绿色木霉改性玉米秸秆溢油吸附剂的制备及其性能研究

利用绿色木霉对玉米秸秆进行固态发酵,通过单因素改性实验(改性时间、固液比和改性温度)制备溢油吸附剂TCS(Trichoderma viride modified corn stalk),并模拟溢油环境测定TCS的吸油量.研究表明,25℃下,改性6 d、固液比1∶4时,制得的TCS吸油量最大,达到13.84 g.g-1,相对原材料RCS(Raw corn stalk,吸油量为6.58 g.g-1)提高了110.33%.对RCS和TCS进行扫描电子显微镜(SEM)分析显示制得的TCS表面变得更加粗糙;傅里叶红外光谱分析(FT-IR)表明玉米秸秆纤维素组分被部分降解;X射线衍射分析(XRD)得到改性后的材料结晶度降低;纤维素、半纤维素和木质素等组分测定进一步表明生物改性降低了玉米秸秆中纤维素及半纤维素的含量,这些均说明改性后材料吸油量增加的原因.吸附动力学及保油性能测试表明,TCS具有快速的吸油速率,80 r.min-1条件下振荡1 h后即达到吸附平衡;且在吸附饱和后滴淌10 min仍能保持最初吸油量的74.87%,具有良好的保油性能.     

纳米聚丙烯-丙烯酸酯改性材料的制备及其吸油性能研究

以纳米聚丙烯(nano-polypropylene,PP)为基体,丙烯酸丁酯为单体,采用紫外辐射方法制备高吸油性复合材料(butyl acrylate grafted nano-polypropylene,BAPP)。试验确定的最佳制备条件为:辐照时间1 h,单体浓度33.3%,光敏剂浓度0.2%,并通过傅里叶变换红外光谱仪对改性前后样品的结构进行了表征,结果表明丙烯酸丁酯被成功接枝到纳米聚丙烯纤维上。考察了接枝率、吸附时间、吸附温度和pH值等对改性纳米聚丙烯材料吸油性能的影响,改性纳米聚丙烯对机油的吸附符合二级动力学模型。实验数据显示,常温下纳米聚丙烯和改性材料对原油的吸油量分别为35.5 g/g和28.5 g/g,改性后的材料吸油性能明显改善。温度对改性纳米聚丙烯纤维的吸油率有明显影响,与油品种类及粘度有关系,随着pH值的升高,改性纳米聚丙烯纤维对机油的吸油率迅速增加。     

有机膨润土层间硅氧烷表面对亲水性芳香胺的吸附

用3种吡啶阳离子(氯化吡啶、溴化丁基吡啶、溴化十四烷基吡啶)改性制备高、低电荷的有机膨润土,研究其吸附亲水性芳香胺(苯胺和N,N-二甲基苯胺)的性能,并通过有机碳含量分析、粉末X射线衍射、N2-BET等手段表征了有机膨润土的结构,试图揭示有机膨润土层间硅氧烷表面的暴露程度与吸附性能之间的关系.结果表明,通过减少层间电荷和用较小分子尺寸的吡啶阳离子改性,能在膨润土层间暴露较大面积的硅氧烷表面,从而增强对亲水性有机物的吸附.如在六种吡啶盐改性的有机膨润土中,用最小分子尺寸的吡啶阳离子(氯化吡啶)改性的低电荷膨润土(L-HP)具有较大的内比表面积(145 m2·g-1)和孔容(0.082 mL·g-1),显示出较强的吸附性能,对水中20 mg·L-1的N,N-二甲基苯胺和苯胺的去除效率分别为85.6%和52.8%.研究结果为进一步开发新型高效有机膨润土吸附材料提供理论依据.     

铜离子和孔雀绿在磷酸酯化改性豆壳上的吸附行为

报道了一种功能基为磷酸羟基的酯化豆壳阳离子吸附剂的固相制备技术,研究了铜离子和孔雀绿在改性豆壳上的吸附行为.采用静态批次试验研究了不同实验参数(pH值、吸附剂用量、吸附质浓度和吸附时间)对铜和染料吸附的影响.铜离子和孔雀绿分别在pH≥3.0和6.0时达到最大吸附值.对于浓度为100 mg·L-1的铜溶液,5.0 g·L-1及以上的改性豆壳能去除91%以上的铜;改性豆壳用量≥2.0 g·L-1时,能去除浓度为250 mg·L-1的溶液中95%以上的孔雀绿.改性豆壳对铜离子和孔雀绿的吸附符合Langmuir吸附等温线模型,最大吸附能力分别为31.55 mg·g-1和178.57 mg·g-1.对铜离子和孔雀绿的吸附分别在75 min和7 h达到吸附平衡,准一级反应动力学方程和准二级反应动力学方程能分别描述铜离子和孔雀绿在改性豆壳上的吸附过程.     

酿酒酵母吸附Zn2+、Pb(2+)、Ag+、Cu2+的动力学特性研究

利用静态摇瓶实验方法,研究了工业废弃酿酒酵母无缓冲溶液体系吸附Zn2 、Pb2 、Ag 、Cu2 的动力学特性.结果表明,酵母吸附Zn2 、Pb2 、Ag 、Cu2 的动力学过程可以用准二级动力学方程进行描述.金属离子初始浓度在0.08～3.0 mmol·L-1范围内,Langmuir方程可以较好地描述Zn、Pb、Ag的等温吸附行为,Zn、Pb、Ag的理论饱和吸附量分别为0.522 mmol·g-1(34.11 mg·g-1)、0.577 mmol·g-1(119.50mg·g-1)和0.329 mmol·g-1(35.50 mg·g-1).以mol为基础的金属离子吸附量顺序是:Pb＞Zn＞Ag;以mg为基础的金属离子吸附量顺序是:Pb＞Ag＞Zn.Freundlich方程对整个浓度范围内的平衡数据拟合效果较差,但是它可以较好地描述低浓度Zn2 (初始浓度0.08～0.5mmol·L-1)、低浓度Pb2 (0.08～1.0 mmol·L-1)以及高浓度Ag (1.5～3.0 mmol·L-1)的等温吸附行为.酵母吸附Zn2 、Pb2 、Ag 、Cu2 过程中,溶液pH值有不同程度的增加,增加幅度大小顺序是Zn＞Pb＞Ag＞Cu,这间接反映出Zn2 、Pb2 、Ag 、Cu2 与水溶液中H 的竞争力逐步减弱.吸附过程中酵母释放大量的K ,其次是Mg2 ,而Ca2 、Na 的释放量较低,数量级一般可分别达到几百μmol·g-1 、几十μmol·g-1、几到几十μmol·g-1、十几μmol·g-1.     

玉米秸秆生物炭固化细菌对镉砷吸附

为了确保细菌对镉砷复合污染土壤的修复效果,对细菌进行固定化处理.本研究将细菌悬液(Delftia sp. B9, B9)、玉米秸秆生物炭(corn stalks biochar,CSB)以及玉米秸秆生物炭-细菌复合体(corn stalks biochar-bacteria complex,B-CSB)作为3种吸附材料,探究3种材料对镉和砷的吸附特性及pH对3种材料去除水中镉砷离子性能的影响,进行了等温吸附模型拟合,并采用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外变换光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱分析(XPS)对3种材料进行表征分析,同时探究添加B9、 CSB和B-CSB对土壤中镉和砷形态变化的影响.结果表明, 3种材料对Cd~(2+)的饱和吸附量分别为49.43、 82.68和75.38 mg·g~(-1);对As的饱和吸附量分别为24.67、 42.92和34.03 mg·g~(-1).添加B-CSB可使土壤中的弱酸可溶态Cd显著下降,残渣态Cd显著增加;铁型砷含量显著减少,残渣态砷含量增加.B-CSB是一种更有效地修复镉砷复合污染的材料.     

1,8-萘二胺共聚物对铜离子的吸附性

研究了二苯胺磺酸/1,8-萘二胺共聚物对铜离子的吸附性能.考察了二苯胺磺酸与1,8-萘二胺共聚时物质的量比以及吸附操作温度、吸附时间对吸附性能的影响.结果表明,物质的量比为30/70的共聚物表现出最大的吸附容量;30℃时吸附处理初始浓度为8.00mmol·L-1的铜离子溶液,其吸附容量为28.0mg·g-1,60℃时增加到38.0mg·g-1.共聚物对Cu2 的吸附符合准二级模拟方程.最后提出了共聚物链上氨基/亚胺基对铜离子的络合吸附及离子交换吸附机理.     

2,6-二氨基蒽醌/石墨烯复合电极强化电吸附Pb2+

电吸附高效去除水中重金属离子的关键在于开发性能优异的电极材料.采用2,6-二氨基蒽醌(DA)修饰还原氧化石墨烯(r GO),通过溶剂热法成功制备了DA@rGO复合电极,考察了复合电极的电化学性质及电吸附Pb~(2+)性能.循环伏安测试表明,复合电极电化学性质优异,比电容在电流密度为1 A·g-1时达到304. 4 F·g-1,DA修饰显著提高了复合电极的赝电容.电吸附Pb~(2+)测试表明,施加电压为-1. 2 V时电吸附效果最优,反应60 min后Pb~(2+)去除率达94. 8%.电吸附过程符合一级动力学方程,Langmuir模型拟合得到Pb~(2+)的饱和吸附量为356. 66 mg·g-1,明显高于r GO电极(319. 40 mg·g-1),DA修饰引起的电容增加是复合电极Pb~(2+)吸附量提高的重要原因.使用0. 5 mol·L-1硝酸处理可使电极吸附的Pb~(2+)在5 min内脱附完全,实现吸附剂再生.经过10次电极吸附-脱附循环后,DA@rGO复合电极对Pb~(2+)的吸附去除率保持在88%左右,电极循环性能稳定.     

CTAC改性膨润土吸附去除水体中高氯酸盐的离子交换性能研究

选用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)改性膨润土以提高膨润土对ClO4-的吸附能力.试验结果表明,CTAC改性能显著提高膨润土对ClO4-的吸附能力,在0.1～l mmol·L-1的C1O4-溶液中,6h内能迅速达到吸附平衡.有机膨润土对ClO4-的吸附最符合Langmuir等温吸附模型,其吸附容量可达0.48 mmol·g-1.pH值在4～10范围内变化对ClO-的吸附几乎没有影响.高的分配系数(Kd＞1.5×103cm3·g-1)表明有机膨润土对ClO4-有很高的选择性,各阴离子的分配系数从小到大的顺序为HPO42-＜ SO42-＜ NO3-＜ ClO4-,这与阴离子的自由水合能大小相一致.1 mol·L-1 HCl溶液对吸附剂的再生效率在96％左右,可直接使用,不用再改性.     

锆-十六烷基三甲基氯化铵改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附特性

采用锆(Zr)和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)对活性炭进行联合改性,考察了所制备的Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附去除作用,并探讨了相关的吸附去除机制.结果表明,Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐均具备较好的吸附去除能力.Zr-CTAC改性活性炭对硝酸盐和磷酸盐吸附动力学过程满足准二级动力学模型.Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)等温吸附模型可以较好地描述Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐的等温吸附过程,Langmuir和D-R等温吸附模型可以较好地描述Zr-CTAC改性活性炭对水中磷酸盐等温吸附过程,通过Langmuir模型计算得到吸附剂对硝酸盐和磷酸盐的最大单位吸附量分别为7.58 mg·g-1和10.9 mg·g-1.高的p H会抑制Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附.水中共存的Cl-、HCO-3和SO2-4等阴离子均会抑制Zr-CTAC改性活性炭对硝酸盐和磷酸盐的吸附,且对吸附硝酸盐的抑制作用较强而对吸附磷酸盐的抑制作用较弱.水中共存的磷酸盐对Zr-CTAC改性活性炭吸附硝酸盐的抑制作用较强,而水中共存的硝酸盐对Zr-CTAC改性活性炭吸附磷酸盐的抑制作用较弱.1 mol·L-1Na Cl溶液可以使90%左右被吸附到Zr-CTAC改性活性炭表面上的硝酸盐解吸下来.1 mol·L-1的Na OH溶液可以使78%左右被吸附到Zr-CTAC改性活性炭表面上的磷酸盐解吸下来.Zr-CTAC改性活性炭对硝酸盐的吸附机制主要包括阴离子交换作用和静电吸引作用,对磷酸盐的吸附机制主要包括配位体交换作用、阴离子交换作用和静电吸引作用.上述结果说明Zr-CTAC改性活性炭适合作为一种吸附剂去除废水中的硝酸盐和磷酸盐.     

生物淋滤-PAC与PAM联合调理城市污泥

采用生物淋滤-聚合氯化铝(PAC)与聚丙烯酰胺(PAM)联合使用工艺对城市污泥进行了调理研究.结果表明,在固定单质硫投量为3 g.L-1的条件下,投加亚铁离子能明显加快污泥生物淋滤速率;FeSO4.7H2O投量为8 g.L-1时,污泥pH降至2约需1.5 d.生物淋滤显著改善了污泥的脱水性能,生物淋滤后使污泥比阻从6.45×1010 s2.g-1降到1.45×1010 s2.g-1,降低了77.52%,但污泥仍属于难脱水污泥.回调淋滤污泥pH至6,投加PAC及PAM对淋滤污泥进行强化调理.结果表明,单独使用PAC与PAM的最佳投量分别为200 mg.L-1和50 mg.L-1;联合使用PAC与PAM时,PAC与PAM的最佳投量分别为100mg.L-1和25 mg.L-1,污泥比阻和滤饼含水率分别为2.02×108 s2.g-1和74.81%,污泥属于易脱水污泥.与单独使用PAC与PAM相比,PAC与PAM联合使用调理污泥费用低、处理效果好.     

有序介孔碳载金/L-赖氨酸/纳米金修饰电极的制备及其对邻苯二酚、对苯二酚的检测响应研究

通过化学还原的方法合成有序介孔碳负载纳米金粒子,并构筑有序介孔碳载金/L-赖氨酸/纳米金复合膜修饰玻碳电极;利用扫描电镜观察介孔碳和介孔碳复合膜的微观结构,并用循环伏安法、电化学阻抗谱表征自组装电极的过程.在此基础上用差分脉冲伏安法研究对苯二酚和邻苯二酚混合物在该电极上的电催化氧化,研制了一种基于有序介孔碳载金/L-赖氨酸/纳米金复合膜修饰电极分别检测对苯二酚和邻苯二酚的传感器.在最优的实验条件下,该传感器在对苯二酚和邻苯二酚浓度为1×10-6～8×10-4mol·L-1的范围内具有良好的线性关系,检出限分别为3×10-7mol·L-1、7×10-7mol·L-1.     

莠去津降解菌HB-5的最佳产酶培养基及发酵条件

从农药厂废水中分离到一株降解莠去滓的节杆菌(Arthrobacter sp.)HB-5,以从该菌中提取到的降解酶对莠去津的降解率为指标,进行最佳产酶培养基及发酵条件的优化研究,对其产酶量进行了评价.通过正交试验和均匀试验,对细菌HB-5的发酵培养基进行了优化研究.运用SAS软件进行结果分析,所获优化培养基配方为:蔗糖3.0g·L-1,莠去津0.38g·L-1,K2HPO40.5g·L-1,KH2PO41.2 g·L-1,MgSO4·7H2O 1.2g·L-1,NaCl 0.1g·L-1,微量元素溶液3.8mL·L-1.得到菌株培养的最佳优化条件为:菌株发酵液培养时间为48h.接种量为2%,发酵液初始pH值为9,250mL三角瓶中装液量为80mL经优化后,降解酶对莠去津的降解率(91.64%)比原培养基(40.67%)提高了125%.     

酸性铬深蓝-示波吸附计时电位法快速测定土壤溶液中不同形态铝

报道了酸性铬深蓝-示波吸附计时电位法分别在酸性和碱性条件下直接检测土壤溶液中的无机单核铝[AIi]和总单核铝[AIa]浓度，并用该法测定了酸消化水样中的总铝[AIT]．由[AI8]-[AIi]间接得到有机单核铝[AIo]，[AIT]-[AIa]得到酸溶态铝[AIr]，从而实现了土壤溶液中5种AI形态的电化学测定测定了十多个实际土壤水样，与Driscoll方法所获结果进行了对照，结果基本一致。     

一种高效微生物絮凝剂产生菌的筛选及培养基优化

从某自来水处理厂的活性污泥中筛选得到了一株稳定高效的微生物絮凝剂产生菌MBF-33,所产絮凝剂对高岭土悬浮液体系有较好的絮凝作用.通过培养基优化,对高岭土的絮凝率从81.3%提高到95%.实验结果表明:(1)适宜的单一碳源为25 g·L-1葡萄糖;(2)复合碳源效果优于单一碳源,适宜的复合碳源为蔗糖5 g·L-1,葡萄糖20 g·L-1;(3)无机氮不利于该菌生长,适宜的氮源为单一有机氮,为1.5 g·L-1蛋白胨;(4)0.2 g·L-1的MgSO4有利于菌生长,但不利于絮凝剂产生.     

固定化菌体吸附矿山废水中重金属的研究

研究了固定化菌体对矿山废水重金属的吸附性能.结果表明,固定化菌体对重金属有良好的富集性能,投加15g·L-1的固定化菌体,对100 mg·L-1 Cu、50 mg·L-1 Zn的去除率分别可达94.4%、80.6%.废水pH、菌体投加量对固定化菌体的处理效果影响较大,其最佳值分别为3.5、15 g·L-1.经4轮吸附-解吸循环实验,显示固定化菌体可重复利用3次,固定化菌体在使用第3次时,对100 mg·L-1 Cu、50mg·L-1 Zn的去除率分别为67.4%、46.5%.用固定化菌体的流化床工艺处理废水最佳参数为曝气量4.02 L·min-1,处理2h.用固定化菌体的流化床工艺处理矿山废水取得了较好的效果,对于浓度低于10 mg·L-1的重金属,去除率达到了100%,对浓度为579.2 mg·L-1 Fe的去除率也达到了56.6%,表明该工艺具有较好的工业化前景.     

赤潮藻电致化学发光分子探针检测系统的构建

为建立一种赤潮藻电致化学发光分子探针检测新技术(electrochemiluminescence-molecular probe,ECL-MP),本课题组根据电致化学发光(electrochemiluminescence,ECL)检测微量物质的原理及相关文献,自行构建了一台ECL检测装置,并对其工作性能及最适工作条件进行反复测试.结果表明,该装置能够正常工作,在电压1.0 V,电流1.0 mA,TPrA浓度1.5 mol.L-1及磷酸盐缓冲液pH 7.4的条件下对Ru(bpy)3Cl2.6H2O达到最优检测,检测限为10-11mol.L-1,线性分析范围10-9～10-5mol.L-1,可检测的物质的量范围0.4 pmol～4 nmol,跨越5个数量级.该装置灵敏度高,工作稳定,为建立赤潮藻ECL-MP技术打下了坚实的基础.     

铁改性赤泥吸附剂的制备及其除砷性能研究

以氧化铝生产废渣--赤泥为原料,采用铁盐改性处理制备了新型羟基铁包覆型赤泥除砷吸附剂.研究考察了吸附剂吸附砷效能、投加量、吸附时间和pH值对吸附除砷效果的影响;采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)、比表面积(BET)等仪器对吸附剂进行了表征,并探讨了吸附机制.结果表明,铁盐改性赤泥吸附剂对As(V)具有显著吸附效能,在pH为7,初始砷浓度为1 mg·L-1,铁盐改性赤泥吸附剂饱和吸附容量为50.6mg·g-1时,除砷率高达99.9%,吸附后出水砷含量可达到0.01 mg·L-1以下,吸附规律符合Langmuir等温方程式;溶液pH值显著影响砷去除效果,吸附机制主要为羟基铁的表面吸附机制;吸附后的吸附剂可通过NaOH溶液再生,脱附率达到92.1%.     

酵母提取物对葡萄糖发酵生产生物破乳菌Alcaligenes sp. S-XJ-1的影响

以从石油污染的土壤中筛选出1株生物破乳菌Alcaligenes sp.S-XJ-1为对象,考察了以葡萄糖为碳源时添加酵母提取物对生物破乳菌菌体性质、破乳性能以及菌体元素组成的影响.结果表明,酵母提取物的投加能够有效提高生物破乳菌产量,在酵母提取物浓度为5 g.L-1时,生物破乳菌产量达到3.0 g.L-1,此时葡萄糖利用率亦达到最大的58%.随着酵母提取物的投加浓度的增大,培养得到的菌体破乳性能提高,在投加浓度为10 g.L-1时,破乳率达到76%;而培养得到的菌体C/N有所降低,对其菌体表面蛋白进行提取测定发现菌体总蛋白含量升高,这与FTIR分析破乳菌菌体表面蛋白质类物质提高的结论一致.推测该生物破乳菌菌体蛋白含量的提高增强了菌体的破乳性能,菌体蛋白类物质是影响其破乳性能的关键组分之一.