生物炭固定耐镉菌群对Cd2+的吸附及作用机制

从广西某硫化尾矿中分离出一耐镉菌群,将其固定在生物炭上制成固定化菌剂.同时,探究了生物炭种类、添加量、溶液pH、Cd²⁺初始浓度对固定化菌剂吸附Cd²⁺性能的影响,并结合吸附动力学、吸附等温线、16S rDNA、SEM、FTIR、XPS等分析测试手段研究了固定化菌剂对Cd²⁺的吸附过程和作用机制.结果表明,竹生物炭制备的固定化菌剂(ZBCM)对Cd²⁺的吸附效果最佳,在Cd²⁺浓度为20 mg·L^-1、pH=6、生物炭投加量为3 g·L^-1的条件下,ZBCM对Cd²⁺的吸附率达89.49%,较生物炭和单菌群的吸附率分别提高了54.6%和53.51%.从属水平上看,菌群主要由梭状芽孢杆菌、毛梭菌和产己酸菌构成,ZBCM吸附Cd²⁺后优势菌变为副梭菌、毛梭菌和贪铜菌,贪铜菌丰度的增长增强了ZBCM对Cd²⁺的络合和生物积累作用.ZBCM对Cd²⁺的吸附...     

耐镉菌株的分离及其对Cd2+的吸附富集

采用梯度浓度驯化的方法,筛选分离出一株能高度耐镉和富集镉的菌株,初步鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.).该菌株在含Cd2+浓度4500mg/L的液体细菌培养基中能够生存,当Cd2+浓度为100mg/L时,pH值为6～8有利于提高菌株耐镉能力.Cd2+为低浓度时菌株积累Cd2+,菌体对Cd2+浓度为100mg/L的积累率达99.1%,冻干菌体对Cd2+的吸附量为8.786mg/g干菌体;当Cd2+浓度大于909mg/L时,菌体表现出外排Cd2+现象.红外分析和电镜观察表明,菌株细胞壁在吸附Cd2+中起重要作用,67.4%的Cd2+吸附在细胞壁上.     

磁性竹基炭对Pb2+、Cd2+与Cu2+的吸附机理研究

采用微波辐照技术,以枯竹子为碳源制备了磁性竹基炭(BBMC),并将其用于对重金属离子Pb2+、Cd2+与Cu2+的吸附去除.同时,分析了吸附时间、pH值、离子强度及初始金属离子浓度等条件对吸附的影响,讨论了BBMC对3种金属离子的吸附特性与吸附机理.结果表明,金属离子在BBMC上的吸附符合Langmuir等温模式和准二级动力学吸附方程;吸附的机理可归结为金属阳离子与BBMC上的H+之间的离子交换作用,且吸附能力可能与金属离子半径有关,呈现出Pb2+Cd2+Cu2+的趋势,重金属离子Pb2+、Cd2+与Cu2+的最大平衡吸附量分别为16.2、14.0和9.5 mg·g-1.     

新型钛酸钠填料对Cu2+、Pb2+、Zn2+和Cd2+的竞争吸附研究

以钛酸钠纳米纤维为原材料制备新型钛酸钠填料,对水体中常见的重金属(Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)和Cd~(2+))进行竞争吸附实验研究,分析了四元、三元及双组分竞争吸附的选择性吸附特性,并探讨了4种金属离子在钛酸钠填料上的相互作用关系.结果显示,初始浓度较低时,4种离子之间的相互影响差异性不明显;随着初始浓度的升高,4种离子的竞争吸附分配系数都呈下降的趋势,竞争吸附系数大小顺序为:Pb~(2+)Cu~(2+)Zn~(2+)Cd~(2+),这与重金属离子的第一水解常数大小顺序一致.竞争吸附结果表明,水中存在Pb~(2+)时,其余3种离子的吸附都会被抑制,尤其对Zn~(2+)和Cd~(2+)的抑制更显著,即在钛酸钠填料上Pb~(2+)的竞争吸附能力最强,Cu~(2+)次之,而Zn~(2+)和Cd~(2+)的竞争吸附能力较弱,其吸附过程容易受到其他二价金属离子的抑制.     

改性水凝胶的制备及其对Pb2+、Cd2+吸附性能研究

采用60Co-γ射线低温辐射技术,以丙烯酸羟乙酯(HEA)和N-乙烯基甲酰胺(NVF)为共聚单体,合成了一种新型共聚物水凝胶:聚(丙烯酸羟乙酯/N-乙烯基甲酰胺)[p(HEA/NVF)],并采用三乙烯四胺(TETA)对其进行胺化改性,制得一改性水凝胶:聚(丙烯酸羟乙酯/N-乙烯基甲酰胺)-三乙烯四胺[p(H/V)-T].对制备的p(HEA/NVF)凝胶进行了SEM分析和FTIR分析,并对改性后的p(H/V)-T进行XPS分析及FTIR分析.研究了改性前后水凝胶对重金属Pb2+、Cd2+的吸附性能,改性后水凝胶对Pb2+、Cd2+的吸附动力学,以及重金属离子初始浓度、pH值等对改性凝胶吸附性能的影响,并对吸附重金属前后的水凝胶进行电子能谱分析.SEM分析表明,p(HEA/NVF)水凝胶是一种具有多孔结构的高分子材料;吸附实验结果表明,相比较p(HEA/NVF),p(H/V)-T对Pb2+的吸附量增加了700%,对Cd2+的吸附量增加了600%;p(H/V)-T对Pb2+、Cd2+的吸附量随着pH的升高而增加,吸附过程满足准二级动力学方程,并均能较好地符合Freundlich和Langmuir等温吸附模型(R2>0.95);红外分析证实,HEA和NVF已成功聚合为一新型共聚物水凝胶,且多胺基团已被成功地接于共聚物水凝胶表面;XPS分析得出,改性后水凝胶p(H/V)-T对重金属Pb2+、Cd2+的吸附机制为两者之间的螯合作用.     

壳聚糖/聚乙二醇/丙烯酸吸附剂对Cu2+、Co2+和Ni2+的吸附选择性和重复利用性

采用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)对辉光放电电解等离子体(GDEP)技术引发制备的壳聚糖/聚乙二醇/丙烯酸(CS/PEG/AA)聚合物吸附剂的形貌和结构进行了表征.研究了该吸附剂对Cu~(2+)、Co~(2+)和Ni~(2+)的吸附选择性、重复利用性和解吸动力学行为,同时结合X射线光电子能谱(XPS)探讨了可能的吸附机理.结果表明,CS、PEG和AA发生接枝共聚形成聚合物,其表面呈现疏松、多孔的三维网络结构;吸附最佳pH为4.8;在含有Cu~(2+)、Co~(2+)和Ni~(2+)的混合溶液中,CS/PEG/AA对Cu~(2+)有较好的吸附选择性;在EDTA-4Na洗脱液中CS/PEG/AA具有优异的再生和重复利用性,解吸动力学符合解吸准二级模型;Cu~(2+)在CS/PEG/AA上的吸附是由离子交换、配位螯合等共同作用的复杂的物理化学过程.     

Cd2+与环丙沙星共存时在石英砂中的吸附特征及作用机理

为探讨重金属与兽药抗生素共存时在土壤及地下水砂层中的吸附行为及机理,以重金属镉（Cd）和环丙沙星（Ciprfloxacin,CIP）为研究对象,石英砂为介质,通过批平衡实验法,研究不同Cd²⁺浓度、pH及离子强度等因素下Cd²⁺与环丙沙星共存时在石英砂上的吸附行为及其交互影响.结果表明：①环丙沙星在石英砂上的吸附可分为两个阶段,6 h内为快速吸附,6~24 h为慢速吸附,24 h后达到吸附平衡;Cd²⁺在石英砂上的吸附表现为瞬时吸附,且吸附行为不受环丙沙星浓度的影响;环丙沙星在石英砂上的吸附动力学过程用伪二级动力学模型拟合效果最优,其次是伪一级动力学方程,颗粒内扩散方程拟合效果最差.②不同Cd²⁺浓度对环丙沙星吸附的影响不同,当Cd²⁺浓度较低（5、20 mg·L^-1）时,Cd²⁺的存在对吸附起促进作用;当Cd²⁺浓度为100 mg·L^-1时,Cd²⁺的存在对吸附起抑制作用;pH越高,离子强度越大,石英砂对环丙沙星的吸附量越低,而石英砂对Cd²⁺的吸附则表现为pH越高,吸附量越大,离子强度越高,吸附量越小;不同Cd²⁺浓度、pH及离子强度对CIP吸附的影响程度与CIP浓度有关,CIP浓度越低,影响越显著;除了pH为7的条件外,CIP对Cd²⁺在石英砂上的吸附基本没有影响.③Freundlich方程能较好地拟合不同条件下CIP在石英砂中的吸附曲线,R²均大于0.949,且大部分n值在0.326~0.651之间,说明石英砂对CIP的吸附是非线性的.④Cd可与CIP中的羧基（—COOH）和羰基（C=O）发生络合作用形成络合物而被石英砂所吸附.     

电炉钢渣对水中Cu2+、Cd2+和Pb2+的去除作用

以宝钢电炉钢渣为研究对象,考察了钢渣对溶液中重金属离子Cu2+、Cd2+、Pb2+的吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学特征,借助多种分析手段(XRD、BET比表面分析、SEM/EDS等)对钢渣进行了理化性能测试和表征.结果表明,电炉钢渣对重金属离子的吸附速率较快,吸附速率顺序为Cd2+>Pb2+>Cu2+,吸附过程符合一级动力学模型(R2>0.99).吸附等温实验结果表明,Langmuir模型较为适合重金属离子在钢渣上的吸附,实验条件下对Cu2+、Cd2+、Pb2+离子的最大吸附容量分别为0.101、0.058、0.120 mmol.g-1.3种重金属离子在钢渣上的吸附是一个吸热(ΔH0<0)、熵值增大(ΔS0>0)的自发反应过程(ΔG0<0),熵效应是吸附反应自发进行的主要驱动力.SEM/EDS分析结果揭示了吸附前后钢渣表面形貌和化学成分的变化.电炉钢渣以其低价、高效性在重金属废水处理中具有广阔的应用前景.     

重金属离子(Hg2+,Cu2+,Ag+)对鲮鱼咳嗽反应的影响

研究了重金属离子(Hg~(2+)、Cu~(2+)、Ag~+)对鲮鱼(Cirrhinus molitorella)咳嗽反应(cough response)的影响,并探讨利用这种反应作为生物监测水质重金属污染的可能性。实验结果表明,鲮鱼咳嗽反应的频率明显地随溶液中重金属离子浓度的增加而急剧增加。鲮鱼经受含三种重金属离子的混合溶液处理时,其反应比用含单一离子的溶液处理时强烈,提示重金属离子对鱼类呼吸运动机能的影响可能有协同作用。     

戊二醛交联酵母菌对Zn2+，Cd2+和Hg2+的吸附行为

用戊二醛作为交联剂,采用简单的方法制备机械强度高的交联酵母菌.考察菌体吸附Cd2 的影响因素,包括交联剂的用量,pH,金属离子初始质量浓度,吸附时间等,研究菌体对不同质量浓度的Zn2 ,Cd2 和Hg2 的吸附率.结果表明,戊二醛的最佳用量(体积分数)为1.0%,菌体对金属离子的吸附平衡时间为30 min,吸附过程符合准二级动力学方程.吸附为Langmuir单分子层吸附,相对于未交联菌,交联酵母菌对Cd2 的吸附容量提高2倍;pH实验表明,交联酵母菌对金属离子的吸附受酸度影响小.用于冶金厂废水的处理结果显示,0.050 0 g的交联酵母菌,对5.3 mg/L的Cd2 污水的去除率为80.6%,用0.1 mol/L的EDTA再生该吸附剂,Cd2 的解析率达92.1%.     

静电纺壳聚糖/聚乙烯醇纳米纤维膜对Cu~(2+)、Ni~(2+)及Cd~(2+)的吸附特性

采用SEM、FTIR、XRD、BET等技术对静电纺丝制得的吸附材料壳聚糖/聚乙烯醇(CS/PVA)纳米纤维膜进行表征,并通过对模拟重金属离子废水的吸附实验,系统考察了溶液pH、重金属离子(Cu2+、Ni2+及Cd2+)初始浓度和反应温度对吸附的影响.结果表明,在外加电压25kV、接触距离15.0 cm、纺丝速度0.15 m L·h-1的条件下,可制得CS/PVA质量比为20/80的连续无缺陷的平均直径76.31 nm、比表面积219.4m2·g-1的纤维膜.CS/PVA纳米纤维膜对重金属离子的吸附在2 h内达到平衡,其吸附容量随着温度的升高而升高,随着初始浓度的增大而增大,随着pH值的升高而提高,在pH=5.5时达到最大.在25℃和pH=5.5的条件下,用CS/PVA纳米纤维膜吸附浓度100 mg·L-1的Cu2+、Ni2+和Cd2+溶液,吸附容量分别为98.65、116.89和124.23 mg·g-1,且对重金属吸附无选择性.吸附过程符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,吸附动力学同时匹配准一级动力学模型和准二级动力学模型.热力学参数(ΔG、ΔH和ΔS)计算结果表明,CS/PVA纳米纤维膜对重金属离子的吸附是自发的吸热反应.     

不同组成活性污泥胞外聚合物吸附Cd2+、Zn2+特征

以蛋白质和糖含量比分别为2.5∶1、7∶1和9∶1的3种活性污泥胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)EPS1、EPS2、EPS3作为吸附剂,研究其对水中Cd²⁺、Zn²⁺的吸附效能.结果表明,EPS对Cd²⁺和Zn²⁺的吸附与其组成有关,EPS1、EPS2和EPS3对Cd²⁺和Zn²⁺吸附量分别约为19.5、　27、　17　mg/g和40.5、 47.5、 37　mg/g. 3种胞外聚合物对Cd²⁺、Zn²⁺吸附过程可在1 h内快速平衡.动力学拟合结果表明,EPS1对2种重金属的吸附速率最快,而EPS2对Cd²⁺、Zn²⁺的平衡吸附容量最高.Freundlich和Langmuir方程均可描述3种EPS对Cd²⁺、Zn²⁺的吸附过程,方程参数拟合结果表明2种金属同EPS之间存在多种作用方式.3种EPS的吸附热力学方程拟合系数均表明EPS对Zn²⁺的吸附稳定性、吸附能力和亲和力均比对Cd²⁺的吸附强;当EPS中糖所占比例增加时,其对重金属的吸附能力也提高,表明糖在吸附过程中起着重要作用.     

小麦秸杆对水中Pb（2＋）和Cd（2＋）的吸附特性

以农业废弃物小麦秸杆为吸附材料,探讨了小麦秸杆对Pb2＋、Cd2＋的吸附特性,重点研究了吸附时间、离子浓度、溶液pH值等对小麦秸杆吸附Pb2＋、Cd2＋的影响.结果表明,溶液pH值对吸附的影响大,在pH 2.0～6.0范围内,吸附量随溶液初始pH值的升高而升高.小麦秸杆吸附Pb2＋、Cd2＋的速度快,吸附动力学过程可以...     

四种金属离子对CHBr3和小牛胸腺DNA间结合作用的影响

采用紫外光谱和荧光光谱法研究了CHBr3与离体小牛胸腺DNA(ctDNA)间的相互作用,以及Cu2+、Co2+、Cd2+、Mg2+4种金属离子单独或共存时对CHBr3与ctDNA结合的影响.结果表明:4种金属离子与CHBr3、ctDNA均能发生基态络合反应,络合物的生成导致体系的紫外吸收峰强度和形状改变,使ctDNA-溴化乙锭体系的荧光发生了不同程度的猝灭;向CHBr3-ctDNA-溴化乙锭体系中分别或同时加入4种金属离子后,Cu2+、Co2+、Cd2+可减弱两者之间的结合,减弱顺序为Cu2+Co2+Cd2+,Mg2+可加强两者之间的结合,4种金属离子同时加入后出现不同于4种金属离子单独加入时的中间类型.据此推断,CHBr3可能主要是通过嵌插作用与ctDNA碱基结合,金属离子对CHBr3与ctDNA结合的影响主要取决于金属离子与DNA的碱基和磷酸基团间结合的相对亲和比.     

Cd2+、Cu2+和Zn2+对人工湿地反硝化作用的影响

实验室研究了 3种重金属离子 Cd²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺对人工湿地反硝化作用的影响 .以 100、500、1000 mg/kg剂量的 Cd²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺处理人工湿地土壤样品 ,检测其 N₂O的产生 .结果表明 ,3种金属离子的 500、1000mg/kg处理组土样 N₂O的产生均显著降低 ,各金属离子抑制 N₂O产生的程度顺序为 Cd²⁺>Zn²⁺>Cu²⁺,这与 3种金属离子在土样中的有效态浓度顺序是一致的 ,反硝化微生物在处理过程中逐步产生了对重金属离子的耐受性 ,500、1000mg/kg处理组样品的 NH⁺₄- N浓度较对照组显著升高提示部分 NO^-₃- N由于反硝化过程的抑制而异化性还原为 NH⁺₄-N.     

稻草生物炭对土壤中Cd2+和Pb2+的吸附特性

为了探究稻草生物炭对土壤中重金属Cd2+和Pb2+的吸附机制,采用水稻秸秆在500℃下热解制备稻草生物炭,设置不同吸附时间、Na+和Ca2+离子强度、pH等影响因素,拟合稻草生物炭对重金属的吸附动力学、吸附等温线;在此基础上,采用黄沙模拟土柱试验得出稻草生物炭固定Cd2+和Pb2+的穿透曲线,着重分析比较pH和Na+离子强度对稻草生物炭吸附固定重金属的影响.结果表明:在高pH、低离子强度下,稻草生物炭对重金属的吸附效果较好;当pH为6时,稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附效率分别为92.58%、63.36%;当离子强度为10 mmol/L时,稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的最高吸附效率分别为97.58%、68.35%;准二级动力学模型能很好地拟合稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附规律,拟合系数（R2）均大于0.995 8,表明稻草生物炭吸附速率主要由化学吸附机制决定;此外,稻草生物炭对Pb2+的吸附规律适合采用Langmuir等温吸附模型进行描述,而对Cd2+的吸附规律采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型均能进行很好的模拟,表明稻草生物炭对Pb2+的吸附是近似单分子层吸附,而对Cd2+的吸附存在多分子层吸附.由黄沙土柱模拟试验结果得出,稻草生物炭对Pb2+和Cd2+的滞留率随着pH的升高和离子强度的降低而增强.在Pb2+和Cd2+同时存在条件下,当pH为6、离子强度为1 mmol/L、稻草生物炭按黄沙质量的0.5%投加时,稻草生物炭对土柱中Pb2+、Cd2+的滞留效果最好.研究显示,高pH对稻草生物炭吸附固定重金属起到促进作用,而高离子强度对稻草生物炭吸附固定重金属起到抑制作用.      

Cu2+和Cd2+对斑马鱼胚胎早期发育的联合毒性

采用斑马鱼胚胎早期发育技术,测定Cu2+和Cd2+ 2种重金属对胚胎发育的毒性效应. 以24 h致死和72 h胚胎孵化抑制为毒性终点,2种重金属的剂量-效应曲线可用Weibull函数或Logit函数有效描述,由最佳拟合函数计算得出半数致死浓度(LC₅₀)或半数效应浓度(EC₅₀)为毒性效应的评价标准,2个毒性终点的重金属毒性大小顺序均为Cu2+>Cd2+. 应用浓度加和(CA)与独立作用(IA)2种模型,对72 h孵化抑制率的无观测效应浓度(NOEC)配比混合物的联合毒性作用进行了预测,通过混合物试验观测数据的95%置信区间与CA模型和IA模型预测的剂量-效应曲线进行比较分析表明,2种模型都可以有效预测斑马鱼胚胎孵化的联合毒性.