秸秆生物质环境材料的制备及对水中多环芳烃的处理性能

300～700℃下热解炭化黄豆、芝麻、玉米秸秆8h,制备了秸秆生物质环境材料,测定了秸秆生物质环境材料的BET比表面积及其对亚甲基蓝和碘的吸附能力.以多环芳烃(PAHs)为目标污染物,探讨了生物质环境材料对水中单一和复合PAHs的吸附性能.结果表明,随热解温度升高,秸秆生物质环境材料比表面积增大,其对亚甲基蓝、碘的吸附...     

表面改性秸秆生物质环境材料对水中PAHs的吸附性能

300~700℃下热解炭化芝麻秸秆8h后,再用H3PO4溶液进行表面改性,制备了芝麻秸秆生物质环境材料.测定了生物质环境材料比表面积及其对亚甲基蓝和碘的吸附能力,并以多环芳烃(PAHs)为目标污染物,探讨了生物质环境材料对水中不同固液比(0.01g/32ml和0.02g/32mL)下单一PAHs菲以及复合PAHs萘、苊、菲的吸附性能.结果表明,随热解温度升高,秸秆生物质环境材料比表面积增大,对碘和亚甲基蓝的吸附能力也增强,700°C时比表面积、碘值和亚甲基蓝吸附值的最大值分别为269.95m2/g、434mg/g和150mg/g.生物质环境材料吸附水中PAHs的能力强,700℃时0.01g材料对32mL水中萘、苊、菲的去除率分别高达94.44%、95.47%和100%,均比相同条件下未经H3PO4改性的秸秆生物质环境材料高.     

3株细菌对土壤中芘和苯并芘的降解及其动力学

研究了3株多环芳烃(PAHs)高效降解菌对土壤中芘和苯并芘(BaP)的降解动态,用Michaelis-Menton和Monod动力学模型对结果进行拟合.结果表明,3株细菌对芘和BaP的降解率有显著性差异.芽孢杆菌(Bacillus sp.SB02)42 d对芘和BaP的降解率均最高.当土壤中芘和BaP的初始浓度为50　mg/kg时,芽孢杆菌(Bacillus sp. SB02)、动胶杆菌(Zoogloea sp. SB09)、黄杆菌(Flavobacterium sp. SB10)42 d对芘的降解率分别为42.69%、32.88%、25.07%, 对BaP的降解率分别为33.04%、25.39％、22.02%.3株细菌对芘和BaP的降解速率也存在显著性差异.芽孢杆菌(Bacillus sp., SB02)最快,1周可降解20.88％芘和12.6%的BaP,动胶杆菌(Zoogloea sp.SB09)次之,黄杆菌(Flavobacterium sp.SB10)降解速率最慢.     

水稻秸秆生物碳对重金属Pb2+的吸附作用及影响因素

以农业废弃物水稻秸秆为原料,采用限氧裂解法制备了不同温度(350、500和700℃)下的秸秆生物碳(RC350、RC500和RC700),研究了生物碳对Pb2+的吸附性能、作用机制及影响因素,为准确预测生物碳还田固碳对土壤中重金属迁移行为的影响提供理论参考.结果表明,生物碳对Pb2+的吸附行为符合准一级动力学方程,Pb2+在RC350、RC500、RC700上的吸附速率分别为0.167h-1、0.154h-1、0.388h-1;其等温吸附曲线符合Langmuir方程,最大吸附量分别为65.3、85.7和76.3mg·g-1,是原秸秆生物质RC100的5～6倍、活性炭AC的2～3倍.生物碳单位面积上的有效吸附点位比AC高约10倍.经酸化去除表面矿物成分后,RC350和RC700对Pb2+的吸附能力急剧下降,其最大吸附量、吸附亲和力与AC相近;红外光谱分析表明,去灰分后生物碳上有机碳官能团并无明显减少,而无机矿物(如SiO2)含量显著降低.生物碳中的有机碳组分和无机矿物组分对其吸附Pb2+均有重要贡献,其中无机矿物组分的吸附量及亲和力均大于有机碳组分.     

垃圾防渗粘性土对多环芳烃菲(PHEs)的吸附作用研究

研究了持久性有机污染物多环芳烃菲(PHEs)在垃圾防渗粘性土中的吸附机理规律及其吸附模型,探讨了pH值及土样颗粒等影响因素对吸附效果的作用机制,提出了垃圾填埋场防渗粘性土的优化设计。结果表明:菲在粘性土中的吸附过程包括4个阶段,达到吸附平衡的时间为9h;吸附等温线符合Freundlich模型,相关系数为0.98,属于非线性等温吸附;菲的水-土分配系数Kd为0.01,有机碳和水之间的分配系数为14.29;当pH值7.42时,土样对菲的吸附量随pH值的增大而迅速增大;pH值7.42的酸性环境中,对菲的吸附量也变大,但是随着酸性的加强,当pH值6.74之后,吸附能力不再有明显变化;菲的最大吸附量与土体的粘粒含量、比表面积呈正比,由大到小顺序为粘性土粉质粘土细砂。     

水稻秸秆阴离子吸附剂的制备及其性能的研究

为了合理利用我国过剩的水稻秸秆,同时解决水体富营养化问题,将水稻秸秆通过化学修饰合成得到阴离子吸附剂,探究其对磷的去除效果.通过测定带电情况、比表面积、扫描电镜、红外光谱,分析该阴离子吸附剂的性能;同时考察了吸附剂投加量、磷酸根溶液初始pH值、温度等因素对吸附效果的影响,并分析了修饰后的水稻秸秆对磷酸根的吸附机理.结果表明:吸附剂投加量为5g/L,pH值为4~10时,对磷酸根的吸附效果最好,去除率达90%以上,而温度对吸附效果影响不大;Langmuir模型适用于修饰后的水稻秸秆对磷酸根的吸附,最大的吸附量达1.96mmol/g.     

一株高效多环芳烃芘降解菌株的筛选鉴定及其特性研究

从天津新港区渤海潮间带筛选出一株以芘为唯一碳源和能源且生长良好的菌株,命名为P2,并对其菌体特征、生长条件及降解效能等进行了系统研究。结果发现该菌株为革兰氏阴性菌,菌株对温度(20～45℃)、pH(5～10)、盐度(0%～3%NaCl)耐受范围较广;对Cr6+、Zn2+、Pb2+、Cu2+、Cd2+5种金属具一定抗性;对5种常见抗生素都较敏感。结合其生理生化特征和16S rDNA序列比对,表明此菌株属于芽胞杆菌属(Bacillussp.)。菌株P2在20d内对芘的降解率高达62%;芘对菌体的谷胱甘肽S-转移酶(GST酶)酶活性有明显的诱导作用,表明GST酶在菌株P2降解芘过程中起着重要的作用。综合菌株P2的生长特性和降解效能,初步认为该菌株较适合用于降解多环芳烃芘的天津新港渤海潮间带原位修复。     

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。     

白腐真菌体对菲和芘的吸附-脱附作用及影响因素

为准确了解生物修复过程中多环芳烃(PAHs)的生物吸附行为,采用化学方法(脱蜡、皂化)分离白腐真菌样品并制得3个组分,探讨了白腐真菌组分的结构特征.同时,用批量平衡法研究了菲和芘在白腐真菌样品上的生物吸附-脱附行为及共存重金属Cu2+对吸附作用的影响,探讨了PAHs生物吸附的作用机制及构-效关系.结果表明,菲和芘在白腐真菌体上的等温吸附-脱附曲线均呈线性(Freundlich,N=1),为可逆吸附过程,其生物吸附机理为PAHs在白腐真菌体上的分配作用;经脱蜡和皂化后,菲在白腐真菌体上的分配系数Kp(F1)分别为Kp(F2)和Kp(F3)的4.5倍和7.5倍,芘的分配系数Kp(F1)则分别为Kp(F2)和Kp(F3)的3.8倍和7.2倍,表明主要分配介质为白腐真菌体上的脂类和聚酯类物质;PAHs的有机碳标化的分配系数Koc值与白腐真菌体的极性指数(O+N)/C呈反比.共存Cu2+离子促进白腐真菌体对菲的生物吸附,随着Cu2+浓度的增加,菲的生物吸附作用逐渐增强;增强吸附机制为Cu2+通过配合作用吸附到白腐真菌体上中和微生物表面的负电荷,降低白腐真菌体表面的亲水性,进而提高其疏水性分配作用;同时,吸附态Cu2+与菲之间形成阳离子-π键等特殊作用,其作用大小随白腐真菌体的极性指数(O+N)/C增大而降低.     

同步荧光法检测芘的微生物降解

采用同步荧光法研究矿物盐介质中溶解态芘的生物降解速率.所建方法对溶解态芘的检测限为0.19ng/mL,相对标准偏差小于1.3%(n=9).在相同的实验条件下,用所建方法考察了3种不同芘的降解菌株对溶解态芘的降解能力.结果表明,该方法最大的特点是在不经萃取的情况下可直接用于溶解态芘的降解过程的检测,所得结果与GC/FID的实验结果一致.与现行的GC法相比较,该方法每一次检测的时间小于1min,仪器及运行成本很低.如果能与现行的研究方法相结合,该方法的建立可为在实验室或现场研究PAHs的生物降解及衰减提供一有力的研究手段.     

以稻草为碳源和生物膜载体去除水中的硝酸盐

采用室内试验装置,研究了以农业废弃物稻草为反硝化碳源和反应介质的生物反应器对于污水中硝酸盐的去除效果及其影响因素.结果表明,以稻草为反硝化碳源和生物膜载体的反应器启动时间短,对污水中硝酸盐氮的去除效果好,且试验过程中未发现亚硝酸盐累积;进水硝酸盐浓度对装置的处理效果有一定影响,浓度过高会导致硝酸盐的去除率下降;装置对进水DO和ｐH变化有一定抗性,DO在1.0～3.5 mg/L,pH在6.5～8.5之间变化时,反应器硝酸盐的去除率变化很小,缓冲能力较强;反应器稳定性强,装置运行84 ｄ后,出水硝酸盐开始升高,硝酸盐去除率逐步降低,但去除率仍在50%以上.     

秸秆离田对土壤Cd生物有效性及水稻Cd积累的影响

通过选取湖南省宁乡市某轻度Cd污染稻田开展连续两季水稻秸秆离田田间试验,研究秸秆离田措施对轻度Cd污染稻田土壤Cd有效性及水稻对Cd吸收累积的影响.结果表明：(1)连续两季秸秆离田有效提高了土壤pH值,降低土壤有机质和根际土壤Cd含量;T1～T4处理使土壤pH值提升0.04～0.58个单位,有机质含量降低了0.68%～25.87%,根际土壤Cd含量降低了3.76%～12.78%.(2)连续两季秸秆离田能降低酸可提取态和可氧化态Cd占比,使残渣态Cd占比上升;同时秸秆离田处理降低了根际土壤Cd的生物有效性,使根际土壤TCLP、 DTPA和CaCl₂提取态Cd含量均显著降低.(3)水稻秸秆离田可显著降低土壤孔隙水中DOC和Cd浓度,连续两季秸秆离田处理下(T1～T4)土壤孔隙水中Cd浓度分别降低了4.54%～40.00%和2.75%～67.34%,说明DOC是影响土壤孔隙水中Cd浓度的关键因素之一.(4)连续两季秸秆离田各处理(T1～T4)降低了水稻各部位对Cd的吸收累积,其中秸秆和根系全部离田处理(T4)下,2020年晚稻和2021年早稻糙米Cd含量分别降低了18....     

磁性PEI功能化秸秆的制备及对Pb (Ⅱ)的吸附

为获得同时具有优良的吸附性能和磁分离特性的生物吸附材料,以汽爆秸秆为基质,采用戊二醛交联剂法制备了磁性聚乙烯亚胺功能化秸秆吸附剂（Fe₃O₄-PEI-RS）,通过SEM、XRD、FTIR、XPS和VSM等手段表征了材料的结构和性质,测定了Pb（Ⅱ）在Fe₃O₄-PEI-RS上的吸附性能,考察了pH、吸附时间、吸附剂投加量、Pb（Ⅱ）初始浓度、温度等因素对吸附的影响.结果表明,Fe₃O₄-PEI-RS对Pb（Ⅱ）的吸附具有强烈的pH依赖性;吸附时间对Pb（Ⅱ）的吸附效率有明显的影响,在180 min时吸附达到平衡,吸附过程符合准二级动力学模型;Langmuir和Freundlich模型都能很好地描述Pb（Ⅱ）在Fe₃O₄-PEI-RS上的吸附行为,20、30和40℃时最大吸附量分别为192.31、200.00和212.77 mg/g;热力学参数△G < 0,而焓变△H>0、△S>0,说明该吸附属于熵增加的自发吸热反应过程,升温有利于吸附.重复试验表明,EDTA作解吸剂,经5次吸附/解吸附循环后吸附剂仍能保持较高的吸附容量.研究显示,所制Fe₃O₄-PEI-RS对Pb（Ⅱ）具有较高的吸附容量,稳定性好、可循环利用,能在磁场下实现快速分离.      

小麦秸秆生物碳质吸附剂从水中吸附硝基苯的机理

在炭化温度为300℃下,以小麦秸秆为材料制备生物碳质吸附剂,采用批量平衡试验,研究了其对水中硝基苯的吸附特性,并从动力学及热力学角度探讨其吸附硝基苯的作用机理.结果表明,硝基苯在生物碳质上的吸附过程符合拉格朗日假二级动力学方程,反应活化能为12.2 kJ/mol;吸附行为可用Freundlich吸附等温方程描述,饱和吸附容量为91.58 mg/g.由吸附热力学方程计算得到的等量吸附焓变(ΔH)<0,吸附自由能变(ΔG)<0,吸附熵变(ΔS)>0,表明生物碳质对硝基苯的吸附为放热和熵减少的自发过程.      

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...     

处理秸秆纤维素乙醇废水的东北土著白腐真菌筛选及特性研究

为了提高秸秆纤维素乙醇废水的处理效果,选择6种东北土著白腐真菌,对2%的秸秆纤维素乙醇废水中木质素进行降解处理.采用正交试验法对筛选出的高效降解菌进行产漆酶培养基的优化.结果表明:6种白腐真菌最高酶活大小顺序为青顶拟多孔菌>血红密孔菌>糙皮侧耳菌>彩绒革盖菌>烟色烟管菌>灵芝;血红密孔菌、糙皮侧耳菌、彩绒革盖菌、青顶拟多孔菌、灵芝、烟色烟管菌在第0天起始质量浓度为640.9~716.6 mg/L,在第14天木质素的质量浓度分别为434.0、411.2、441.8、441.7、533.3、503.5 mg/L,对木质素的去除率分别为37.1%、37.0%、31.8%、31.7%、25.6%、21.4%,并分别在第12、12、4、4、2、6天木质素降解趋于平稳,表明降解效果最好的菌种为血红密孔菌.血红密孔菌产漆酶培养基最优组合方案:最佳碳源为锯末,质量浓度为35 g/L;最佳氮源为蛋白胨,质量浓度为4 g/L;最佳pH为5.极差分析表明,各因素对血红密孔菌产漆酶的影响顺序为碳源>氮源> pH >氮源质量浓度>碳源质量浓度.在最佳培养基条件下,废水中木质素降解率达41.1%.研究显示,血红密孔菌可以作为生物法处理秸秆纤维素乙醇废水的菌种资源,也可为今后的进一步应用研究提供科学依据.      

以稻草和污泥为碳源硫酸盐还原菌处理酸性矿山排水

以污泥为硫酸盐还原菌(SRB)接种菌群,分别添加等量稻草和乙醇,研究了SRB以不同碳源处理酸性矿山排水(pH=2.5)的过程及不同碳源对硫酸盐还原和重金属去除的影响.结果表明,在无外加中和剂的情况下,污泥中的碱性物质可在反应开始的1 d内迅速中和酸性矿山排水的部分酸度,使反应体系pH值从2.5升至5.4～6.3,利于SRB的生长.污泥中含少量易被微生物分解的有机物,体系中仅含污泥时,SO24-还原率最低(65.9%).添加稻草可促进SO24-还原(79.2%),因为污泥中的水解菌加速稻草分解,为SRB提供相对充足的碳源.添加乙醇为对照试验的体系中SO24-还原率最高(97.9%).含污泥的反应体系Cu2+去除率均高于99%,SRB驯化前Cu2+的去除主要归因于污泥的吸附作用.以稻草和污泥为碳源可实现低成本酸性矿山排水处理,对矿山环境的原位修复有实际意义.     

Influence of rice straw burning on the levels of polycyclic aromatic hydrocarbons in agricultural county of Taiwan

Atmospheric particulate and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) size distribution were measured at Jhu-Shan (a rural site) and Sin-Gang (a town site) in central Taiwan during the rice straw burning and non-burning periods. The concentrations of total PAHs accounting for a roughly 58% (34%) increment in the concentrations of total PAHs due to rice-straw burning. Combustion-related PAHs during burning periods were 1.54–2.57 times higher than those during non-burning periods. The mass median diameter (MMD) of 0.88–1.21 m in the particulate phase suggested that rice-straw burning generated the increase in coarse particle number. Chemical mass balance (CMB) receptor model analyses showed that the primary pollution sources at the two sites were similar. However, ricestraw burning emission was specifically identified as a significant source of PAH during burning periods at the two sites. Open burning of rice straws was estimated to contribute approximately 6.3%–24.6% to total atmospheric PAHs at the two sites.     

Influence of rice straw burning on the levels of polycyclic aromatic hydrocarbons in agricultural county, Taiwan

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