活性污泥吸附铀的性能及机理研究

通过静态吸附试验考察了溶液pH值、温度、铀的初始质量浓度及活性污泥投加量等因素对活性污泥吸附处理含铀废水的影响,研究了其吸附过程的热力学、动力学及吸附平衡模式,探讨了活性污泥吸附铀的反应机理.结果表明,活性污泥吸附低浓度铀的最佳条件为: pH值3～4,活性污泥投加量8 g/L,温度10～60 ℃.活性污泥吸附铀的动力学过程可分为3个阶段: 初始阶段(t≤30 min)、过渡阶段(30 min相似文献   

相山铀尾矿库周边不同水体中铀分布规律及健康风险评价

选取相山某铀尾矿库周边不同水体作为研究对象,通过现场和室内检测,分析周边水体中铀的分布规律、铀质量浓度与水化学参数间的关系,并进行放射性健康风险评价。结果表明,研究区周边水体中铀质量浓度空间分布不均匀,除点P-1铀质量浓度超出国家标准GB 23727—2009《铀矿冶辐射防护和环境保护规定》规定值外,其他样品中铀质量浓度均符合标准;不同水体中铀质量浓度差别较大,地下水中铀质量浓度分布较均匀,排放水分布不均匀,地表水介于两者之间。同时,对水温、pH、电导率等参数进行现场测定,得出水体中铀质量浓度与pH值、电导率存在正相关关系,铀和pH值、电导率间的皮尔逊系数分别为0. 803 6和0. 549 8,表明pH值和电导率是影响水体中铀富集的重要因素。健康风险评价表明,通过饮用水途径铀所致的健康危害风险度均未超过国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受限值和瑞典环境保护署、荷兰建设和环境署推荐值,表明在研究区饮用水(地表水和地下水)中检测出的铀可能不会对人体健康产生风险。     

L-谷氨酸功能化氧化石墨烯制备及其对铀的吸附研究

为探讨改性氧化石墨烯(GO)的性质特征对其吸附放射性重金属铀的影响,将L-谷氨酸(L-Glu)与氧化石墨烯发生亲核反应,从而制得L-谷氨酸功能化的氧化石墨烯(L-Glu/GO)。通过静态吸附试验,考察了p H值、投加量、反应时间、温度与铀初始质量浓度等因素对L-谷氨酸功能化氧化石墨烯吸附铀效果的影响,并采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)对吸附剂的结构和形貌进行了表征,分析其吸附机理。结果表明,铀初始质量浓度为10mg/L,p H=4,投加量为0. 2 g/L时吸附效果最佳,吸附平衡时间为40 min,温度对吸附效果影响不大。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附方程,铀初始质量浓度为70 mg/L,30℃时最大吸附容量为309. 36 mg/g。L-Glu/GO的表征结果表明,L-谷氨酸上的氨基进攻GO上的环氧基团并与C发生了亲核取代反应,为GO引入了含氮基团,实现了GO的功能化。相比GO,L-Glu/GO的晶体结构发生了较大改变,L-Glu/GO吸附U(VI)后表面更光滑。     

重金属在氧化沟式污水处理工艺中的迁移转化

对焦作市污水处理厂各操作单元的污水和污泥进行了24 h连续采样,并测定了重金属元素镉、铬、砷、铅、镍、铜、锌、锰的含量、形态及去除率。结果表明,污水处理厂进水中各重金属元素总量的差别很大,其中镉质量浓度最低,锌质量浓度最高;二沉池出水中铅质量浓度最低,锌质量浓度最高。污水处理厂进水和二沉池出水中各重金属元素总量随时间变化有所波动,日变异系数在11.4%~88.9%。二沉池出水满足GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》对重金属质量浓度的要求。该厂污水处理工艺对于各重金属元素总量的去除率在25.4%~99.5%,其中锰、砷和镍的去除率较低(40%),铅、镉、铬去除率较高(90%)。现有污水处理工艺去除的主要是以颗粒态形式存在的重金属元素,去除过程主要发生在二级处理工段,现有工艺对除铜以外的溶解态重金属没有明显的去除效果。与进水相比,二沉池出水中各重金属元素溶解态占总量的比例均有不同程度的提高。沉砂池污泥中各重金属元素质量比在(0.88±1.08)~(867.7±321.8)mg/kg,压滤污泥中各元素质量比在(2.98±2.15)~(2587±225.3)mg/kg。与沉砂池污泥相比,压滤污泥中各元素质量比更稳定。压滤污泥中重金属质量比均满足国家标准(GB 18918—2002)规定的污泥农用(碱性土壤)限值要求。     

Co在某极低放废物填埋场土壤中的迁移行为初步研究

选择某拟建填埋场土壤为研究对象,研究Co在土壤中的静态分配试验和动态迁移,以评价场址的安全性。结果表明:初始质量浓度为5 mg/L时,Co的Kd值为753 mL/g,土壤对Co的吸附模式符合Freundlich模式;核素初始质量浓度的升高导致静态试验Kd值增大;静态试验与动态试验的相互印证说明,可以通过动态试验较好地预测核素在极低放填埋场中的迁移速度;Co在该土壤中的迁移速度小于0.24 m/a,Co在进入地表水前已经衰变至非常低的水平,不会对生物圈造成污染。     

重金属铜离子在分层土壤中的迁移机制

以重金属铜离子为研究对象,设计了包含黏土防护层、壤土运移层、竹炭(碳粉)净化层组成的复杂室内大土柱(直径Φ=280 mm)模型。在重金属铜离子运移试验研究的基础上,着重分析了铜离子在具有复杂分层结构土柱模型中的迁移规律。结果表明,黏土对铜离子的吸附阻滞作用显著高于壤土,阻滞效率在91%左右。经黏土阻滞后,碳粉净化层与壤土层自净效率约占7.5%,显著降低了模型出口铜离子残余量(可降至总量的0.45%)。对设计研究模型,试验结果充分体现出黏土吸附阻滞作用为主、碳粉净化作用为辅的显著特性。因此,如将此理念推广至地下水环境保护实践,则可简称之为"以防为主,以治为辅"的地下水环境保护理念。     

铀尾矿充填体氡析出规律理论研究

堆浸铀尾矿用作地下充填法采场的充填料是处理铀尾矿的一种方法。将铀尾矿作为充填料时,其内残留的镭衰变产生的氡气会从其表面析出,污染井下作业环境。基于氡在介质中纯扩散的理论,研究了在尾矿介质孔隙率为0.3、铀尾矿中镭活度浓度为3 400 Bq/kg、干燥时铀尾矿的射气系数为0.1、铀尾矿的密度为2.5×103kg/m3的条件下,含水饱和度、孔隙率、覆盖层厚度等物理参数对铀尾矿充填体氡析出的影响规律。结果表明:无覆盖层时,含水饱和度在0~0.25的范围内,随含水饱和度增加,铀尾矿介质表面氡析出率先增加后减小,含水饱和度从0增加到0.12时,铀尾矿介质表面氡析出率从5 Bq/(m2·s)增加到11 Bq/(m2·s),含水饱和度从0.12增加到0.25时,铀尾矿介质表面氡析出率从11 Bq/(m2·s)减小到10.5 Bq/(m2·s);有覆盖层时,铀尾矿介质厚度为3 m,添加孔隙率为0.05的覆盖层,当覆盖层厚度从0增加到0.1 m时,介质表面氡析出率减小67.5%,当覆盖层厚度增加到0.5 m时,介质表面氡析出率减小91.8%。     

黑麦草对铀胁迫的生理响应及其积累特征研究

针对铀矿冶地域周边低放土壤的植物修复问题,采用盆栽试验,研究了黑麦草在不同质量比(0、1 mg/kg、5 mg/kg、20 mg/kg)铀胁迫下的生长响应、抗氧化体系酶活性的变化及对铀的积累特征。结果表明,低质量比(土壤铀质量比为1 mg/kg)铀胁迫下,黑麦草叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素质量比增加,但随土壤中铀质量比增加,植物光合色素质量比逐渐下降。当土壤铀质量比为1 mg/kg时,黑麦草茎叶和根部的可溶性蛋白质质量比均较对照组略有增加,随土壤铀质量比增加,当土壤铀质量比为5 mg/kg和20 mg/kg时,黑麦草茎叶和根部的可溶性蛋白质质量比均呈降低趋势,且均低于对照组。铀胁迫诱导植物体内丙二醛(MDA)质量比呈明显升高的趋势。当土壤铀质量比低于5 mg/kg时,铀胁迫茎叶和根部的抗氧化体系酶(过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT))活性提高,当土壤铀质量比为20 mg/kg时,黑麦草茎叶和根部的POD、SOD、CAT活性大幅降低。黑麦草对铀的富集量随铀质量比增加而增加,土壤铀质量比为20 mg/kg时,黑麦草对铀的生物富集量达到最大值,其中,地上部铀质量比为70.94 mg/kg,根部铀质量比为338.37 mg/kg。铀质量比在黑麦草体内分布为地上部小于根部。     

老冲积黄壤各粒径组分对镉与硒竞争吸附特性的研究

为了研究区域土壤中硒的环境改良及镉-硒复合污染的治理效果,采用批量吸附法进行了黄壤原土和去除土壤组分(有机质、游离氧化铁)原土的各粒径微团聚体,以及Cd2+-SeO_3~(2-)共存下黄壤原土及去除组分(有机质、游离氧化铁)原土吸附SeO_3~(2-)的热力学试验。结果表明:1)黄壤原土及各粒径的微团聚与黄壤去除各组分(有机质、游离氧化铁)原土及各粒径微团聚体的SeO_3~(2-)吸附量具有相同的分布趋势,吸附量从大到小依次为0.002 mm、0.002~0.053 mm、原土、0.25~2 mm、0.053~0.25 mm,土壤在去除有机质、游离氧化铁后吸附量减小,吸附量从大到小依次为原土、去除有机质土、去游离氧化铁土,其结果用Langmuir方程拟合最好;2)镉的存在明显抑制了原土对SeO_3~(2-)的吸附,在不同添加顺序下SeO_3~(2-)吸附量从大到小为共同加入、先镉后硒,土壤组分对不同添加顺序下SeO_3~(2-)的吸附没有明显影响,在SeO_3~(2-)初始质量浓度为200μg/L时,随Cd2+质量浓度增加,SeO_3~(2-)吸附量先下降,后略有上升,Freundlich方程对以上结果拟合效果较好;3)土壤吸附SeO_3~(2-)反应是自发放热反应,SeO_3~(2-)在Cd2+的影响下从溶液聚集到土壤表面过程中生成的分子种类和数量减少,Cd2+通过影响土壤表面性质进而影响SeO_3~(2-)的吸附,且土壤游离氧化铁比有机质对SeO_3~(2-)有更强的亲和力。     

城市污水处理中典型重金属离子去除与迁移规律研究

为了揭示典型重金属离子在污水处理过程中的去除与迁移规律,以某城市污水厂二级处理流程为对象,进行了各处理单元出水和沉泥的定期采样,分析了水相和泥相中6种重金属离子的含量.结果表明,以生活污水为主的城市污水受重金属离子污染不严重,且二级处理工艺能很好地去除水中的Cu、Hg和As,去除率分别为77.1%、85.8%和97.0%,而对Mn、Zn和Cr的去除率相对偏低,分别为40.0%、33.3%和30.8%.在污水处理过程中,多数金属离子有逐渐从水相迁移到泥相的趋势.通过离心分离法对水中的金属离子按溶解态和颗粒态进行了分类,发现各种金属离子在生物处理单元中有从溶解态转化为颗粒态的趋势,但在二沉池中某些金属离子又有从颗粒态转化为溶解态的现象.污水处理厂出水中Cu、Hg、As主要以颗粒态为主,而Mn、Zn、Cr主要以溶解态为主.颗粒态金属的溶出可能是这3种金属离子去除率较低的原因.     

双组分重金属在分层土壤中的迁移研究

尾矿库用来堆积矿产资源开采过程中产生的矿物废料,其重金属种类多,含量高,储存量大,影响范围广。尾矿长期堆放严重污染库区水生态环境,是目前重金属污染的主要来源之一。以德兴铜矿5号尾矿库为背景,建立了简化的分层土柱模型,研究双组分重金属离子在成层土壤中的运移规律。选择常见的铜、铁离子为污染物,通过测定不同深度处渗滤液中金属离子质量浓度,观测其在分层土柱中的迁移情况。结果表明:土柱中同一深度铜、铁离子质量浓度随时间延长而升高,初始阶段增速较大后逐渐降低;在垂向上,距离污染源越远离子质量浓度越低,且这种关系能用对数函数描述。黏土层对金属离子的迁移能起到有效的阻滞作用,试验结束时对铜、铁离子的阻滞净化效率分别可达88.98%、93.04%,但长期的渗透作用终会使污染物穿透黏土层,并更快地向下发展。双组分重金属离子共存时,迁移过程中金属离子之间会相互影响,与单个铜离子的运移对比,铁离子的加入使渗滤液中铜离子的质量浓度升高,且随着试验进行铜离子质量浓度升高幅度越来越大。铁离子的加入使30 cm深处渗滤液在第7 d时铜离子质量浓度增加了1.13%,第70 d时增大幅度达到8.62%。尝试性提出了防渗层阻滞净化效率的估算方法,反映防渗层工作状态及估计其有效使用时间,为尾矿库重金属污染预防和治理提供参考。     

煤基胶体特征及其在多孔介质中的运移行为

采集了长焰煤粉并提取其中的胶体,用激光粒度仪、红外光谱仪、扫描电镜和Zeta电位仪对煤基胶体的特征进行了定性和定量表征,研究了煤基胶体在石英砂的多孔介质柱中的运移特征及p H值、阳离子等环境因子的影响。结果表明,该方法提取煤基胶体的实测粒径与理论计算粒径基本吻合,煤基胶体表面具有丰富的褶皱和极其丰富的孔隙结构并呈片状,煤基胶体的化学组成以芳香烃为主,在试验范围内,煤基胶体的Zeta电位在-34.0~-21.2 e V,随p H值升高而下降。溶液p H=7时,煤基胶体在多孔介质中的运移能力最强,c/c0为0.664,增加p H值或降低p H值,运移能力下降。Ca离子对煤基在多孔介质中的运移具有明显的抑制作用,当离子强度IS(Ca Cl2)由0.001 mmol/L增加到0.1 mmol/L时,胶体悬液c/c0从0.569降至0.129。     

As(Ⅲ)和As(Ⅴ)在骨炭中迁移行为的对流扩散模型研究

采用一维对流扩散模型对比分析了As(III)和As(V)在骨炭中的迁移行为,并开展解吸试验。结果表明,1)Langmuir等温吸附模型能够很好地描述批试验吸附数据,As(III)和As(V)的最大吸附量(qmax)分别为0.827 mg/g和0.337 mg/g。2)骨炭对As(III)和As(V)的滞留能力随循环次数增加而降低,用对流扩散模型拟合试验数据获得的滞留因子表明As(V)的滞留能力是As(III)的1.38~2.20倍。3)共存阳离子在骨炭表面能够形成包覆层,从而增强了骨炭对As(III)和As(V)的滞留能力,其中Mn2+强于Al3+;共存阴离子会降低As(III)和As(V)的滞留能力,其SiO2-3和PO3-4分别对As(III)和As(V)影响最强。4)0.1 mol/L的NaOH解吸能力要强于蒸馏水,As(V)的解吸程度高于As(III),3次累计解吸平均值分别为0.59和0.41。     

体积含水率对铀尾矿氡析出率影响的试验研究

选取我国南方某铀尾矿库的自然尾矿样品,分析了其粒径分布和主要化学成分,设计并制作了测定铀尾矿氡析出率的室内试验装置,采用RAD7氡检测仪测定氡浓度,SM200水分仪测定铀尾矿的体积含水率,并阐述了试验步骤。采用对照试验的方法研究了体积含水率对铀尾矿氡析出率的影响规律。结果表明,随着体积含水率的增加,氡的析出率先上升,当铀尾矿体积含水率达到10%~12%时,氡析出率最高;之后,氡析出率随着铀尾矿体积含水率增加而下降。     

凤眼莲、大薸对铀胁迫的生理生化响应

为探讨凤眼莲和大薸在铀胁迫下的生理生化响应,通过Hoagland水培试验,研究了不同铀质量浓度处理对凤眼莲和大薸的光合色素质量比、抗氧化酶(SOD、CAT、POD)活性、丙二醛(MDA)含量、游离脯氨酸质量比的影响,以及凤眼莲和大薸对铀的富集能力。结果表明:随铀处理质量浓度增大,凤眼莲和大薸体内铀质量比增加,在50 mg/L铀胁迫下,两者体内铀的质量比达1 550.2 mg/kg和963.0mg/kg;在铀的质量浓度为0.1 mg/L时,凤眼莲和大薸的光合色素质量比无显著变化(p>0.05),随着铀质量浓度的增大,光合色素质量比持续降低;在铀的质量浓度为0.1~1 mg/L时,抗氧化酶系统在凤眼莲和大薸缓解较低质量浓度铀胁迫所引起的膜脂过氧化中发挥了重要作用;凤眼莲对铀的耐受能力要强于大薸;高质量浓度(20 mg/L和50 mg/L)铀处理下,凤眼莲和大薸抗氧化酶活性受到抑制;作为渗透调节物质,二者游离脯氨酸质量比均高于对照。     

U(Ⅵ)在天然黏土介质中的分配系数及其影响因素研究

采用静态吸附法测定了铀(U)在黏土中的分配系数,并考察了固液比、pH值、U(Ⅵ)质量浓度和吸附时间等因素对分配系数的影响,分析了其吸附过程中的热力学和动力学,通过红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)探讨了相关吸附机理。结果表明,吸附在120 min时基本达到平衡,在pH=6时吸附效果最好,铀在黏土中的分配系数达到4.9×104mL/g,且黏土对铀的吸附过程符合Freundlich、Langmuir等温模型,准二级吸附动力学方程能很好地描述黏土对铀的吸附规律(R20.993)。铀的吸附分配系数随固液比增大先增大后减小。     

成层土壤中氨氮入渗迁移试验研究

垃圾填埋场渗滤液是造成土壤和地下水污染的重要来源,其中氨氮含量非常高,是垃圾渗滤液的主要污染物之一.为了寻求垃圾填埋场防渗与污染控制设计的理论依据,把握氨氮在地基中的迁移机理,将垃圾填埋场渗滤液的运移概化为渗滤液在垂直方向上的不同性质成层土壤中入渗迁移.通过大型土柱室内试验,研究了设有黏土防渗层的饱和-非饱和成层土壤中氨氮入渗迁移规律.提出了氨氮在黏土防渗层及非饱和黏土层中的吸附特性及在迁移过程中发生的三氮转化反应规律.氨氮质量浓度随土柱深度的增加而逐渐减少.在还原环境中,氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐的比例很小,硝化细菌活动性不强.总结了影响氨氮迁移和转换的影响因素,土壤的性质(成分)对氨氮的吸附作用影响最显著.     

铀胁迫对香根草生理生化指标的影响

采用水培方式研究了不同质量浓度(0、0.1 mg/L、1 mg/L、5mg/L、10 mg/L、20 mg/L)铀胁迫下香根草光合色素质量比、可溶性蛋白质质量比、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT)活性、非酶物质(非蛋白巯基NPT、谷胱甘肽GSH和植物络合素PCs)含量的变化.结果表明,铀质量浓度为0.1 mg/L和1 mg/L时,可促进香根草光合色素和可溶性蛋白质质量比的增加,但随铀质量浓度增加,光合色素和可溶性蛋白质质量比逐渐下降.铀胁迫诱导香根草体内MDA含量、POD活性和CAT活性呈明显升高的趋势,SOD活性则表现为逐渐下降的趋势.不同质量浓度铀胁迫对香根草根部NPT、GSH和PCs含量无明显影响,铀质量浓度为0.1 mg/L时香根草根部NPT、GSH和PCs含量略有增加;随铀胁迫质量浓度增加,叶片内GSH含量逐渐下降,NPT和PCs含量则逐渐升高.     

含水率和粒度分形分布对铀尾矿库覆土层氡析出规律的影响研究

为了探究覆土层含水率和粒度分形分布对氡析出规律的影响,制备不同粒度分维值和含水率的覆土试样进行氡析出试验.根据氡产生的机理,设计一套氡测量装置并用局部静态法以测定相应覆土层表面的氡析出率.采用相关分析方法研究覆土层氡析出规律与含水率和分维值的关系,构建氡析出率与含水率和分维值之间的分段线性函数.结果表明:在相同含水率、不同粒度分形分布时,氡析出率随分维值增大而减小,并且当分维值增加到一定值时,氡析出率开始趋于稳定;在相同粒度分形分布、不同含水率时,氡析出率先是随着含水率增大而增大,但是当含水率增加到一定值时,氡析出率却开始减小.氡析出率会受到含水率和粒度分形分布的综合影响.     

川西平原水稻土中SMX迁移行为的影响因素研究

磺胺甲噁唑(Sulfamethoxazole,SMX)这类有机污染物(Organic Contaminants,OCs)可以通过多种途径进入农田生态系统,对人类健康和生态环境构成危害。采用批量平衡试验方法,运用高效液相色谱分析技术,研究了不同因素(土壤性质和外在因素)对SMX在水稻土中迁移行为的影响;结合多种方法,掌握SMX在水稻土中的吸附特征,探讨不同因素与SMX行为改变的关系。结果表明:SMX在水稻土中的吸附量与其比表面积呈线性正相关(r=0.996,p0.001);随水稻土粒径减小,SMX的吸附量呈增大趋势,随溶液酸碱度增大,吸附量逐渐减小;pH7的水稻土吸附量较pH7的水稻土高;H/C、O/C、(N+O)/C原子数的比值及O+N+S质量分数较高的水稻土会发生一定变异性;不同形态SMX在水稻土中的吸附能力从大到小依次为阳离子形态、中性分子形态、阴离子形态;不同影响因素在一定程度上控制了农田土壤中SMX的环境地球化学行为。