离子强度对恒电荷土壤胶体吸附Cu2+和Pb2+的影响

采用平衡法研究了离子强度、表面电位对恒电荷土壤胶体吸附Ｃｕ２＋和Ｐｂ２＋的影响．结果表明,离子强度越小,表面电位越高,土壤胶体对Ｃｕ２＋和Ｐｂ２＋的吸附量越大．在离子强度小于１．０ｍｏｌ·ｋｇ－１范围内,土壤胶体对Ｃｕ２＋和Ｐｂ２＋的吸附包括静电吸附和专性吸附;离子强度大于１．０ｍｏｌ·ｋｇ－１以后,土壤胶体对Ｃｕ２＋和Ｐｂ２＋的吸附受专性吸附控制．     

不同作物原料热裂解生物质炭对溶液中Cd2+和Pb2+的吸附特性

选择由小麦秸秆、玉米秸秆和花生壳经350~500℃热裂解制成的生物质炭,研究生物黑炭对水溶液中Cd2+和Pb2+的吸附特性,分析了pH值、吸附时间、溶液初始质量浓度、生物质炭粒径和投加量对吸附效果的影响。结果表明:生物质炭对Cd2+和Pb2+的吸附约10 min即达平衡;3种生物质炭对Cd2+和Pb2+的等温吸附均可用Langmuir方程和Freundlich方程拟合,玉米秸秆炭对Cd2+和Pb2+的最大吸附量远大于小麦秸秆炭和花生壳炭;在生物黑炭投加量为150 mg(6 g.L-1)时,3种生物黑炭对溶液Cd2+的去除率均在90%以上,玉米秸秆炭对溶液Pb2+的去除率达90.30%,而小麦秸秆炭和花生壳炭的去除率仅为52%和47%,玉米秸秆炭有望成为处理重金属污染废水的新型吸附材料。     

改性沸石及添加CaCl2和MgCl2对重金属离子Pb2+吸附特性的影响

研究天然沸石和改性沸石对Pb2+吸附的性能,探讨不同因素对沸石吸附Pb2+的影响.结果表明,天然沸石经过3种不同方法改性后均可促进其对Pb2+的吸附.氢氧化钠改性沸石吸附Pb2+效果最好,其次是硝酸钾改性沸石,氯化铵改性沸石吸附Pb2+效果稍差一些.不同Pb2+初始浓度、沸石使用量、pH和温度均对天然沸石和改性沸石吸附Pb2+有影响.天然沸石和改性沸石对Pb2+的等温吸附可用Langmuir方程和Freundlich方程来拟合,其中Langmuir方程的拟合效果较好,相关系数在0.9203—0.9840之间.CaCl2和MgCl2可影响天然沸石和改性沸石对Pb2+的吸附.当CaCl2和MgCl2的浓度均为10 mmol.L-1时,天然沸石吸附Pb2+量分别比对照处理提高66.6%和54.5%.添加2—10 mmol.L-1CaCl2和MgCl2导致氯化铵改性沸石吸附Pb2+分别比对照处理提高16.4%—18.8%和16.8%—19.9%.研究结果表明,采用沸石去除废水中的Pb元素时必须考虑不同因素的影响,以达到重金属去除效率的最大化.     

微波辅助HNO3改性竹炭对Cu2+的吸附性能

以竹炭为原料,采用HNO3(NA)作为改性药剂,通过微波辅助加热的方法对竹炭进行改性;运用Boehm滴定、扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱(EDAX)和红外光谱(FTIR)对改性竹炭进行了表征;考察了pH、时间、温度和离子强度等对改性竹炭吸附Cu2+的影响.研究结果表明,微波辅助硝酸改性使得竹炭表面的羧基、酚羟基、内酯基等酸性含氧官能团的数量有所增加;改性竹炭对Cu2+吸附更符合Langmuir等温方程,吸附为自发的吸热过程;吸附动力学符合准二级动力学方程;溶液离子强度增大不利于其对Cu2+的吸附.     

Cu2+胁迫对单齿螺的毒性影响

以海生单齿螺(Monodonta labio)为受试生物,研究不同浓度Cu2+胁迫下,Cu2+对单齿螺的急性毒性、单齿螺对Cu2+的富集性以及Cu2+对单齿螺体内过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响。结果表明,Cu2+对单齿螺的96和72 h的半致死浓度〔ρ(LC50)〕分别为19.36和38.49 mg.L-1,安全浓度(ρs)为1.936 mg.L-1。单齿螺对Cu2+的富集性随ρ(Cu2+)的增加而增强,具有明显的剂量效应。当ρ(Cu2+)为4.00 mg.L-1时,单齿螺对Cu2+的累积量随处理时间的增加而增加,具有较明显的时间效应。各Cu2+处理组单齿螺肝胰腺CAT活性均比对照(海水)组高,而且大多数处理组与对照组间差异均达显著水平(P<0.05)或极显著水平(P<0.01或P<0.001)。但部分Cu2+处理组单齿螺肝胰腺SOD活性低于对照组。     

锯齿新米虾对Cu2+和毒死蜱毒性响应研究

为研究水生生物对水体中重金属和有机磷农药毒性的响应,研究了锯齿新米虾暴露在Cu2、毒死蜱单一溶液和毒性1:1混合溶液下的响应状况,同时采用相加指数法对混合毒性进行了评价.单一毒性试验结果表明:毒死蜱对锯齿新米虾的毒性显著高于Cu2+p ＜0.01); Cu2+对锯齿新米虾未觉察反应浓度(NOEC)和最低觉察反应浓度(LOEC)分别为1.78 mg· L-1、2.40mg·L-1,24、48、72和96 h的LC50分别为6.41、4.75、420和3.44 mg·Lq;毒死蜱对锯齿新米虾NOEC和LOEC分别为0.04 μg·L-1、0.07 μg· Lj,24、48、72和96 h的LC50分别为035、0.17、0.11和0.06 μg· L;参考鱼类毒性分级标准,Cu2对锯齿新米虾为高毒,而毒死蜱为剧毒.混合毒性试验结果表明:采用Cu2和毒死蜱毒性1∶1进行试验时,暴露时间为24、48、72和96 h的相加指数(D分别为0.02、045、1.86和223,即混合毒性为协同作用.通过研究锯齿新米虾对Cu2、毒死蜱单一和联合毒性的响应,可为水环境污染与防治、物种多样性保护提供科学依据.     

离子强度和SO2-4对土壤吸附Al的影响

研究了离子强度和SO4^2-对土壤吸附Al的影响，结果表明：在所研究的pH范围内，随着NaCl支持电解质浓度的提高，土壤对Al的吸附量基本保持不变，并且当pH＜3．9时，即土壤表面净电荷为正时，土壤对Al的吸附量仍然很大，超过最大吸附量的50％，而用CaCl2作支持电解质时，当pH＜4．5时，在溶液中CaCl2浓度最高的情况下，Al的吸附量最小，在其余两种浓度条件下则基本相等；当pH＞4．5时，Al的吸附量几乎不受CaCl2浓度变化的影响。SO4^2-的加入对土壤吸附Al没有影响。这些都说明土壤吸附Al的作用机制主要为专性吸附。     

Cu2+对普通小球藻的光合毒性：初始藻密度的影响

为了研究Cu2+对普通小球藻的光合毒性以及初始藻密度对Cu2+光合毒性的影响,将初始密度为107mL-1的普通小球藻暴露于Cu2+的6个浓度(0、5、10、20、30和40μmol.L-1)中进行96 h的毒性暴露实验,在2、48和96 h分别利用叶绿素荧光仪(MAXI-Imaging-PAM)测定各项叶绿素荧光参数,同时,针对3个不同初始密度的普通小球藻(2×106、5×106和2×107mL-1),测定并比较了其暴露于0、20和40μmol.L-1的Cu2+12 h后,叶绿素荧光参数的变化。不同初始藻密度的毒性实验结果显示,初始藻密度为2×106mL-1时,20和40μmol.L-1Cu2+可完全抑制普通小球藻的光合作用;当初始藻密度增加到5×106和2×107mL-1时,40μmol.L-1Cu2+对普通小球藻的实际光合作用效率仅有约75%和25%的抑制。这表明初始藻密度越大,Cu2+的光合毒性越弱。但随着初始藻密度的增加,初始藻密度的变化对Cu2+光合毒性的影响减弱。初始藻密度为107mL-1时的毒性实验结果显示,暴露于20~40μmol.L-1Cu2+2 h后,普通小球藻的光合作用即受到抑制,且该抑制程度随Cu2+浓度的增加而增强,并随着暴露时间的延长有所缓解。随着Cu2+浓度的增加,最大量子产量(Fv/Fm)、实际量子产量(Yield)、相对电子传递速率(ETR)和光化学淬灭系数(qP)逐渐降低,非光化学淬灭系数(NPQ/4)逐渐上升。研究结果表明,Cu2+对普通小球藻的光合作用有一定的抑制作用,其机理可能为通过引起PSII系统反应中心的部分失活,导致PSII系统反应中心的开放比例减少,引起电子传递速率降低以及ATP和NADPH的合成减慢,从而使光合作用速率下降;初始藻密度对Cu2+的光合毒性大小有较大的影响,故在进行藻类的毒性实验时,也应关注初始藻密度的影响。     

磷酸活化活性炭对Cu2+的吸附特征研究

寻求廉价而高效的吸附材料为目的,研究向日葵秸杆基活性炭对铜离子的吸附性能。以向日葵秸秆为原料,经H3PO4活化制备活性炭,通过静态实验研究了其对水溶液中Cu2+的吸附特性,考察了溶液pH值、吸附温度和离子强度对吸附的影响,探讨了吸附热力学、动力学和吸附机理。结果表明:溶液pH值为5～6时活性炭对Cu2+的去除效果最好;向50 mL 170 mg·L-1的溶液中加入0.5 g活性炭,温度为45℃、吸附时间为1 h时,对Cu2+的去除率可达98.3%;Langmuir方程能更好地描述Cu2+在活性炭上的等温吸附特征,静态吸附容量可达41.03 mg·g-1;吸附过程符合拟二级动力学过程,且为吸热的化学吸附过程,膜扩散为速率控制步骤,离子交换可能在吸附过程中起了重要作用。     

离子强度、pH对土壤胶体释放、分配沉积行为的影响

采用重力沉降法,根据司笃克斯(Stokes,1945)定律结合分速离心法提取两种粒径等级的自然土壤胶体样品.利用美国EPA批处理实验方法,进行一系列实验室静态吸附、解吸实验,并获取相应的动力学解离/沉积曲线以及热力学等温平衡解吸/吸附曲线.通过对土壤胶体释放/沉积速率、解离效率和解吸因数等行为因子的定量解析,描述自然土壤胶体的释放、稳定、沉积/分配动力学和热力学行为,考察土壤水溶液pH/离子强度、胶体粒径因素对土壤胶体释放、分配沉积行为的影响.实验结果表明,环境溶液pH的增大及离子强度的减小对土壤胶体的稳定和释放起促进作用,但对胶体向土壤颗粒中的沉积过程是不利的.pH和离子强度条件能够改变土壤胶体表面带电荷状态,改变土壤胶体与土壤介质表面吸附排斥作用力的大小,提高或降低土壤胶体与介质表面的碰撞接触效率,从而表现出土壤胶体在土壤介质中的沉积分配行为上的变化.粒径大小对土壤胶体的释放沉积行为影响明显.大粒径土壤胶体颗粒较小粒径颗粒更容易向土壤介质表面分配沉积.由此可知,土壤介质对土壤胶体持有和吸附的能力是与胶体颗粒粒径大小密切相关的,这主要是因为颗粒粒径大小能够有效的影响胶体颗粒与介质表面间的反应能量.土壤胶体沉积分配动力学曲线揭示,土壤胶体向土壤介质的分配过程是一个动态变化过程,土壤介质对土壤胶体的持留吸纳能力随时间而逐渐减弱.分配系数被证实是表征和分析土壤胶体沉积分配过程受环境物理化学因素影响的有效过程因子.     

Immobilization of Cu2+, Zn2+, Pb2+, and Cd2+ during geopolymerization

The present research explored the application of geopolymerization for the immobilization and solidification of heavy metal added into metakaolinte. The compressive strength of geopolymers was controlled by the dosage of heavy metal cations, and geopolymers have a toleration limit for heavy metals. The influence of alkaline activator dosage and type on the heavy metal ion immobilization efficiency of metakaolinte-based geopolymer was investigated. A geopolymer with the highest heavy metal immobilization efficiency was identified to occur at an intermediate Na₂SiO₃ dosage and the metal immobilization efficiency showed an orderly increase with the increasing Na⁺ dosage. Geopolymers with and without heavy metals were analyzed by the X-ray powder diffraction (XRD) and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. No crystalline phase containing heavy metals was detected in geopolymers with heavy metal, suggesting that the crystalline phase containing heavy metals is not produced or most of the phases incorporating heavy metals are amorphous. FTIR spectroscopy showed that, with increasing heavy metal addition, an increase in NO3- peak intensity was observed, which was accompanied by a decrease in the CO32- peak.     

硅藻土和膨润土对重金属离子Zn~（2＋）、Pb~（2＋）及Cd~（2＋）的吸附特性

以硅藻土和膨润土作为吸附剂,考察微波加热与否条件下,不同吸附时间、不同吸附剂用量和不同pH值对硅藻土和膨润土分别吸附Zn2＋、Pb2＋、Cd2＋重金属离子的影响.实验结果表明,硅藻土和膨润土对3种重金属离子均有很好的吸附效果,吸附时间对去除率影响不大,数分钟即可达到吸附平衡,微波加热、增加吸附剂用量和提高pH值,都有利于提高3种重金属离子的去除率.     

Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)、Cr~(6+)和Mn~(2+)对萼花臂尾轮虫联合急性毒性研究

为探究重金属复合污染对轮虫的毒性影响,以萼花臂尾轮虫为受试动物,选择Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)、Cr6+和Mn~(2+)等5种重金属,采用水生毒理联合效应相加指数法开展了其24 h联合急性毒性作用的评价研究。结果显示,Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)、Cr6+和Mn~(2+)等5种重金属对萼花臂尾轮虫24 h半数致死浓度分别为:0.00616 mg·L~(-1),12.62 mg·L-1,2.89 mg·L-1,17.29 mg·L-1和67.32 mg·L-1。联合急性毒性实验结果显示,等毒性配比的Cu~(2+)-Cr6+(0.00385-10.806 mg·L-1)和等浓度配比的Cu~(2+)-Zn~(2+)(0.0199-0.0199 mg·L-1)、Cu~(2+)-Cd~(2+)(0.0181-0.0181 mg·L-1)、Cu~(2+)-Cr6+(0.0118-0.0118 mg·L~(-1))、Zn~(2+)-Cd~(2+)(3.475-3.475 mg·L-1)二元联合测试液的作用结果显示为拮抗效应,其余二元联合测试液的作用结果则均显示是协同效应。等毒性配比的Cu~(2+)-Cr~(6+)-Mn~(2+)(0.00210-5.902-22.981 mg·L-1)和等浓度配比的Cu~(2+)-Cd~(2+)-Mn~(2+)(0.00727-0.00727-0.00727 mg·L-1)三元联合测试液的作用结果显示为拮抗效应,其余三元联合测试液的作用结果则均显示是协同效应。等浓度配比的Cu~(2+)-Zn~(2+)-Cd~(2+)-Cr6+(0.00907-0.00907-0.00907-0.00907 mg·L-1)、Cu~(2+)-Zn~(2+)-Cd~(2+)-Mn~(2+)(0.00898-0.00898-0.00898-0.00898 mg·L~(-1))、Cu~(2+)-Zn~(2+)-Cr6+-Mn~(2+)(0.00819-0.00819-0.00819-0.00819 mg·L~(-1))四元联合测试液的作用结果显示为拮抗效应,其余四元联合测试液的作用结果的则均显示是协同效应。Cu~(2+)-Zn~(2+)-Cd~(2+)-Cr~(6+)-Mn~(2+)等毒性(0.00074-1.520-0.348-2.082-8.107 mg·L~(-1))和等浓度(0.00582-0.00582-0.00582-0.00582-0.00582 mg·L-1)配比的五元联合测试液作用结果均显示是协同效应。     

Cu2+、Cd2+和Cr6+对斑马鱼联合毒性作用和生物预警的研究

为了研究重金属对水生生物的联合毒性作用,以斑马鱼为受试生物,采用半静态法,在研究Cu2、Cd2和Cr6+对斑马鱼单一毒性的基础上,以获得的Cu2+、Cd2+和Cr6+的96 h-LC50数据,利用等效应曲线法研究了Cu-Cd、Cu-Cr和Cd-Cr的联合毒性作用,并综合分析环境毒理学指标的测定结果,考察利用斑马鱼作为水...     

Selective recovery of Cu2+ and Ni2+ from wastewater using bioelectrochemical system

As the bioelectrochemical system, the microbial fuel cell (MFC) and the microbial electrolysis cell (MEC) were developed to selectively recover Cu²⁺ and Ni²⁺ ions from wastewater. The wastewater was treated in the cathode chambers of the system, in which Cu²⁺ and Ni²⁺ ions were removed by using the MFC and the MEC, respectively. At an initial Cu²⁺ concentration of 500 mg·L^-1, removal efficiencies of Cu²⁺ increased from 97.0%±1.8% to 99.0%±0.3% with the initial Ni²⁺ concentrations from 250 to 1000 mg·L^-1, and maximum power densities increased from 3.1±0.5 to 5.4±0.6 W·m^-3. The Ni²⁺ removal mass in the MEC increased from 6.8±0.2 to 20.5±1.5 mg with the increase of Ni²⁺ concentrations. At an initial Ni²⁺ concentration of 500 mg·L^-1, Cu²⁺ removal efficiencies decreased from 99.1%±0.3% to 74.2%±3.8% with the initial Cu²⁺ concentrations from 250 to 1000 mg·L^-1, and maximum power densities increased from 3.0±0.1 to 6.3±1.2 W·m^-3. Subsequently, the Ni²⁺ removal efficiencies decreased from 96.9%±3.1% to 73.3%±5.4%. The results clearly demonstrated the feasibility of selective recovery of Cu²⁺ and Ni²⁺ from the wastewater using the bioelectrochemical system.     

Effective removal of Cd2+ and Pb2+ pollutants from wastewater by dielectrophoresis-assisted adsorption

Dielectrophoresis (DEP) process could enhance the removal the Cd²⁺ and Pb²⁺ with less absorbent. The removal rates of both Cd²⁺ and Pb²⁺ increased with the increase of voltage. The overall removal rate of Cd²⁺ and Pb²⁺ in the binary system is higher than that of Cd²⁺ or Pb²⁺ in the single system. DEP could cause considerable changes of the bentonite particles in both surface morphology and microstructure. Dielectrophoresis (DEP) was combined with adsorption (ADS) to simultaneously and effectively remove Cd²⁺ and Pb²⁺ species from aqueous solution. To implement the process, bentonite particles of submicro-meter size were used to first adsorb the heavy metal ions. These particles were subsequently trapped and removed by DEP. The effects of the adsorbent dosage, DEP cell voltage and the capture pool numbers on the removal rate were investigated in batch processes, which allowed us to determine the optimal experimental conditions. The high removal efficiency, 97.3% and 99.9% for Cd²⁺ and Pb²⁺, respectively, were achieved when the ions are coexisting in the system. The microstructure of bentonite particles before and after ADS/DEP was examined by scanning electron microscopy. Our results suggest that the dielectrophoresis-assisted adsorption method has a high capability to remove the heavy metals from wastewater.     

纹缟虾虎鱼对Cu~(2+)、Cd~(2+)和氨氮的毒性响应和敏感性分析

以纹缟虾虎鱼为受试生物,分别进行了Cu~(2+)、Cd~(2+)和氨氮为环境因子的急性毒性实验和氨氮慢性暴露实验,结合文献数据分析纹缟虾虎鱼对3种污染物的敏感性。结果表明,Cu~(2+)、Cd~(2+)和氨氮对纹缟虾虎鱼的EC50分别为4.527、40.408和63.182mg·L~(-1)。组织切片结果显示,氨氮暴露能够引起纹缟虾虎鱼肝组织结构退化,组织细胞畸变,其损伤程度随着氨氮浓度的升高而加剧。氨氮暴露对肠管未见明显影响。敏感性分析结果表明,纹缟虾虎鱼对Cu~(2+)、Cd~(2+)和氨氮的累积概率分别为83.33%、96.27%和90.48%,均表现为不敏感。在Cu~(2+)、Cd~(2+)和氨氮对海洋生物的敏感性排名中,纹缟虾虎鱼分别在第31/35、32/32和19/20位。在8~12种海洋鱼类中,纹缟虾虎鱼对上述3种污染物的敏感性都处在较低水平。     

铜离子对中国花鲈幼鱼的毒性研究

为给中国花鲈(Lateolabrax maculatus)养殖提供污染生物学的理论数据,研究了中国花鲈幼鱼的铜离子中毒症状和半致死浓度(LC50);检测了幼鱼肝脏的谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷丙转氨酶(GPT)和谷草转氨酶(GOT)活力;分析了铜离子胁迫对...     

硫酸盐废水生物处理产生的硫化物处理含Pb2+、Zn2+的钢丝酸洗废水

在一套小型搅拌反应器中,研究了碱沉淀(KOH,处理a)、碱沉淀及硫酸盐废水厌氧处理产生的硫化物出水混合(KOH+出水混合,处理b)、碱沉淀及N2吹脱硫酸盐废水厌氧处理产生的硫化物(KOH+N2吹脱,处理c),以及碱沉淀、硫酸盐废水厌氧处理产生的硫化物出水混合和N2吹脱硫化物联合(KOH+出水混合+N2吹脱,处理d)等4组处理方式对含Zn2+、Pb2+的钢丝绳酸洗废水处理效果的影响.废水pH值为0.7,Zn2+和Pb2+含量分别为450和3274 mg.L-1.结果表明,KOH+出水混合+N2吹脱的处理方式对废水有较好的处理效果,Zn2+和Pb2+的去除为氢氧化物、硫化物沉淀的共同作用结果,处理后,废水中Zn2+和Pb2+的去除率均达99.6%以上,满足污水综合排放标准(GB 8978—1996).