铜酞菁颜料废水处理试验研究

通过试验研究 ,提出了一种物化—生化法处理铜酞菁颜料废水的新工艺。该工艺研究了铜氨络离子、PH值、水温、SO42 - 、生化条件等因素对Cu2 +和NH3 N去除效果的影响。     

高效重金属捕集剂EDTC的结构表征及对酸性络合铜的去除特性研究

以乙二胺和二硫化碳为反应物,无水乙醇和去离子水的混合溶液为溶剂,制备了一种巯基类重金属捕集剂N,N-双(二硫代羧基)乙二胺(EDTC),采用紫外光谱、红外光谱和元素分析对其结构进行表征,重点研究了其对EDTA络合铜、柠檬酸络合铜和酒石酸铜3种酸性模拟络合铜的去除性能及螯合沉淀物的溶出特性,并探讨了EDTC脱除络合铜的机理.研究结果表明,处理50 mg·L-1的含铜废水,p H值范围为3~9,EDTC投加量为mEDTC/mCu=8(质量比),反应时间3 min,PAM投加量为1 mg·L-1,此时出水Cu2+浓度均低于0.25 mg·L-1,去除率达到99.5%以上.螯合沉淀物在弱酸性和弱碱性条件下很稳定,不易产生二次污染.红外光谱图分析结果表明,EDTC与Cu会发生螯合反应,即EDTC直接脱出络合铜中Cu2+,并与Cu2+生成难溶的螯合产物EDTC-Cu,进而有效地去除废水中Cu.     

不同EPS组成生物膜对Cu2+吸附的研究

采用自行设计的反应器,通过调节培养液的配比对载体进行挂膜,得到蛋白质和多糖含量比分别为7:1、5:1和10:1的3种生物膜作为吸附剂,用其对Cu2+进行吸附试验,同时对吸附机理进行探讨.结果表明,培养8d后,生物膜可挂膜成熟,在C/N=12时,生物膜上的菌落数较C/N=4和C/N=37条件下多.PN/PS值越小,生物膜对铜的吸附量越高,EPS3对Cu2+的吸附量分别高出EPS1 7.37 %, EPS2 7.62%.在生物膜吸附Cu2+后,溶液中Ca2+、Mg2+、K+含量明显升高,表明离子交换对生物膜吸附Cu2+起主要作用,且Cu2+更易与Ca2+和Mg2+产生离子交换作用.当KNO3浓度在0.1~0.6mol/L之间,随着离子强度的增加,生物膜吸附Cu2+的量迅速减少,当KNO3浓度大于0.6mol/L时,生物膜对Cu2+吸附量的变化趋于平缓,说明生物膜对Cu2+的吸附同时包括离子交换吸附和化学吸附.     

离子交换树脂吸附黄连素废水中铜离子的研究

以Cu ²⁺-黄连素混合体系的含铜制药废水为研究对象,考察3种离子交换树脂(D152、D113和D401)对含铜废水中Cu ²⁺和黄连素的吸附性能并对树脂进行了筛选,对D401树脂进行了吸附动力学和吸附热力学拟合分析,同时考察该树脂在黄连素竞争吸附影响下对Cu ²⁺的去除效果。最后,在静态试验基础上开展了动态试验,考察D401树脂柱在3种流速〔1、2和5 BV(柱体积)/h〕下,进样量为1~20 BV时出水的Cu ²⁺和黄连素浓度。结果表明:D401树脂的比吸附量随温度升高而增加,随树脂投加量的增加而降低;该树脂在较宽的pH范围内对Cu ²⁺具有很好的选择吸附性,pH为5.0是最佳吸附条件,此时比吸附量可达39.87 mg/g。吸附过程可以通过Langmuir吸附等温线和伪二级动力学模型进行描述。动态试验中,树脂柱在1 BV/h的流速下,对Cu ²⁺有较好的去除效果;在3种流速条件下,对黄连素的吸附率均较低,进一步验证了该型树脂对Cu ²⁺具有很好的选择吸附性。     

铅和铜离子在纳米羟基磷灰石上的竞争吸附动力学研究

通过吸附动力学试验研究了Pb2+和Cu2+在纳米羟基磷灰石(Nano-HAP)上的竞争吸附动力学过程,比较了吸附前后Nano-HAP的Zeta电位以及X射线衍射图谱等,对Pb2+和Cu2+在Nano-HAP上的竞争吸附机制进行了探讨.结果表明,单一铅、铜离子存在时,Pb2+较Cu2+在Nano-HAP上的吸附量要高;当铅、铜这2种离子共存时,Pb2+和Cu2+在Nano-HAP表面发生竞争吸附,铜的吸附量增加,而铅的吸附量下降.结合X射线衍射图谱和动力学反应中Ca2+的溶出量,推测出Cu2+在Nano-HAP上的吸附以静电吸附和表面络合为主,而Pb2+在Nano-HAP上的吸附以溶解-沉淀反应为主,Pb2+、Cu2+在Nano-HAP上的吸附量与Ca2+的溶出量线性关系显著(R2为0.861～0.954).分别用一级、二级动力学方程、抛物线方程、Elovich方程、双常数方程和LJ方程对Pb2+和Cu2+在Nano-HAP上的吸附动力学过程进行了拟合,其中二级动力学方程和双常数方程拟合结果较好,说明Pb2+和Cu2+在Nano-HAP表面的动力学吸附反应是一个化学反应和物理吸附均占一定比例的复杂的吸附过程.     

城市土壤铜有效性提取方法的比较

以自制的不同Cu污染程度的2种土壤A和B为研究对象,通过添加不同量供试改良材料绿化植物废弃物和草炭模拟城市土壤改良,研究了Tessier连续提取法、碳酸氢铵-二乙三胺五乙酸(AB-DTPA)浸提法和氯化钙-三乙醇胺-二乙三胺五乙酸浸提法(DTPA)对不同处理有效Cu的提取效果。结果表明,改良材料及改良材料添加量相同时,AB-DTPA和DTPA浸提法对污染程度低的土壤A中铜提取率高于铜污染程度高的土壤B;AB-DTPA和DTPA浸提法提取的Cu与Tessier法测得的土壤易被生物利用态Cu(交换态Cu+碳酸盐结合态Cu或交换态Cu+碳酸盐结合态Cu+铁锰氧化物结合态Cu)和可被生物利用态Cu(交换态Cu+碳酸盐结合态Cu+铁锰氧化物结合态Cu+有机结合态Cu)呈极显著正相关关系;AB-DTPA浸提法铜提取能力高于DTPA浸提法,AB-DTPA浸提法是一种更能评价城市土壤Cu潜在危害的方法。     

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、1000mg/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NH4+-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.     

单一和复合溶液中Cu~(2+)对三种土壤SeO_3~(2-)吸附的影响

采用批量吸附实验,研究了塿土、黑土和红壤对单一Se O2-3及其与Cu2+共存条件下的吸附特征,并分析了Cu2+添加顺序对3种土壤Se O2-3吸附的影响,旨在为揭示土壤中铜硒复合污染中金属的迁移转化提供依据.结果表明,塿土、黑土和红壤对单一及Cu2+-Se O2-3复合溶液中Se O2-3的吸附是一个先快后慢的过程,24 h基本达到吸附平衡,且其对单一及复合溶液中Se O2-3的吸附均符合二级动力学方程(R20.994),说明化学吸附是主要限速步骤.3种土壤对单一Se O2-3的吸附符合Langmuir方程(R20.937),而先铜后硒、铜硒共同吸附处理Se O2-3的吸附却符合Freundlich方程(R20.928),表明加入Cu2+后,土壤对Se O2-3的吸附由单分子层化学吸附转变为多分子层表面吸附.当Se O2-3浓度为50μg·L-1时,Cu2+对塿土Se O2-3吸附无显著影响,而黑土和红壤的Se O2-3吸附却随Cu2+浓度的升高而降低;且Cu2+的添加顺序对3种土壤Se O2-3吸附无显著影响.当Se O2-3浓度为200μg·L-1时,塿土对Se O2-3的吸附随Cu2+浓度的升高而下降,黑土和红壤Se O2-3吸附量则呈先降低后略微升高的趋势,且当Cu2+浓度为160 mg·L-1时,其添加顺序对3种土壤Se O2-3吸附达到显著影响(p0.05).总之,在单一及复合溶液中土壤对Se O2-3的吸附随土壤类型而异,Cu2+的添加抑制了3种土壤对Se O2-3的吸附,且Cu2+添加顺序对Se O2-3吸附的影响与铜、硒离子浓度有关.     

水环境中Cu2+检测和处理研究进展

铜离子(Cu2+)对水产动物及水环境有较大的危害性,国内外学者对Cu2+的检测和处理技术进行了广泛的研究.在此按其测定精度介绍了水体中Cu2+的测定方法,概述了水体中Cu污染的处理方法,对Cu2+测定和处理方法发展方向作出展望,以期为Cu2+的深入研究提供参考.     

利用微生物燃料电池回收含铜废水中的铜

微生物燃料电池(MFC)是一种利用微生物新陈代谢作用将化学能转化为电能的装置。实验以石墨为电极材料,有机废水为阳极底物,以厌氧活性污泥为厌氧菌种,含铜废水为阴极液,构建了双室MFC反应器。研究了利用双室MFC产电的同时从含铜废水中回收单质铜的可行性,结果表明:连续流MFC最大电流密度可达0.63 mA/m2,产电性能略好于间歇流MFC。加入磷酸盐缓冲溶液的连续流MFC,其最大电流密度可达4.44 mA/m2,是加入磷酸盐缓冲溶液的间歇流MFC的7.05倍,是未加入磷酸盐缓冲溶液的连续流MFC的1.92倍。间歇流MFC阴极石墨棒上的沉积物为Cu2O,连续流MFC阴极石墨棒上的沉积物为Cu和Cu2O的混合物。MFC对含铜废水中Cu2+去除率均可达80%左右,尤其是连续流MFC,对Cu2+去除率可达99%以上。     

海州香薷根细胞壁对铜的吸附固定机制研究

海州香薷是铜耐性植物,细胞壁是其吸收积累铜的重要场所.本文利用细胞壁化学改性结合吸附动力学试验和红外光谱学研究了海州香薷根细胞壁及其组分对Cu2+的吸附动力学特征,以及它们吸附固定Cu2+的功能基团.吸附动力学试验表明,海州香薷根细胞壁对Cu2+吸附300 min后,吸附量已接近饱和水平,达到最大吸附量的90%左右;500 min时达到吸附饱和,饱和吸附量为5.85 mg·g-1.当细胞壁进行化学改性后,如氨水处理细胞壁使果胶变成低酯化的酰胺类果胶或者去除细胞壁中的纤维素,根细胞壁对铜的吸附量会显著降低.果胶和纤维素分别吸附了19.85%和25.48%的Cu2+,是细胞壁吸附固定Cu2+的两大主要组分.红外光谱研究也表明,在海州香薷根细胞壁吸附Cu2+的过程中,羟基、羧基和氨基是Cu2+的主要结合位点.其中,果胶为Cu2+的结合提供了羟基官能团,纤维素和半纤维素为Cu2+的结合提供了羧基官能团,而细胞壁蛋白提供了氨基官能团等结合位点.由此可见,根细胞壁及其各个组分对Cu2+具有较高的吸附固定能力,是海州香薷根系Cu耐性的重要机制.     

纳米TiO_2/Nafion修饰金电极溶出伏安法测量痕量铜

利用纳米二氧化钛(nano-TiO2)的结构特性,采用滴涂法制备了一种nano-TiO2/Nafion修饰金电极,采用差分脉冲溶出伏安法实现了水样中痕量铜的检测。详细研究了Cu2+在nano-TiO2/Nafion修饰金电极上的电化学响应行为,并讨论了nano-TiO2/Nafion膜的厚度、溶液pH值、富集电位、富集时间等对Cu2+溶出峰电流的影响。实验结果表明:在pH=2.0硝酸溶液中,-0.5 V恒电位搅拌富集240 s,静置10 s后阳极化扫描,Cu2+在0.25 V左右出现阳极溶出峰。相比于裸金电极,该峰电流大大提高,表明nano-TiO2对Cu2+的溶出具有一定的增敏作用。在最优化实验条件下,10~900 nmol/L范围内,Cu2+的溶出峰电流与其浓度呈良好的线性关系,检出限可达3.2 nmol/L。该修饰电极具有一定的抗干扰能力,将其应用于国标样品和实际自来水样中Cu2+的检测,结果令人满意。     

氨基修饰介孔分子筛SBA-15吸附水中Cu~(2+)性能研究

以二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷为偶联剂,采用后期修饰方法,制备出氨基修饰SBA-15(SBA代表University of California,Santa Barbara,USA)。利用扫描电镜、傅立叶红外光谱仪、N2吸附-脱附对其结构进行表征。以修饰后的SBA-15为吸附剂,对水中Cu2+的吸附过程进行了动力学与热力学探讨。结果表明:修饰后的SBA-15是一种理想的铜吸附剂,pH值适应范围较宽(3~6),吸附平衡时间较短(120 min),最大吸附量可达37.94 mg/g。修饰后SBA-15对Cu2+吸附动力学符合拟二阶动力学方程,吸附过程可分为三个阶段且不只受内扩散控制。Langmuir吸附模型和Dubinin-Radushkevich(D-R)吸附模型能更好地描述了Cu2+在修饰后SBA-15上的吸附行为,其吸附平均活化能E值分别为-16.44,-17.05,-17.20 kJ/mol,表明该吸附过程为表面络合。热力学参数表明吸附过程是自发、吸热、混乱度增加的过程,升温有利于吸附。     

圩区河道底泥腐殖酸对重金属和抗生素的共吸附

为识别重金属、抗生素与腐殖酸之间的相互作用,提取圩区河道底泥中腐殖酸,以铜(Cu2+")与土霉素(OTC)及诺氟沙星(NOR)作为探针物,研究了腐殖酸在单一Cu2+体系、单一OTC体系、单一NOR体系以及Cu2++ OTC和Cu2+ NOR共存体系下的吸附行为,利用扫描电镜、红外光谱、X射线衍射和BET等方法进行了物相...     

铜离子对双室微生物燃料电池电能输出的影响研究

通过分别或同时向阳极室和阴极室添加Cu2+,借助铜在体系中的分布解析,研究了Cu2+对体系内阻及其分布、电能输出、库仑效率等的影响,以期为微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)处理含铜废水的相关研究提供有益参考.结果表明,阳极添加10 mg·L-1的Cu2+会增大体系阳极反应的活化内阻及总体表观内阻,降低体系的电能输出和库仑效率,而阴极添加500 mg·L-1的Cu2+可显著降低阴极反应的活化内阻及总体表观内阻,提高体系产电效率.铜在体系中分布的研究表明,阳极室Cu2+不会向阴极室迁移扩散;当阴极添加Cu2+时,大部分被还原沉淀,另一部分因浓度梯度透过质子交换膜(proton exchange membrane,PEM)迁移扩散至阳极室(2.8%),影响产电微生物活性及系统的电能输出,仅有少部分Cu2+残留于阴极上清液中.     

铜酞菁颜料废水处理试验研究

通过试验研究,提出了一种物化-生化法处理铜酞菁颜料废水的新工艺.该工艺研究了铜氨络离子、PH值、水温、SO42-、生化条件等因素对Cu2+和NH3-N去除效果的影响.     

零价铁（ZVI）去除Cu2+的特性及机制研究

研究了零价铁去除水溶液中铜离子的影响因素及动力学特性,并利用X射线衍射(XRD)分析对反应机制进行了探讨.结果表明,当溶液中Cu2+的浓度为300 mg/L,零价铁的用量为1 g/L时,Cu2+的去除率99%.Cu2+的去除速度很快,且反应前30min零价铁去除Cu2+的过程可以用一级反应动力学方程模拟.零价铁去除Cu2+的机制主要基于氧化还原反应,Cu2+的还原产物主要为Cu和Cu2O.     

电活性生物膜介导Cu2+生物还原的试验研究

电活性生物膜形成、胞外电子传递机制以及环境效应研究已成为环境领域关注的热点.通过在碳毡上富集形成生物膜,采用电化学方法对生物膜的电活性进行了表征,对电活性生物膜直接介导Cu2+的还原转化进行了初探.利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)对Cu元素的形貌、含量以及价态进行分析,结果表明电活性生物膜能够利用乙酸作为电子供体,Cu2+作为电子受体,将Cu2+还原转化成Cu或Cu+.同时,通过激光共聚焦显微镜(LSCM)观察Cu2+对微生物的影响,结果显示Cu2+对微生物有明显的毒害作用,所以电活性生物膜介导Cu2+的转化只能在较低的铜离子浓度下进行.本研究结果将为电活性生物膜应用于环境中铜离子的固定和回收提供理论依据.     

真菌(Aspergillus sp.)吸附Cu2+的研究

利用真菌Aspergillus sp.制备生物吸附剂,吸附重金属离子铜,实验分析了影响吸附率和吸附量的因素,结果表明,优化条件下,30℃, pH值5.0,起始Cu2+浓度50mg/L,摇床转速150r/min,经1mol/L NaOH预处理的吸附剂用量为5g/L,吸附时间45min,该吸附剂对Cu2+的吸附率达到92.22%.通过细胞显微观察和X-射线光电子能谱技术手段推断该菌细胞壁是Cu2+ 吸附的主要部位.     

SBA-15表面修饰及其对水中Cu~(2+)的吸附行为

以3-氨基丙基三甲氧基硅烷为修饰剂,利用修饰方法,制备出氨基修饰SBA-15,并命名为N-SBA-15。采用XRD、FT-IR、N2吸附-脱附对样品进行表征,批量实验研究吸附剂对水中Cu2+的吸附性能,动力学实验数据采用拟一阶动力学方程、拟二阶动力学方程和内扩散方程进行分析。研究结果表明:N-SBA-15对Cu2+的吸附遵循液膜扩散和颗粒内扩散机理,且整个吸附过程更符合拟二阶动力学方程,45℃时Cu2+的最大吸附量达到0.812 mmol/g。Langmuir等温模型可较好地描述Cu2+在N-SBA-15上的吸附行为。热力学研究表明该吸附过程是一个自发、吸热过程,高温有利于吸附。