Ni2+生物吸附动力学及吸附平衡研究

研究了金属离子Ni²⁺在酿酒酵母上的生物吸附特性,内容包括生物吸附动力学和吸附等温线.生物吸附动力学结果表明,当Ni²⁺初始浓度为65.6 mg/L时,Ni²⁺在酿酒酵母上的生物吸附可以分为2个阶段,第1阶段为物理吸附,在10　min内快速达到平衡.Ni²⁺在酵母上的吸附过程可以很好地用准二级动力学方程来描述 （R²=0.999）,动力学参数k₂为0.018 4 g/(mg·min),q_e为5.96 　mg/g.吸附等温线结果表明,Ni²⁺在酿酒酵母上的生物吸附可以用Langmuir和Freundlich方程来描述,最大吸附量q_max为6.32 　mg/g.酿酒酵母可用于处理低浓度的含Ni²⁺废水.     

酸化污泥膨润土颗粒对染料活性翠蓝的脱色研究

以污泥和膨润土为原料,硫酸为酸化剂制备了酸化污泥膨润土颗粒.对制得的样品进行了比表面积和SEM等表征,并用于染料活性翠蓝的脱色.考察了pH值、投加量、反应时间和反应温度的影响,并进行了方程的拟合,计算了热力学参数(ΔH⁰、ΔS⁰、ΔG)和吸附活化能E_a.结果表明,酸化污泥膨润土颗粒对活性翠蓝的吸附量随温度和初始浓度的增加而增大,吸附等温线符合Langmuir吸附模型,其吸附动力学更适于伪二级动力学方程所述规律,吸附速率大小为313　K>303　K>293　K;吸附活化能较低,为5.52 kJ·mol^-1,说明吸附过程以物理吸附为主.同时ΔH⁰>TΔS⁰和ΔG>0表明整个吸附过程活化焓的影响大于活化熵,且属于非自发反应.     

不同水化学因素对砷在河砂上的吸附影响研究

河岸带作为一种常见的地下水和地表水相互作用带,砷在其主要含水层介质中的行为特征及其影响因素较少有研究报道.基于此,采集河岸带河砂开展室内实验,查明砷在河砂上的吸附动力学和等温吸附特征,重点探究不同pH、氧化还原条件和共存离子对砷与河砂相互作用的影响.结果发现：As（Ⅲ）和As（V）在河砂上的吸附过程符合准二级动力学模型,均能很好地用Langmuir和Freundlich模型拟合（R²>0.99）;随着pH值（3~11）的增大,河砂对As（Ⅲ）和As（V）的平衡吸附量（q_e）逐渐减小;相对于有氧环境,缺氧环境下q_e较低且随着初始S^2-含量的增加而逐渐减小;整体上,共存阴离子对河砂吸附砷存在抑制作用,顺序为：PO₄^3- > SiO₃^2- > S^2->HCO₃^- > SO₄^2- > NO₃^-,共存阳离子对河砂吸附砷具有促进作用,顺序为：Fe³⁺>Fe²⁺.     

酵母Candida krusei对合成染料的脱色

通过筛选实验,从土壤中新分离到1株对活性艳红K-2BP具有明显脱色效果的酵母菌株Y-G-1,经鉴定为克鲁斯假丝酵母Candida krusei.该菌株对含活性艳红K-2BP起始浓度为200mg/L的培养基,最大脱色率为99%,达到最大脱色率的时间是12h.克鲁斯假丝酵母的最佳接种量应不低于5%(体积分数),培养基最适pH在4～9之间,氮源(NH₄)₂SO₄浓度不低于0.1%,相对应的碳源葡萄糖浓度不低于0.5%.对脱色机理的研究表明,该菌株对活性艳红K-2BP的去除属于降解脱色.此外,该菌株对另外9种染料(50mg/L)的脱色率在62%～96%之间.其中,对偶氮染料弱酸艳红B、活性黑KN-B和活性红M-3BE的脱色率都达到了90%以上,对三苯甲烷染料(酸性媒介漂蓝B)的脱色率达到了93%.表明克鲁斯假丝酵母在染料废水的处理上可能具有较好地应用潜能.     

污泥活性炭对染料的吸附动力学研究

以城市污水处理厂脱水污泥作为原料,采用化学活化法(ZnCl2作为活化剂)制得污泥活性炭,全面研究了污泥活性炭对活性艳红K-2BP、酸性大红GR和直接紫N这3种染料的吸附动力学行为.结果表明,污泥活性炭可以有效地吸附染料,实现污泥的资源化;3种染料的平衡吸附量qe均随着染料初始浓度和温度的增大而增大,相同条件下平衡吸附量qe的大小顺序为:酸性大红GR＞活性艳红K-2BP＞直接紫N;伪二级动力学模型能够很好地描述3种染料在污泥活性炭上的吸附动力学行为;对于活性艳红K-2BP和直接紫N,颗粒内扩散过程是该吸附速率的控制步骤,但不是唯一的速率控制步骤,吸附速率同时还受颗粒外扩散过程的控制,而对于酸性大红GR,颗粒内扩散过程不是吸附速率的控制步骤;污泥活性炭对3种染料的吸附是一个吸热过程,吸附活化能较小,主要为物理吸附过程.     

一体式膜生物反应器出水方式对膜污染的影响

探讨了一体式膜生物反应器出水方式对膜污染的影响和采用Flundlich等温吸附方程来表征膜污染的可行性.在相同运行条件下,实验测得真空抽吸-空气反吹、真空泵抽吸和自吸水泵抽吸3种出水方式的吸附曲线方程依次为2.59c^1/0.957_e 、7.415c^1/1.369_e和7.10c^1/1.015_e. 试验结果表明,膜生物反应器的出水方式对膜污染有明显的影响,其中真空抽吸-空气反吹间隙运行方式引起的膜污染程度最轻.采用Flundlich等温吸附方程表征膜污染状况是可行的.     

活性炭纤维去除水中有机微污染物的效果

采用 4种活性炭纤维 (ACF)作为吸附剂 ,对水中 CHCl₃、CCl₄、高锰酸钾指数 COD_Mn、紫外吸光值 E_UV254等有机微污染物的去除进行了初步研究 ,并与 ZJ-15型颗粒活性炭 (GAC)进行了对比 .吸附等温线的结果表明 ,ACF3对 CHCl₃的去除效果最好 ,当 CHCl₃的平衡浓度为 60μg· L^-1 时 ,ACF3对 CHCl₃的吸附容量为 212μg·g^-1 ;GAC对 CCl₄的去除效果最好 ,当 CCl₄的平衡浓度为 3μg· L^-1时 ,GAC对 CCl₄的吸附容量为 0.83μg·g^-1;GAC及 ACF1对 COD_Mn、E_UV254有较好的去除效果 ,当COD_Mn的平衡浓度为 2.5mg·L^-1 时 ,GAC及 ACF1对 CODMn的吸附容量分别为 2.16mg·g^-1 和 1.98mg·g^-1 ,当 E_UV254的平衡浓度为 0.05时 ,GAC及 ACF1对 E_UV254的吸附容量分别为 0.32 g^-1和 0.15g^-1.     

环境因子对全自养脱氮颗粒污泥功能菌协同效应的影响

以全自养脱氮颗粒污泥为研究对象,在采用MiSeq高通量测序技术探明其微生物菌群结构的基础上,通过单因子批次实验,系统考察了溶解氧（DO）浓度、反应温度（t）、初始氨氮（NH₄⁺-N）浓度和溶液pH对好氧与厌氧氨氧化菌（AOB和AMX）之间协同作用的影响,以期为新工艺的运行调控提供理论参考.结果表明,以Nitrosomonas属（相对丰度32.9%）和Candidatus Kuenenia属（相对丰度9.8%）为代表的AOB和AMX在颗粒污泥中占据优势地位.当初始NH₄⁺-N浓度为100 mg·L^-1时,颗粒污泥的总氮比降解速率[q（TN）]在DO=2 mg·L^-1时达到最大值（17.7±1.0）mg·（g·h）^-1.过低或过高的DO浓度将分别导致亚硝化和厌氧氨氧化成为脱氮的限速步骤.依据反应自由能可知,AMX活性较AOB更易受到低温条件的抑制.当t<30℃时,系统中出现亚硝态氮累积现象,q（TN）值显著降低.在相同的供氧条件下,初始NH₄⁺-N浓度低于100 mg·L^-1不能充分发挥污泥中AMX的脱氮能力.但当初始NH₄⁺-N浓度超过150 mg·L^-1时,供氧不足和高游离氨又会导致q（TN）值的持续下降.此外,颗粒污泥中两类氨氧化菌在pH 7.0~8.5范围内都表现出了良好的协同作用.     

有机改性蒙脱土对萘的吸附机制和影响因子

我国场地土壤中多环芳烃（PAHs）污染或PAHs-重金属复合污染是常见的污染类型,对公众健康与环境构成巨大威胁.本研究利用耗散型石英晶体微天平（QCM-D）技术和批量吸附实验,探究实验室制备的2种有机改性黏土对萘的吸附机制,以及萘与Cu²⁺共存时黏土颗粒吸附情况.结果表明,25℃时,十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土（CTAB-SMF）的吸附等温线符合Freundlich模型（R²>0.92,n>1）,说明其对萘的吸附位点具有多样性,在较高萘平衡浓度（c_e=1 mmol ·L^-1）下吸附分配系数K_d为SMF的13.4倍;3-巯基丙基三甲氧基硅烷改性蒙脱土（TMSP-SMF）的吸附等温线符合Langmuir模型（R²>0.96）,在较高萘平衡浓度（c_e=1 mmol ·L^-1）下吸附分配系数K_d为SMF的1.14倍.说明2种有机改性黏土对萘的吸附效果优于SMF颗粒.3种黏土颗粒对萘的吸附焓在-30~-10 kJ ·mol^-1之间,均为自发物理吸附.溶液离子强度升高抑制了SMF吸附萘,但对改性黏土吸附萘无显著影响.萘平衡浓度较低（c_e=0.1 mmol ·L^-1）时,Cu²⁺的存在使TMSP-SMF对萘的吸附效果增加了3倍;同时萘能促进2种改性黏土对Cu²⁺的吸附.本研究通过原位在线QCM-D检测了黏土对萘的吸附机制,结果与批量吸附实验结果一致：CTAB-SMF对萘的吸附位点主要为黏土层间的改性剂基团,TMSP-SMF则位于黏土颗粒表面的改性剂基团.本项研究结果显示,QCM-D技术是一种有效的原位在线表征黏土膜吸附有机污染物的方法,2种有机改性的黏土颗粒可作为应用于PAHs或PAHs-重金属复合污染场地的修复材料.     

锰铁复合磁性材料制备及其对零价汞吸附性能研究

燃煤工业是我国人为汞排放的主要来源,寻求合理有效的途径来控制汞排放至关重要.本文将氧化性强的过渡金属锰离子引入Mn/γ-Fe₂O₃晶格中,制备出锰铁复合磁性材料（Fe_3-xMn_x）_1-δO₄,以其来模拟Hg⁰在燃煤废气中的吸附过程,并通过比表面积和孔隙率、X衍射分析、SEM、磁性分析、氧化还原等材料表征方法研究（Fe_3-xMn_x）_1-δO₄的吸附性能,同时重点研究（Fe_3-xMn_x）_1-δO₄在不同掺杂量、温度、空速等操作条件下对Hg⁰的吸附能力.结果显示,制备所得的（Fe_3-xMn_x）_1-δO₄的比表面积均在120 m²·g^-1以上,较大的比表面积和孔体积可以为Hg⁰的吸附反应提供更多的活性区域,促进反应进行.SEM表征也显示（Fe_3-xMn_x）_1-δO₄的微观特征呈现球状颗粒物,拥有较大的表面积,能够提供更多的吸附活性位.在磁性铁氧化物中引入过渡金属锰,其对汞的氧化能力明显增强;在100~200℃的反应温度窗口,此时温度大小与（Fe_3-xMn_x）_1-δO₄对汞的吸附能力成正比,达到200℃时,500 min内平均穿透率可达到9%;空速对（Fe_3-xMn_x）_1-δO₄吸附汞的能力影响较小.     

Comparison of four supports for adsorption of reactive dyes by immobilized Aspergillus fumigatus beads

Four materials, sodium carboxymethylcellulose (Na-CMC), sodium alginate (SA), polyvinyl alcohol (PVA), and chitosan (CTS), were prepared as supports for entrapping fungus Aspergillus fumigatus. The adsorption of synthetic dyes. Reactive Brilliant Blue KN-R, and Reactive Brilliant Red K-2BP, by these immobilized gel beads and plain gel beads was evaluated. The adsorption efficiencies of Reactive Brilliant Red K-2BP and Reactive Brilliant Blue KN-R by CTS immobilized beads were 89.1% and 93.5% in 12 h, respectively. The adsorption efficiency by Na-CMC immobilized beads was slightly lower than that of mycelial pellets. But the dye culture mediums were almost completely decolorized in 48 h using the above-mentioned two immobilized beads (exceeding 95%). The adsorption efficiency by SA immobilized beads exceeded 92% in 48 h. PVA-SA immobilized beads showed the lowest adsorption efficiency, which was 79.8% for Reactive Brilliant Red K-2BP and 92.5% for Reactive Brilliant Blue KN-R in 48 h. Comparing the adsorption efficiency by plain gel beads, Na-CMC plain gel beads ranked next to CTS ones. SA and PVA-SA plain gel beads hardly had the ability of adsorbing dyes. Subsequently, the growth of mycelia in Na-CMC and SA immobilized beads were evaluated. The biomass increased continuously in 72 h. The adsorption capacity of Reactive Brilliant Red K-2BP and Reactive Brilliant Blue KN-R by Na-CMC immobilized beads was 78.0 and 86.7 mg/g, respectively. The SEM micrographs show that the surface structure of Na-CMC immobilized bead is loose and finely porous, which facilitates diffusion of the dyes.     

粉煤灰对阴离子水溶性混合染料的吸附动力学

以燃煤废弃物粉煤灰作为吸附剂,对活性红23与活性蓝4、活性黄4、酸性黑1、酸性蓝193的混合染料溶液进行吸附性能研究.结果表明,在不同的混合体系中,活性红23的脱色率基本保持在60%~70%;体系中酸性染料的脱色率均超过90%;活性蓝4的脱色率高达85%;活性黄4的脱色率仅为50%.准二级吸附动力学能够更好地描述粉煤灰对水溶性混合染料的吸附过程.染料在溶液中的外扩散系数均为10-4cm·s-1数量级,染料在粉煤灰颗粒的内扩散系数为10-8cm2·s-1数量级.根据BN数,水溶性染料在粉煤灰上的竞争吸附是外扩散控制的吸附过程.     

pH值对白腐真菌液体培养基抑制杂菌效果的影响研究

应用摇瓶试验研究了不同初始pH值对白腐真菌Phanerochaete chrysosporium液体培养基在非灭菌环境抑制杂菌效果的影响.结果表明,当采用Phanerochaete chrysosporium孢子作为种子在非灭菌环境进行培养时,初始pH值为3.6和4.4的液体培养基在培养第1d仅感染酵母菌,而初始pH值为5.6的液体培养基不仅感染了酵母菌而且还感染了细菌;正是由于非灭菌环境培养体系感染杂菌,使得后续Phanerochaete chrysosporium对活性艳红K-2BP的脱色能力大大降低甚至丧失;而采用灭菌环境培养Phanerochaete chrysosporium,非灭菌环境脱色活性艳红K-2BP的方法却获得了较好的脱色效果,3种初始pH值的氮限制液体培养基培养出的Phanerochaete chrysosporium对活性艳红K-2BP 45h的脱色率均在70%以上,接近或超过灭菌环境的结果,其中初始pH值为4.4的液体培养基培养的Phanerochaete chrysosporium在非灭菌环境对活性艳红K-2BP的脱色效果最好,其24h的脱色率达到80%以上.尽管3种pH液体培养基在脱色过程中也同样感染了杂菌,但与非灭菌环境培养体系相比含量很少,没有影响脱色效果.因此,可以得出低pH值(pH=3.6,pH=4.4)氮限制培养基虽然在一定程度上可以抑制细菌,但是却不能抑制酵母菌;当在非灭菌环境使用Phanerochaete chrysosporium脱色活性染料时,Phanerochaete chrysosporium只有在灭菌环境培养至菌丝体形成并在整个系统占优势,才能获得较高的脱色效果.     

东方伊萨酵母YP-1对染料活性艳红K-2BP的脱色

利用含染料的选择性培养基从土壤中分离出一株对活性艳红K-2BP有明显脱色效果的酵母菌株YP-1,经鉴定为东方伊萨酵母Issatchenkia orientalis.结果表明,该酵母菌对￡400mg/L的活性艳红K-2BP有较好的脱色效果.对于活性艳红K-2BP起始浓度为100mg/L的培养基,该菌株可在12h达到99%以上的最大脱色率,其最佳接种量为10%(体积分数),最适pH值在3~9之间,氮源(NH4)2SO4的浓度30.02%,碳源葡萄糖的浓度30.2%.脱色机理研究结果表明,该酵母对活性艳红K-2BP的去除是先吸附后生物降解.此外,该菌株对初始浓度为200mg/L的偶氮染料活性黑KN-B的脱色率也可达99.5%.     

Solar photocatalytic decomposition of two azo dyes on multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs)/TiO2 composites

Multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs)/TiO₂ composite photocatalysts with high photoactivity were prepared by sol-gel process and further characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared (FT-IR), and UV-vis absorption spectra. Compared to pure TiO₂, the combination of MWCNTs with titania could cause a significant absorption shift toward the visible region. The photocatalytic performances of the MWCNTs/TiO₂ composite catalysts were evaluated for the decomposition of Reactive light yellow K-6G (K-6G) and Mordant black 7 (MB 7) azo dyes solution under solar light irradiation. The results showed that the addition of MWCNTs enhanced the adsorption and photocatalytic activity of TiO₂ for the degradation of azo dyes K-6G and MB 7. The effect of MWCNTs content, catalyst dosage, pH, and initial dye concentration were examined as operational parameters. The kinetics of photocatalytic degradation of two dyes was found to follow a pseudo-first-order rate law. The photocatalyst was used for seven cycles with photocatalytic degradation efficiency still higher than 98%. A plausible mechanism is also proposed and discussed on the basis of experimental results.     

改性硅藻土对三种有机染料的吸附作用研究

以天然硅藻土分别负载十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)、四甲基溴化铵(TMAB)和壳聚糖,制得一系列改性硅藻土,研究了改性硅藻土吸附水中的阴离子染料(活性红120)、阳离子染料(亚甲基蓝)、酸性染料(玫瑰红B)的适宜条件及吸附机理.结果表明,天然硅藻土对亚甲基蓝、四甲基溴化铵改性硅藻土对玫瑰红B和壳聚糖改性硅藻土对活性红120的饱和吸附量分别为51.15、49.56、56.64mg.L-1,效果良好,可被直接利用.延长吸附时间、增大吸附剂用量、控制溶液的pH值(<6)都能提高改性硅藻土吸附剂的吸附效果;3种染料在各自吸附剂上的平衡吸附量Qe与平衡浓度Ce之间的关系均符合Freundlich等温吸附方程,表明改性硅藻土吸附染料以分配作用、弱的溶质吸收为主.改性剂的引入可以改变硅藻土的表面电性,从而对不同类型染料的吸附能力产生不同影响.     

Decolorization of reactive brilliant red K-2BP by white rot fungus under sterile and non-sterile conditions

Introduction Synthetic dyestuffs are extensively used for textile dyeing as well as other industrial applications. According to chemical structure of the chromophoric group, dyestuffs are classified as azo dyes, anthra- quinone dyes, triarylmethine dyes, …     

固定化烟曲霉吸附染料后的解吸平衡及动力学研究

对羧甲基纤维素钠(CMC)固定化灭活烟曲霉小球中的2种活性染料的解吸剂进行了选择,并对其解吸平衡和解吸动力学进行了研究.结果表明,pH值为12.0的75%乙醇溶液对吸附在CMC固定化灭活烟曲霉小球中的活性艳蓝KN-R和活性艳红K-2BP的解吸效果较好;一级指数衰减方程能很好地描述对2种活性染料的解吸动力学;解吸平衡数据均可以用Freundlich等温模型来拟合.     

青霉菌GX2对蒽醌染料的吸附作用

GX2生长菌体对 4种蒽醌染料均表现出优良的吸附性能 ,但由于染料分子的结构不同 ,吸附速率和吸附率也表现出一定的差异 .染料对菌体的生长具有一定的抑制作用 ,但即使在很高的染料浓度下 ,GX2生长菌体仍表现出很强的吸附性能 .对 250mg/L活性艳蓝KN-R的吸附率高达 100% ,对 400mg/LKN R的吸附率也可达91.4% .在 0～2%范围内 ,随着盐度 (NaCl)的增加 ,菌体干重增加 ;颗粒状菌团的直径却随之减小 ,比表面积增大 ,对GX2生长菌体的染料吸附表现出较为明显的促进作用 .碳源浓度通过影响菌体的生长而影响染料吸附 ,当培养基中的葡萄糖浓度大于 2.5g/L时 ,即可使浓度为 120mg/L的活性艳蓝KN R溶液完全脱色 .生长菌体具有比静止活体和死体更好的吸附性能 .     

新生态型聚硅酸铁锰处理染料废水的优化

为了提高混凝剂对染料废水的净化效率,本文利用硅酸钠、硫酸亚铁和高锰酸钾为原料合成了新型复配混凝剂聚硅酸铁锰(PSFM),分别以直接大红、分散蓝和活性黄染料废水为处理对象进行混凝模拟实验,研究了碱度和浊度等因素对PSFM混凝去除染料性能影响.结果表明,PSFM对直接大红和分散蓝染料废水具有较好的混凝净化效能,其色度和TOC去除率分别可达99.2%、95.4%和98.5%、93.8%,效果优于聚硅酸铁(PSF)、Al2(SO4)3和Fe Cl3等常规混凝剂,PSFM对活性黄染料废水色度和TOC去除率分别为56.3%和51.3%.浊度对PSFM混凝效能无明显影响.在碱度分别为50、0和75 mg·L~(-1)时,PSFM对直接大红、分散蓝和活性黄去除率分别达到最高.此外,利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外(FTIR)和X射线衍射仪(XRD)等高级表征手段对PSFM进行了表征,对混凝过程中的混合液和絮体分别进行Zeta电位和絮体粒径在线监测,探索得PSFM混凝主要机制为Fe+与Mn+水解产生的带正电的多核配合物和聚硅的桥联聚合,同时还包括新生态水合二氧化锰和羟基氧化铁的吸附助凝作用.