Cu~(2+)离子与蛋白质混合体系相互作用机制研究

应用荧光光谱法研究Cu2+离子与血清蛋白质混合组份体系的结合反应机制,测定了反应体系的结合常数K、结合位点数n,探讨了荧光猝灭机理。同时探索了Cu2+与蛋白质混合组份体系及单一组份体系相互作用的差异。结果表明:混合组份体系中,牛血清白蛋白(Bovine serum albumin,BSA)与牛乳铁蛋白(Bovine lactoferrin,BLF)分子间也存在着相互作用,从而影响混合组份体系中BSA/BLF与Cu2+的相互作用,Cu2+与蛋白质混合组份体系相互作用并非蛋白质单组份体系作用之和。分析实验数据,首次发现当BSA/BLF达到临界比值时,金属离子与混合蛋白质组份相互作用过程中出现了蛋白质分子的"契合"现象。文章利用生物酶反应机制中的酶活性部位柔性假说合理解释了Cu2+与血清蛋白质混合组份体系相互作用中的"量敏效应"。     

改性稻草秸秆对重金属Pb~(2+)吸附作用研究

以农业废弃物稻草秸秆为原料,经过高锰酸钾和乙二胺改性后,制成对金属离子具有吸附作用的新型吸附材料,研究其对废水中Pb2+吸附效果,对吸附过程pH值和吸附剂投加量的影响以及吸附动力学特征和等温吸附特征进行研究,并将改性稻草秸秆用于鲕状赤铁矿选矿废水混凝后Pb2+深度处理。实验结果表明:改性稻草秸秆对Pb2+具有明显的吸附作用;pH在3~8之间,Pb2+吸附率均可达到80%以上;在室温下,pH为5~5.5,固液比为2 g/L时,吸附时间90 min时,吸附率可达98.7%;吸附过程符合二级动力学吸附过程,饱和吸附容量达到156.9 mg/g;不同浓度下吸附量与平衡浓度之间遵从Freundlich经验公式;混凝后鲕状赤铁矿选矿废水中Pb2+经过改性稻草秸秆深度吸附处理后,可以达到国家排放标准。     

微生物发酵米糠对Pb~(2+)的吸附研究

利用微生物对米糖进行发酵处理,制备出微生物发酵米糠重金属吸附剂,对微生物发酵米糠吸附Pb2+进行了研究,结果表明,微生物发酵米糠对Pb2+吸附效果好,吸附率可达96.5%。该吸附剂的最佳用量为20g/L。最优吸附条件为:pH4.5,温度30℃,Pb2+浓度不超过50mg/L,最佳吸附时间30min。     

Pb~(2+)、Ni~(2+)在核桃壳上的竞争吸附研究

以核桃壳为吸附剂研究Pb2+、Ni2+在吸附剂上的动力学方程、吸附等温线及竞争吸附行为。研究表明,Pb2+、Ni2+在吸附剂上的吸附均满足拟二阶动力学方程,线性相关系数均高达0.99;Pb2+、Ni2+吸附平衡浓度满足Langmuir吸附等温方程。Pb2+、Ni2+竞争吸附表明吸附剂对Pb2+的吸附能力比Ni2+强。     

改性甘蔗渣对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附行为研究

为提高废弃甘蔗渣对重金属离子Cd2+和Pb2+的吸附能力,文章采用简单的方法制备了乙二胺四乙酸二酐(EDTAD)修饰的甘蔗渣。经FTIR分析,有大量的羰基修饰在了甘蔗渣的表面,为其吸附重金属离子提供了更多的活性位点。实验结果表明:经过修饰后的甘蔗渣对Cd2+和Pb2+的吸附量分别为46.46 mg/g、119.36 mg/g,是未修饰的3.69和12.31倍,且均能在20 min内达到最大吸附量并保持平衡,其吸附符合Langmuir等温吸附模型,且吸附过程遵循二级动力学模型。在pH 4~7范围内,修饰SCB对Cd2+和Pb2+具有较高的吸附能力。除此之外,在Cd2+、Pb2+、Cu2+和Zn2+共存的情况下,修饰SCB对Pb2+仍能保持较高的吸附量。修饰后的甘蔗渣对Cd2+和Pb2+的吸附能力有了显著提高,且具有一定的抗干扰能力,有望应用于实际工业废水处理。     

湘江衡阳段底泥吸附Pb~(2+)和Cd~(2+)的研究

以衡阳段湘江上游为研究对象,探讨了其吸附Pb2+、Cd2+的影响因素及其热力学规律,以求为湘江流域重金属污染防治提供依据。结果表明,底泥吸附Pb2+的效果优于Cd2+;pH为2~6时,吸附量随pH值的增大而增大,pH4时影响很大;泥水比增大,水中重金属剩余浓度减小,但吸附量减小;Pb2+、Cd2+浓度增加,吸附量增大。温度升高,底泥对Pb2+、Cd2+的吸附量略微增大。底泥吸附Pb2+等温式更符合Langmuir方程,Cd2+的更符合Freundlich方程。该吸附是自发、吸热的。     

不同结构离子液体对含Pb~(2+)废水萃取性能的对比研究

通过比较3种不同结构的离子液体对含铅废水的萃取性能,探讨了萃取时间、温度、铅离子初始浓度、水相与有机相的体积比等对萃取过程的影响,结果表明,烯基取代的[AMIM][PF6]离子液体对含铅废水中铅离子的去除效果最好,同时,离子液体通过回收可再次利用,实现离子液体的绿色化。     

蔗渣基分子筛对水中Pb~(2+)的吸附性能研究

以蔗渣基分子筛为吸附材料,通过静态吸附实验法研究其去除水中Pb~(2+)的性能。结果表明:当吸附剂投加量为8 g/L,溶液p H为5.5,平衡时间为60 min时,对初始浓度为10 mg/L Pb~(2+)的吸附率可维持在93.55%以上。蔗渣基分子筛对Pb~(2+)的吸附动力学服从Mc Kay准二级动力学方程,吸附等温线服从Langmuir方程。     

硫酸改性麻黄草废渣生物吸附剂对Pb~(2+)的吸附

以麻黄草废渣(ER)为原料,经硫酸改性制备了改性麻黄草废渣生物吸附剂(SER),并将其用于水溶液中Pb2+的吸附。考察了溶液pH值、吸附时间、Pb2+初始浓度和温度对SER吸附性能的影响,研究了SER对Pb2+的吸附动力学和吸附热力学特性。结果表明:Pb2+离子在该吸附剂上吸附速率快,吸附过程符合准二级动力学方程;随溶液中Pb2+离子浓度增加,吸附量增大,等温吸附过程符合Langmuir模型,根据Langmuir模型计算SER在298K时对Pb2+的饱和吸附量为1.85 mmol/g,高于改性前(1.0 mmol/g)。热力学参数ΔG0,证实了吸附过程为自发的放热过程。SER对Pb2+的吸附性能优良,具有潜在的应用前景。     

壳聚糖对Cu~(2+)的吸附与解吸

研究了溶液pH值、Cu2+初始浓度、吸附剂投加量、吸附时间及温度对壳聚糖吸附Cu2+的影响,并对达到吸附平衡的壳聚糖进行了解吸研究。结果表明,壳聚糖对Cu2+的吸附量随pH值的升高而增大,在pH值为4.7时,基本达到吸附平衡;吸附过程同时符合Langmuir模型和Freundlich模型,最大吸附量为142.9 mg/g;与拟一级动力学模型相比,拟二级动力学模型可以更好地描述吸附过程;吸附剂最佳投加量为1 g/L。用0.03 mol/L H2SO4溶液做脱附液,搅拌10 min,脱附率为73.4%;经过4次脱附-吸附循环,壳聚糖平衡吸附量变化不大,具有良好的重复使用性。     

城郊小河流沉积物吸附Pb2+的动力学过程

采用分批试验法,对城郊小河流沉积物吸附Pb2+过程进行了研究,探讨了Pb2+吸附的动力学过程和机制.结果表明,随着溶液中沉积物质量增大,达到吸附平衡所需时间变短,单位沉积物吸附量和达到吸附平衡后溶液中Pb²⁺浓度变低;沉积物含量>0.6 g·L^-1时对溶液中Pb²⁺的去除率超过95%;Pb²⁺在沉积物上吸附的动力学过程符合假二级动力学模型,该模型拟合的平衡吸附量也更接近真实值;Pb²⁺初始吸附速率与初始溶液中沉积物质量无明显的相关性;随溶液中沉积物浓度的增加,吸附速率常数逐渐增大,化学吸附所起的作用也越显著;较高浓度沉积物吸附Pb²⁺的动力学机制能较好符合Elovich方程,但较低浓度沉积物时则相对较差;从吸附速率来看,溶液中沉积物质量较高时,内扩散是整个吸附过程速率的控制步骤,沉积物含量较低时,吸附速率存在多级线性过程,初始阶段非均相扩散是主要控制步骤,但随着时间的延长,其吸附过程转变为沉积物内部的扩散过程.     

纳米金增强SPR铅离子检测器构建

为满足采用简便方法检测痕量铅离子（Pb²⁺）的需求,构建了新型的超灵敏、高特异性表面等离子体共振（SPR）生物传感器,用于水中Pb²⁺检测.以硫醇化GR-5脱氧核酶（DNAzyme）为Pb²⁺特异性识别探针,并自组装到芯片金膜表面,底物官能化的纳米金（S-AuNPs）用于信号增强,并与DNAzyme杂交形成传感薄膜.AuNPs不仅增加了质量变化,其局部表面等离子体共振（LSPR）与芯片表面传播SPR的耦合作用也可产生信号放大的效果.在Pb²⁺离子存在下,DNAzyme催化底物裂解,导致AuNPs的去除并引起SPR信号显著变化.通过X射线光电子能谱和扫描电镜对芯片表面的表征分析验证了传感薄膜构建过程和检测原理.Pb²⁺检测实验结果表明,1 μmol/L DNAzyme修饰的传感器检测效果最好,检测限为80pmol/L,并在100nmol/L范围内与Pb²⁺浓度的对数呈线性关系（R²=0.992）.该传感器对10倍浓度的其他金属离子无明显响应,说明其具有良好的Pb²⁺特异性;检测自来水和地下水中Pb²⁺的结果与ICP-MS方法有良好的一致性.研究建立的Pb²⁺检测方法具有高灵敏度和特异性,且操作简便,具有现场检测的应用前景.     

基于吸附处理废水中Pb2+的麦糟改性研究

麦糟是啤酒工业的副产物,富含有机物,具有去除废水中重金属离子的能力.为了更有效地去除废水中的Pb2 ,本实验对麦糟进行了改性研究,实验过程中选择HCl、H2SO4、H3PO4、NaCl、NaOH作为改性剂.结果表明,用1mol·L-1NaCl溶液改性13h的麦糟对Pb2 有最好的吸附能力.通过扫描电镜、X射线能谱、红外光谱分析,研究了麦糟改性机理,发现经NaCl溶液改性后的麦糟新增N-Cl基团和C-Cl基团,容易和Pb2 配位结合,从而提高了吸附能力.改性麦糟吸附Pb2 的过程中,N-Cl、C-Cl、C-O(H)以及O-H起了重要作用.     

纳米金增强SPR铅离子检测器构建

为满足采用简便方法检测痕量铅离子（Pb²⁺）的需求,构建了新型的超灵敏、高特异性表面等离子体共振（SPR）生物传感器,用于水中Pb²⁺检测.以硫醇化GR-5脱氧核酶（DNAzyme）为Pb²⁺特异性识别探针,并自组装到芯片金膜表面,底物官能化的纳米金（S-AuNPs）用于信号增强,并与DNAzyme杂交形成传感薄膜.AuNPs不仅增加了质量变化,其局部表面等离子体共振（LSPR）与芯片表面传播SPR的耦合作用也可产生信号放大的效果.在Pb²⁺离子存在下,DNAzyme催化底物裂解,导致AuNPs的去除并引起SPR信号显著变化.通过X射线光电子能谱和扫描电镜对芯片表面的表征分析验证了传感薄膜构建过程和检测原理.Pb²⁺检测实验结果表明,1 μmol/L DNAzyme修饰的传感器检测效果最好,检测限为80pmol/L,并在100nmol/L范围内与Pb²⁺浓度的对数呈线性关系（R²=0.992）.该传感器对10倍浓度的其他金属离子无明显响应,说明其具有良好的Pb²⁺特异性;检测自来水和地下水中Pb²⁺的结果与ICP-MS方法有良好的一致性.研究建立的Pb²⁺检测方法具有高灵敏度和特异性,且操作简便,具有现场检测的应用前景.     

烟曲霉胞外聚合物对Pb2+的吸附特性

采用阳离子交换树脂(CER)法提取了烟曲霉胞外聚合物（EPS）,并分析了其生物化学成分.同时,考察了烟曲霉EPS对重金属离子Pb2+的去除效果,探讨了其生物吸附机理和动力学特性.结果表明,CER法提取的烟曲霉EPS多糖含量较高,对细胞破坏程度较小.烟曲霉EPS吸附Pb2+的平衡时间约为3h,最佳吸附pH为6.5,吸附平衡时 Pb2+去除率为73.48%.烟曲霉EPS对Pb2+的吸附平衡均能较好地用Langmuir模型和Freundlich模型来描述,而且更适用Langmuir模型,最大吸附量qm为32.22mg·g -1.烟曲霉EPS的FTIR分析结果表明,多聚糖中的羟基、羧基和C—O—C等是与Pb2+发生了作用的基团,而其中蛋白质的作用不明显.     

丝瓜络固定颤藻吸附Pb2+的动力学及机理

选取丝瓜络固定颤藻冻干灭活（Freeze-drying-inactivated Oscillatoria lutea Immobilized,FI）和干热灭活（Hot-air-inactivated Oscillatoria lutea Immobilized,HI）为吸附剂,以游离冻干灭活（Freeze-drying-inactivated Oscillatoria lutea Free,FF）和游离干热灭活颤藻（Hot-air-inactivated Oscillatoria lutea Free,HF）作对照,考察pH值、时间、Pb²⁺初始浓度和共存离子对吸附剂吸附溶液中Pb²⁺的影响及机制.结果表明,FI吸附效果优于HI及对照.pH值、时间、Pb²⁺初始浓度和共存离子对FI吸附性能的影响与对HI及对照的影响变化趋势一致;FI和HI吸附容量依赖pH值而变化,当pH值为5时,达到峰值;Pb²⁺初始浓度增加,吸附容量也随着增加,吸附平衡浓度分别为80和60mg/L;吸附平衡时间分别为90和60min;共存离子抑制吸附剂对Pb²⁺吸附,抑制强弱顺序为：Ca²⁺>Mg²⁺>K⁺>Na⁺.4种吸附剂对Pb²⁺的吸附符合准二级动力学方程,吸附过程主要受化学吸附速率影响.FI和FF吸附过程拟合适合Langmuir模型和Freundlich模型,而HI对Pb²⁺的吸附过程符合Langmuir模型,HF对Pb²⁺的吸附过程符合Freundlich模型.傅里叶红外光谱（FTIR）阐释了FI吸附Pb²⁺的主要官能团为氨基和羧基,吸附过程中发生了离子交换、静电吸引和络合作用.循环吸附实验显示了FI在工业处理Pb²⁺中具有很大应用潜力.     

Zn2+和Mn2+处理水钠锰矿后对Pb2+吸附量的影响

分别采用Zn2+和Mn2+处理锰平均氧化度较高的水钠锰矿,对比研究了经不同浓度的Zn2+和Mn2+处理后矿物的锰平均氧化度、d110面网间距、对Pb2+的最大吸附量以及吸附过程中Zn2+和Mn2+的最大释放量等的变化.同时,通过Zn2+和Mn2+与水钠锰矿表面反应行为的不同,进一步明确矿物结构中的八面体空穴数量与重金属吸附量的关系.研究结果表明,水钠锰矿经Zn2+和Mn2+分别处理后,矿物类型未改变,并具有相似的晶体形貌.Zn2+溶液处理水钠锰矿时,随着Zn2+浓度的增大,水钠锰矿的锰平均氧化度和d110面网间距不变,说明结构中空穴数量未改变,Zn2+通过占据部分吸附点位,导致其对Pb2+的最大吸附量从3190 mmol·kg-1减少为2030 mmol·kg-1.而Mn2+溶液处理水钠锰矿时,大多数Mn2+被氧化为Mn3+,这些Mn3+部分位于八面体空穴上下方的吸附位点,部分进入八面体空穴中.随着加入的Mn2+浓度增大,Mn2+被氧化为Mn3+而进入八面体空穴的数量增多,锰平均氧化度减小,d110面网间距从0.14160 nm增大至0.14196 nm,说明结构中空穴数量减少,对Pb2+的最大吸附量从3190 mmol·kg-1减少至1332 mmol·kg-1.对比研究结果表明,水钠锰矿结构中的八面体空穴数量对Pb2+的吸附量的大小起着非常重要的作用.