微生物絮凝剂A3的培养条件及处理啤酒废水条件研究

从土壤中筛选出一株产微生物絮凝剂的菌株A3,利用均匀设计安排试验,用曲线拟和方法创建数学模型的方法研究了其产絮凝培养基条件,结果表明:葡萄糖添加量2.2%、酵母膏添加量0.51%、pH7.6、温度30.3℃时A3产絮凝剂条件最佳,数学模型为Y=-486.2+60.5X1-13.7X12+61.9X2-60.7X22+56X3-3.7X32+18.2X4-0.3X42,培养的动力学模型为:(C0-C)t/C0×100%=96.03-338.15/t。同时利用A3菌产絮凝剂对啤酒废水进行COD去除处理,结果显示:pH值为8、100mL废水中絮凝剂的添加量为1.5mL和1%CaCl2用量为2mL时,COD去除效果最佳。在最佳工艺条件下的COD去除率可达60%。并构建了相应的数学模型为:y=40.8+22.4e-(x-8)2/4.5;y=66.4-58.9/(1+(x/0.67)6.5)和y=67.4-56.5/(1+(x/0.68)4.86)。     

生物表面活性剂茶皂素离子浮选去除废水中镉离子

对生物表面活性剂茶皂素作为离子浮选剂去除废水中镉离子的能力进行了研究,对影响去除率和富集比的物理因素(包括溶液初始pH值、C茶皂素CCd2+(摩尔比)、离子强度(NaCl和NaNO3))和动力学参数(包括浮选时间和通气量)进行了考察.C茶皂素CCd2+=2∶1,pH为6.0,通气量为0.15L·min-1时得到了最佳去除效果,去除率达到85.87%,Cd2+的富集比达到19.43;而在C茶皂素CCd2+=2∶1,pH为8.0,通气量0.15L·min-1时,Cd2+去除率达到70.97%,富集比高达32.17.随着溶液离子强度的增强,镉离子去除率和富集比显著降低.泡沫浓缩液中加碱回收Cd2+,回收率为79.62%.     

生物表面活性剂皂角苷增效去除土壤中重金属的研究

研究了生物表面活性剂皂角苷对土壤中Cu、Zn、Pb和Cd的去除作用,并考察了皂角苷淋洗液pH值、浓度等对重金属去除率的影响.结果表明,增加皂角苷浓度和降低溶液pH值均有利于重金属的去除.当皂角苷浓度为50g·L-1、pH值为5.2时,土壤中Cd、Cu、Zn和Pb的去除率分别可达45.6%、24.4%、19.0%和17.6%.根据皂角苷处理前后土壤中重金属形态的分析结果可知,皂角苷对土壤中不同形态重金属的去除能力存在差异,其中,以离子交换态和碳酸盐结合态金属的去除效果最为明显.红外光谱测试结果表明,皂角苷与金属离子反应形成了配位化合物,并以离子交换平衡法测定了配位稳定常数及配位物质的量比.皂角苷与各金属离子配位稳定常数K的大小顺序依次为:Cu2+Zn2+Cd2+Pb2+,lgK值在3.91～6.60之间.除Cu与皂角苷是以1:2(物质的量比)络合外,其他3种金属均与皂角苷生成1:1的络合物.此外,土壤中Cd的去除量与其他重金属(Cu、Zn、Pb)的去除量间呈良好的线性关系.金属离子可能是通过直接与皂角苷形成可溶性络合物或者通过与其他金属的架桥作用而被转移到皂角苷溶液相中,从而实现从土壤中去除.     

EDTA溶液萃取污染土壤中的重金属及其回收技术

 研究了EDTA萃取液中重金属的分离技术并将其应用于修复土壤污染.结果表明,EDTA溶液能有效地萃取土壤中重金属; Na₂S能沉淀分离EDTA溶液中的Cd, Cu, Pb,效率达99%以上,但沉淀Zn需要加入Ca(OH)₂,引入反应体系的Ca²⁺并不影响重金属的萃取和EDTA的回收;连续抽提能增加污染土壤中重金属的去除率,回收的EDTA连续使用10次,损失约30%.土壤中Cd和Pb的累积去除率分别达75.6%,72.5%.得到的硫化物沉淀含有很高的重金属,能很方便地处理或回收.     

γ-聚谷氨酸絮凝剂培养条件及处理啤酒废水研究

利用均匀设计安排试验,用曲线回归分析创建数学模型的方法研究了枯草芽孢杆菌产γ-聚谷氨酸絮凝剂培养条件,结果表明:其最佳培养条件是蔗糖添加量2.2%、酵母膏添加量0.6%、谷氨酸钠4.5%、pH7、温度33℃、摇床转速215r/min。创建了6因素之间的数学模型:Y=(-9.4X12+42.1X1-71.3X22+89.0X2-3.6X32+32.7X3-9.9X42+139.9X4-0.44X52+29.2X5-0.0016X62+0.69X6-793.3)/6。同时利用γ-聚谷氨酸絮凝剂对啤酒废水进行COD去除试验,结果显示:pH值在7.8、100mL废水中絮凝剂的添加量为3mL和1%CaCl2用量为1.9mL时,COD去除效果最佳,并建立了相应的数学模型,在最佳工艺条件下的COD去除率可达66%。     

乙二胺四乙酸插层水滑石吸附Cd(Ⅱ)的吸附特征研究

采用共沉淀方法合成了EDTA插层水滑石,在吸附剂投加量1.0 g/L、时间50 min、p H值6、温度50℃为插层水滑石吸附Cd2+的最佳条件下,分析了EDTA插层水滑石的解吸再生性能,进行了吸附动力学和吸附热力学研究,初步分析了EDTA插层水滑石吸附溶液中Cd2+的吸附机理。结果表明,硝酸溶液对吸附饱和的插层水滑石的解吸率较高;EDTA插层水滑石对溶液中Cd2+的吸附规律能更好的符合准二级动力学模型和Langmuir等温方程模型,该吸附为自发的、吸热的化学吸附且其对溶液中Cd2+的吸附主要是表面吸附机制和螯合机制的综合作用。     

高分子重金属絮凝剂MAPEI处理含镉废水的研究

以聚乙烯亚胺、巯基乙酸为原料,通过酰胺化反应合成了一种新型高分子重金属絮凝剂巯基乙酰聚乙烯亚胺(MAPEI),研究其处理含镉废水的性能,并对几个影响因素进行了考察。实验结果表明:①该絮凝剂对Cd2+有很好的捕集性能,最高去除率可达99.9%以上;②水中常见阳离子Na+、K+、Mg2+对Cd2+的去除起促进作用;③水中常见阴离子C l-、SO42-、NO3-对Cd2+的去除也起促进作用;④pH值在6.0至8.0范围内变化时,pH值越高去除Cd2+的效果越好;⑤Cd2+和致浊物质共存时,会相互促进彼此的去除。     

壳聚糖/聚氨酯多孔材料对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附研究

将壳聚糖、聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯混合发泡,制备了壳聚糖/聚氨酯(Cs/PU)多孔复合材料,利用原子吸收光谱研究了Cs/PU对水中Cu2+、Cd2+的吸附能力。结果表明:在28℃条件下,当吸附时间为30min,溶液pH=4～5时,Cu2+的最高去除率为96.67%,溶液pH=6～7时,Cd2+的去除率为95.67%。Cd2+、Cu2+的饱和吸附率容量分别为28.78mg/g和25.32mg/g。两种金属离子共存时,Cs/PU对Cu2+的选择性大于Cd2+。     

砷酸钙化合物的溶解度及其稳定性随pH值的变化

通过混合沉淀和溶解实验详细研究了pH值和Ca/As摩尔比对石灰沉淀法处理高浓度含砷废水的影响.沉淀后溶液中的As浓度随pH值的变化趋势与混合液的Ca/As摩尔比有关,在Ca/As=1·50和1·67时,沉淀后溶液中的As浓度在pH=7附近达到最低,然后随pH值的升高而呈现出增大的趋势;在Ca/As=2·00和4·00时,沉淀后溶液中的As浓度随pH值的升高而降低,且2种Ca/As摩尔比条件下的实验结果基本一致.混合沉淀过程中生成的砷酸钙化合物的组成与结构取决于溶液的Ca/As摩尔比和pH值.在低pH值和低Ca/As摩尔比条件下形成的沉淀物要比在高pH值和高Ca/As摩尔比条件下形成的沉淀物的颗粒要大,而且结晶程度要好.在Ca/As摩尔比为1·0~4·0和不同pH值条件下,主要生成Ca_3(AsO_4)_2·3H_2O、Ca_3(AsO_4)_2·2·25H_2O、Ca_5(AsO-4)_3OH和Ca_4(OH)-2(AsO_4)2·4H_2O,溶度积分别等于10~(-21·14)、10~(-21·40)、10~(-40·12)和10~(-27·49).     

污染土壤中重金属的超声波强化EDTA洗脱及形态变化

以EDTA为洗脱剂,对重金属污染土壤进行超声波强化洗脱正交实验,并用Tessier连续提取法研究了洗脱前后Cd、Cu、Pb、Zn的形态变化.结果表明,在EDTA浓度20 mmol·L-1、固液比1∶20、超声波作用时间16 min、超声波功率54%、洗脱次数4次的条件下,对4种重金属洗脱率最大,分别为:Cd 83.6%、Cu 58.8%、Pb 98.0%、Zn 43.0%.在实验所设浓度范围内,随着EDTA浓度的升高,重金属洗脱率均有降低.形态分析结果显示,超声波强化EDTA洗脱能显著降低土壤重金属的残渣态含量.除土壤中Zn残渣态去除率只有5.7%以外,超声波强化EDTA洗脱对土壤中Cd、Cu、Pb的残渣态去除率都很高,分别为81.6%、62.3%、93.8%.     

钢渣-蒙脱石复合吸附剂对水中Cd~(2+)的吸附去除

研究了钢渣-蒙脱石复合吸附剂对废水中Cd2+的吸附性能,并探讨了影响吸附的因素和吸附机理.结果表明,钢渣蒙脱石质量比为1∶1的复合吸附剂对Cd2+的吸附效果优于钢渣及蒙脱石对Cd2+的单一吸附.当温度为25℃,废水pH=6~7时,1.2 g钢渣-蒙脱石复合吸附剂对100 mL Cd2+溶液(100 mg·L-1)吸附60 min后,Cd2+的去除率可达到96.99%.钢渣-蒙脱石复合吸附剂对镉离子的吸附反应符合二级动力学方程,可决系数为0.9991;符合Langmuir方程,可决系数为0.9725.对Cd2+的理论饱和吸附量为12.45 mg·g-1.溶液中Pb2+、Cu2+的存在会降低复合吸附剂对Cd2+的吸附量,且Cd2+受Cu2+的影响较大.吸附饱和的钢渣-蒙脱石颗粒材料用1 mol·L-1的氯化钠溶液再生效果好.     

锐态型纳米TiO_2光催化处理含镉废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备锐态型纳米TiO2,用XRD、SEM对粉体进行表征。在紫外光的作用下将自制纳米TiO2光催化处理废水中的Cd2+。考察反应时间、pH值、废水负荷、催化剂用量等因素对去除率的影响。实验结果表明:纳米TiO2光催化处理含镉废水的去除率高,含镉废水pH值、废水负荷、纳米二氧化钛浓度以及反应时间等因素影响含镉废水去除率。在优化的处理条件中:废水镉浓度为30mg/L,纳米TiO2投加量为3mg/L,含镉废水的pH为10,反应时间为2.5h,废水中镉的去除率可达99.52%。     

改性膨润土对Cd(Ⅱ)的吸附性能研究

研究比较了膨润土与改性膨润土作为吸附剂对Cd2 + 的吸附性能。探讨了膨润土的用量、pH值等因素对膨润土吸附Cd2 + 的影响。改性膨润土对Cd2 + 的吸附能力明显增强 ;膨润土的用量、pH值对Cd2 + 的吸附效率影响较大。当pH =8～ 9时 ,改性膨润土用量为 4g L ,对初始浓度为 4 0mg L的Cd2 + 的去除率达 96 %。膨润土原土、改性膨润土对Cd2 + 的吸附等温线均符合Freundlich方程。     

硫化物沉淀法处理含EDTA的重金属废水

在运用MINTEQA2模型对模拟重金属废水和EDTA萃取液中重金属离子形态进行分析的基础上,选用Na₂S沉淀法处理含EDTA的重金属废水. 结果表明:没有含EDTA的重金属废水,Cd2＋,Cu2＋,Pb2＋和Zn2＋是重金属离子的主要形态;而在含EDTA的模拟重金属废水和重金属萃取液中,重金属络合物是重金属离子的主要形态. 在c(EDTA)为0的条件下,Cd2＋,Cu2＋和Pb2＋的去除率达到100%,而Zn2＋的去除率仅为57.0%;随着c(EDTA)的增加,相同c(Na₂S)对废水中重金属的去除率逐渐下降. 在一定c(EDTA)的条件下,废水中重金属的去除率随着c(Na₂S)的增加而增加;但是在相同c(Na₂S)的条件下,Zn2＋的去除率较Cd2＋,Cu2＋和Pb2＋低. 工程实例进一步表明,Na₂S能够有效去除含EDTA重金属萃取液中的重金属离子,而完全去除Zn2＋则需要高浓度的Na₂S.      

组合液膜对自配淋洗液中Cd的提取回收效果

淋洗法是解决土壤重金属污染的有效方法之一,其对土壤Cd污染的治理效果较好,但需对Cd污染土壤进行淋洗后的含Cd淋洗废液进行再生和回收利用.为了克服传统液膜分离技术不稳定、膜溶液易流失等缺陷.采用P204（磷酸二异辛酯）为络合剂的组合液膜提取技术对自配土壤淋洗液中Cd2+进行提取,考察水相pH、w（P204）、接受相酸浓度、膜相与接受相体积比、接收相不同酸、水相初始c（Cd2+）对Cd2+提取率的影响,并提出动力学方程,进一步研究Cd2+在多金属离子分离条件.结果表明:①络合剂与Cd2+形成络合物在液膜系统中传输,最佳提取条件为pH 4.2、w（P204）5.0%、接受相酸浓度4.0 mol/L、膜相与接受相体积比1:3,接收相酸种类对提取率影响不明显;②水相c（Cd2+）越低,提取率越高;③基于传质动力学模型,建立了回收系数与水相pH和w（P204）的关系方程,分别为P_c=（3.20×104+2.03×1010[H+]2）-1和P_c-1=3.208×104+1.742[C0]-2,得到Cd2+通过料液和膜边界层的厚度（d_w）为17.8 μm,络合物通过膜的扩散系数（D_m0）为7.61×10-8 m2/s.研究显示,在最佳提取条件下,初始c（Cd2+）为5.0×10-3 mol/L时,240 min内提取率可达93%,通过调节多金属离子体系中Cd2+的提取条件与参数,或调节每种金属提取条件与参数,进行反复提取,Cd2+可以与其他重金属成功分离.      

水体中挥发酚自净模式研究

采用均匀设计法设计实验，当实验条件曝气强度（ml/min)、酚的起始浓度（mg/l)、加入底泥量（g)、加入10%HgCl2量（ml)、处理温度（℃）、处理时间（小时）分别用X1、X2、X3、X4、X5、X6表示时，得到它们与含酚污水中总酚去除率Y和挥发除去酚浓度C的关系分别为：Y=-100.67 21.835Lnx1 17.920Lnx2 1.595√x3-0.124x4 1.131x5-1.086e^x6;C=-3.308 0.614Lnx1 0.307Lnx2 0.179√x3 5.100*10^-2x4 2.369*10^-2x5-0.692Lnx6。并讨论了酚在水体中自净的规律。     

水稻土中铁-氮循环耦合体系影响镉活性机理研究

关于铁-氮循环耦合体系对镉(Cd)活性影响的研究目前尚鲜见报道.本文采用淹水培养试验,研究不同硝酸根(NO_3~-)、铵根(NH_4~+)处理条件下,南方典型Cd污染水稻土中铁氧化还原与氮形态转化耦合关系及其对Cd活性影响的机理.结果表明:随着培养时间延长,不同处理的pH值逐渐向7.0靠拢,Eh值由273~321 mV持续下降至118~132 mV,pe+pH值(e-活度的负对数值与H+活度的负对数值之和)从10.62~11.19持续下降至8.55~8.83,土-水体系处于中度还原条件;化学反硝化(Chemodenitrification)和NO_3~-依赖的厌氧铁氧化过程(Microbial NO_3~--dependent FeIIoxidation,NDFO)生成无定形氢氧化铁(Fe(OH)_3(amorp)),其对Cd~(2+)专性吸附及与Cd~(2+)共沉淀降低了有效态Cd浓度,加之pH值上升增大Cd~(2+)在土壤固相表面的吸附量,导致水稻土中Cd活性下降;NH_4~+被Fe(OH)_3(amorp)厌氧氧化(Anaerobic NH_4~+oxidation coupled to FeIII reduction,Feammox)会消耗H+而提高体系的pH值,在一定程度上会降低Cd活性,但其自身与Cd~(2+)对土壤固相表面吸附位点的竞争,可能会更大程度地减少Cd~(2+)在土壤固相表面的吸附量,而导致Cd活性提高.本研究成果可为丰富和拓展水稻土中Cd的生物地球化学理论,并为南方Cd污染农田修复及治理提供科学依据.     

有机酸、 EDTA对不同水稻品种Cd吸收及土壤Cd形态的影响

采用盆栽试验研究了重金属Cd (0、 1和5 mg·kg^-1)污染下,外源有机酸、 EDTA对不同水稻品种产量、 品质、 Cd吸收以及土壤Cd形态和含量的影响.结果表明,加入有机酸、 EDTA提高了高Cd积累型水稻秀水63和常规品种Ⅱ优527产量,作用大小为有机酸、 有机酸+1/2EDTA>EDTA.加入有机酸、 EDTA降低了2个水稻品种的土壤交换态、 碳酸盐结合态和铁锰结合态Cd含量,但增加了土壤有机结合态和残渣态含量.加入有机酸、 EDTA使2个品种水稻秸秆、 根系、 籽粒Cd含量明显降低,其中,籽粒Cd含量分别下降了9.0%～49.3%和16.5%～30.6%(1 mg·kg^-1 Cd污染)、 12.7%～28.5%和4.3%～19.1%(5 mg·kg^-1 Cd污染),效果为EDTA>有机酸+1/2EDTA>有机酸.秸秆、 根、 籽粒Cd含量和积累量及土壤全Cd含量则以秀水63>Ⅱ优527,品种间差异达到显著水平（p<0.05）.有机酸+1/2EDTA既可降低Cd污染土壤上水稻籽粒中Cd含量,同时也提高了水稻的产量和品质.     

阴极电解液对Cd污染红壤电动修复的影响

针对土壤重金属电动修复过程中阴极电解室pH升高会对重金属的去除产生不利影响的问题,利用Fe3+/Fe2+、Cu2+/Cu标准电极电位较高的优势,以人工模拟Cd污染红壤为研究对象,对不同阴极电解液[Fe（NO₃）₃、CuSO₄、柠檬酸]的电动修复效果进行系统分析.结果表明:分别将Fe（NO₃）₃、CuSO₄、柠檬酸加入阴极电解室中,pH均控制在2~3,电动修复10 d后发现,将Fe（NO₃）₃溶液、CuSO₄溶液和柠檬酸作为阴极电解液均可以有效控制阴极室的pH,CuSO₄溶液、柠檬酸的加入对土壤中Cd的去除效果较差,而且Cu2+的加入增加了土壤重金属二次污染的风险.相对于CuSO₄、柠檬酸试验组,Fe（NO₃）₃试验组土壤中Cd的去除率较高（大于87.27%）,Fe（NO₃）₃试验组对土壤中Cd的修复效果也最为明显,土壤中w（Cd）由阴极附近的75.95 mg/kg降至阳极附近的9.13 mg/kg.分析电动修复后各试验组中不同形态Cd在Cd总量中所占比例的分析,结果显示,w（弱酸提取态Cd）所占比例由初始的74.57%最高可达到92.69%[Fe（NO₃）₃试验组],表明Fe（NO₃）₃的加入有助于促进土壤中Cd的迁移.研究显示,相比于CuSO₄溶液、柠檬酸,Fe（NO₃）₃溶液作为阴极电解液在控制阴极电解室pH升高的前提下,显著促进了土壤中Cd的解吸和迁移,并达到最佳修复效果.      

土壤溶液性质对Zn的形态变化及其微生物毒性的影响

采集了我国具有代表性的12种不同性质土壤,利用基础诱导硝化(SIN)方法测定了不同土壤中锌的微生物毒性阈值,同时利用850离子色谱仪与WHAM6.0模型,测定了溶液不同阴离子组成及自由Zn2+含量,建立了基于不同土壤性质与溶液离子的土壤中Zn毒性预测模型.结果表明,基于SIN测定的不同土壤Zn微生物毒性阈值在不同土壤间有显著差异,其中EC50从196mg/kg至1310mg/kg;EC10值从48mg/kg增加至682mg/kg,不同土壤EC50与EC10的最大值与最小值的比例分别达到了6.68及14.3倍,表明土壤性质对Zn的微生物毒性有非常显著的影响;基于SIN的Zn的毒性阈值ECx(x=10,50)与溶液自由Zn2+浓度的负对数p(Zn2+)间呈正相关关系,表明随着土壤溶液中自由Zn2+值的升高,Zn的毒性逐渐增加.土壤pH值、OC、CEC、F-、Cl-、Ca2+及Mg2+与Zn的毒性阈值ECx(x=10,50)及p(Zn2+)呈正相关关系,其中土壤pH值为最重要的影响因子,偏相关系数均达到极显著水平(P<0.01),其次为OC、CEC及F-,ECx与溶液中NO3-, SO42-呈负相关关系.基于不同主控因子的土壤中Zn毒性阈值(ECx)及P(Zn2+)的预测模型表明,pH值、OC、CEC、F- 四个变量因子分别解释了log(EC50)、log(EC10)及p(Zn2+)预测模型变异的89.9%、81.2%和92.3%.