为Cd2+>Cr3+>Cu2+>Co2+。准二级动力学模型能很好地描述4种离子的吸附动力行为。Langmuir模型对Co2+、Cu2+和Cd2+吸附的拟合较Freundlich模型高,说明其主要表现为物理吸附过程。4种离子的吸附速率均由液膜扩散和颗粒内扩散共同控制。     

Cu2+、Zn2+对生物脱氮系统的影响

Cu²⁺和Zn²⁺是污水处理工艺中经常遇到的金属离子。在驯化好的活性污泥系统中,研究了金属离子Cu²⁺和Zn²⁺在0～100 mg/L浓度下对活性污泥生物脱氮系统的影响。试验发现Cu²⁺＞5 mg/L、Zn²⁺＞30 mg/L时,对硝化过程具有明显的抑制作用,在同样浓度的试验条件下Cu²⁺对硝化过程的抑制作用比Zn²⁺大。Cu²⁺≤0.5 mg/L时对反硝化过程具有一定的促进作用,有助于提高TN的去除效果;Cu²⁺＞0.5 mg/L时,对反硝化产生抑制作用,随着浓度的增加,TN去除率逐渐下降。Zn²⁺不影响反硝化过程,仅在大于30 mg/L时,对硝化过程产生抑制作用。重金属Cu²⁺对生物脱氮系统的影响明显强于Zn²⁺。     

固定化啤酒酵母菌对锶的吸附机制及热力学研究

以聚乙烯醇和海藻酸钠作为载体,制备了固定化啤酒酵母菌颗粒。研究了固定化啤酒酵母菌对锶的吸附机制和吸附热力学。结果表明:(1)吸附Sr2+后的固定化啤酒酵母菌的内部结构更松散,更有利于固定化啤酒酵母菌对Sr2+的吸附。(2)固定化啤酒酵母菌吸附Sr2+后,部分-OH参与了吸附,使形成的氢键部分断开,振动峰发生蓝移。另外,由于-NH2和-CO-NH-中的N原子可提供孤对电子与有空轨道的Sr2+配位,从而改变了基团的极性。(3)当Sr2+初始质量浓度为10～200mg/L时,固定化啤酒酵母菌对Sr2+的吸附同时符合Freundlich和Langmuir吸附模型,但符合Langmuir吸附模型的程度更优,这说明固定化啤酒酵母菌与Sr2+之间主要通过分子间引力产生吸附,是以单分子层吸附为主的物理吸附。     

膨润土对Pb2+、Cu2+、Cr3+的吸附动力学及等温线研究

研究所用膨润土的主要成分为SiO2和Al2O3,属于Ca基膨润土,BET表面积为50.83 m2/g.在恒温及恒定pH条件下,用静态吸附法研究了膨润土对Pb2 、Cu2 、Cr3 的吸附特性,结果表明其较好地符合Lagergten二级吸附速率方程,对这3种离子的吸附速率为Pb2 ＞Cu2 ＞Cr3 .利用3种等温线方程对吸附过程进行拟合,发现利用Langmuir吸附等温方程计算的值与膨润土吸附Pb2 、Cu2 、Cr3 试验数据最为吻合.膨润土对3种金属离子的平衡吸附量为Cr3 ＞Cu2 ＞Pb2 .     

膨润土对Pb^2＋、Cu^2＋、Cr^3＋的吸附动力学及等温线研究

研究所用膨润土的主要成分为SiO2和Al2O3,属于Ca基膨润土,BET表面积为50．83m^2／g。在恒温及恒定pH条件下,用静态吸附法研究了膨润土对Pb^2＋、Cu^2＋、Cr^3＋的吸附特性,结果表明其较好地符合Lagergren二级吸附速率方程,对这3种离子的吸附速率为Pb^2＋〉Cu^2＋〉Cr^3＋。利用3种等温线方程对吸附过程进行拟合,发现利用Langmuir吸附等温方程计算的值与膨润土吸附Pb^2＋、Cu^2＋、Cr^3＋试验数据最为吻合。膨润土对3种金属离子的平衡吸附量为Cr^3＋〉Cu^2＋〉Pb^2＋。     

酵母细胞对溶液中Co2+和Cd2+的生物富集

利用野生型酿酒酵母菌株及七基因缺失突变型酵母菌株,研究了不同基因型酵母株在不同的活性状态下对重金属Co2+和Cd2+的富集。结果显示,在磷酸盐缓冲液(PBS)中,酵母处于生长基本停止状态,两种酵母菌株都对Co2+和Cd2+表现出比较强的被动吸附能力,但野生型酵母的富集效率优于七基因缺失突变酵母株。说明酵母在PBS中对重金属的富集主要是依靠被动吸附机制,且与细胞的表面结构有关。在限制性培养基中,酵母的生长状态较好,野生型酵母对Co2+表现出了较好的主动富集现象,并且在暴露96 h时达到富集高峰,而七基因缺失突变酵母株中的含量随时间推移变化不大。在对Cd2+的富集过程中,七基因缺失突变型酵母表现出较野生型酵母更快速富集的效果。研究结果为利用酵母富集环境中重金属的实际应用提供了新的参考数据,提示对于不同环境下的不同毒性的重金属离子,可以采取不同的富集方法,针对性地设计应用方案。     

粉煤灰免烧陶粒制备及其重金属废水净化性能

摘要重金属废水对环境的污染已经引起科研人员的广泛关注。以粉煤灰和水泥为原料、添加活性成分FeS,制备一种免烧陶粒用于含重金属Cu2＋、Zn2＋、Pb2＋的废水处理。探讨了物料配比及蒸养时间对陶粒筒压强度及其比表面积的影响;研究了固液比、接触时间、pH、温度及初始溶液浓度等因素对Cu2＋、Zn2＋、Pb2＋离子净化效果的影响规律,并对实验结果进行了等温线拟合。XRD分析显示,免烧陶粒中存在Ca（OH）2、C—D—H、FeS等矿物相,对重金属离子具有非常好的固定化作用。该免烧陶粒对重金属离子具有很好的去除效果,具备较好的应用前景。     

重金属的生物吸附技术研究

利用生物包括发酵工业的菌丝体废渣或海洋微生物对重金属的吸附作用,来治理重金属造成的污染,其具有原料丰富,成本低,处理效率高等优点,是目前国外研究较多的一种处理重金属污染的方法。本文从生物吸附的概念、机理、吸附剂的性能,以及生物吸附剂的固定化等诸方面进行了综述。同时阐述了生物对重金属吸附技术研究的发展趋势和应用前景。     

利用污泥进行水体中重金属生物吸附研究现状及展望

对国内外利用废水处理等工业过程中所产生的污泥作为生物吸附剂吸附水体中重金属的研究现状进行了综述和分析,包括其预处理技术、反应机理、主要影响因素、处理效果以及反应器工艺等。同时,对该技术未来的发展趋势进行了展望,指出依托现有废水处理设施进行集约化开发将是该工艺的发展方向。     

东京根霉对重金属Cr^3＋、Mn^2＋和Zn^2＋的吸附研究

利用固定化发酵中产生的废菌体——东京根霉（Rhizopustonkinesis）去除废水中Cr^3＋、Mn^2＋和Zn^2＋,研究了预处理、pH、温度、金属离子初始浓度、吸附时间等条件对吸附量的影响。结果表明，用NaOH浸泡4—6h、在pH=5—6，温度25-35℃时吸附效果最好，用Langmuir、Freundlich和Temkin方程对其吸附等温线进行拟合，相关性都比较好；用不同的吸附动力学方程描述东京根霉吸附金属离子的最优和最次模型分别为Elovich方程和一级扩散方程，双常数方程和抛物线扩散方程拟合介于前二者之间。     

东京根霉对重金属Cr3+、Mn2+和Zn2+的吸附研究

利用固定化发酵中产生的废菌体--东京根霉(Rhizopus tonkinesis)去除废水中Cr3 、Mn2 和Zn2 ,研究了预处理、pH、温度、金属离子初始浓度、吸附时间等条件对吸附量的影响.结果表明,用NaOH浸泡4～6 h、在pH=5～6,温度25～35℃时吸附效果最好,用Langmuir、Freundlich和Temkin方程对其吸附等温线进行拟合,相关性都比较好;用不同的吸附动力学方程描述东京根霉吸附金属离子的最优和最次模型分别为Elovich方程和一级扩散方程,双常数方程和抛物线扩散方程拟合介于前二者之间.