重金属絮凝剂DTAPAM对Cu2+去除条件的响应面优化

采用聚丙烯酰胺、二甲胺、甲醛、氢氧化钠、二硫化碳为原料,制备出重金属絮凝剂二硫代羧基化胺甲基聚丙烯酰胺（DTAPAM）,以含Cu²⁺废水为研究对象,采用三因素五水平的响应曲面分析法对DTAPAM除Cu²⁺性能进行了研究.实验结果表明：响应面法建立的二次项回归模型p值为0.0037,模型显著;X₁X₂、X₁X₃、X₂X₃项的p值分别为：0.0240、0.0061、0.1322,X₁X₂、X₁X₃交互作用显著,而X₂X₃交互作用不显著.通过响应面分析,在Cu²⁺初始浓度为25 mg·L^-1,Cu²⁺初始浓度与絮凝剂投加量的比值为1：6.3,水样初始pH值为6.0时,DTAPAM对Cu²⁺的去除性能最佳.在此条件下,实测Cu²⁺的去除率为91.60%,模型预测值为93.35%,相对偏差为-1.87%,利用响应面法优化DTAPAM对Cu²⁺的去除条件可行.     

海洋赤潮生物原甲藻对重金属的富集机理

为了探讨海洋赤潮生物原甲藻及其藻壁多糖的重金属富集机理,用赤潮生物海洋原甲藻Prorocentrum micans活藻体和甲醛杀死的藻体分别进行重金属离子Cu²⁺、Pb²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Ag⁺、Cd²⁺的生物吸附实验.重金属生物吸附动力学研究表明,吸附过程可在30min内完成,pH对吸附的影响较大,适宜范围是5.0以上.用热水法提取的藻体多糖对上述6种离子的混合液吸附量约为藻体的5倍,比较藻体与多糖对6种离子的吸附结果可知,藻体对金属离子的吸附主要是藻壁多糖的作用,红外研究表明,-OH和-CONH₂基是吸附的活性中心.机理研究对于利用赤潮生物进行重金属废水处理、赤潮的化学治理以及研究海水中重金属离子的迁移转化规律有重要的意义.     

吸附-降解组合生物系统处理含铜离子城市污水

采用Pseudomonas putida 5-x细胞为吸附剂的生物吸附过程组合SBR生物降解系统处理含铜离子城市废水.研究了生物吸附剂Pseudomonas putida 5-x细胞的最佳制备条件以及组合系统的运行过程.实验结果表明,在优化的条件下,Pseudomonas putida 5-x细胞对铜离子的吸附容量可达87.3mg·g^-1,经生物吸附处理后,污水中Cu²⁺的含量显著降低,尽管残留的Cu²⁺对活性污泥吸附COD的能力尚有一定影响,但已不影响SBR系统对废水中COD的去除效果.研究表明,在活性污泥法处理含铜离子废水前,采用生物吸附技术降低废水中Cu²⁺含量,有利于提高后续活性污泥过程对COD的去除能力.     

掺铜可溶玻璃微粒去除海洋原甲藻赤潮生物的研究

在研究高岭土、蒙脱土、CuSO4和可 溶玻璃粉的基础上提出并研究了掺铜和铜银混合可溶玻璃微粒对赤潮生物的去除。结果表明，对于海洋原甲藻（Prorocentrum micans)体系，在含铜可溶玻璃中引入一定量的Ag2O，可以减少除藻材料中CuSO4的用量。由于其具有同时缓释Cu^2 、Au^ 的作用，用量为2.0mg/L时，藻细胞的去除率在12h内可达到96.8%，并维持7d以上时间藻细胞数目没有明显增加。掺铜可溶玻璃除藻剂较CuSO4避免了投药过程中易造成局部Cu^2 浓度过高而伤害鱼类的缺点。     

零价铁对重金属和硝酸根的同步去除研究

为考察零价铁粉(Fe^O)同步快速处理废水中多种污染物的可能性,研究了Fe^０同步处理Cu²⁺、 Ni²⁺、 Cr(Ⅵ)等重金属离子和硝酸根.实验结果表明,硝酸盐对重金属离子的去除无明显影响,而不同重金属离子则对硝酸盐的去除有不同的影响.Fe^０同步去除水中的NO^-₃和Cu²⁺时,明显地提高了硝酸盐的去除率和反应速度,反应120 min使NO^-₃的去除率从38.2%提高到了95.0％,相应反应速率常数k_obs也从0.004 3 min^-1提高到了0.033 9 min^-1,且k_obs与Cu²⁺的初始浓度呈线性关系.Fe^０同步去除水中的NO^-₃ 和Cu²⁺时,由于Cu²⁺的存在,使得铁还原NO^-₃的表观活化能由40.8 　kJ·mol^-1降低到21.1 　kJ·mol^-1. 从而加快了Fe^０还原NO^-₃的反应速度.Fe^０同步去除水中的NO^-₃ 和Ni²⁺时,它们之间的相互影响较小.Fe^０同步去除水中的NO^-₃和Cr(Ⅵ)时,溶液中的硝酸盐浓度几乎保持不变,Cr(Ⅵ)的存在明显阻碍了铁粉还原脱除硝酸盐反应的发生.     

沉水植物轮叶黑藻和穗花狐尾藻对Cu2+的等温吸附特征

研究了沉水植物轮叶黑藻和穗花狐尾藻对Cu²⁺的吸附等温线,分别采用了线性和非线性2种方法拟合吸附等温线,并比较分析2种方法的拟合效果和适用性.结果表明:①在采用等温吸附模型比较和评价不同生物吸附剂的性能时,不能仅仅根据R²和χ²的大小进行拟合方程的适用性比较.为了获得更为真实可靠的拟合结果,在实践中可以利用线性和非线性方法分别进行拟合,而每一种拟合方法也要同时采用多种模型,在对多个拟合结果比较的基础上选择更符合实验数据的吸附模型;②在本实验中,沉水植物轮叶黑藻和穗花狐尾藻吸附Cu²⁺的行为更符合Langmuir模型,而Freundlich模型特别是其线性表达式的计算值与实验数据的误差较大;③沉水植物中粗纤维素占干物质的比重是影响其吸附容量的重要因素之一,其细胞壁上多糖的—OH和—CONH₂可能是吸附的活性中心;④根据Langmuir模型线性拟合参数q_m,轮叶黑藻、穗花狐尾藻对Cu²⁺的最大吸附量分别为21.55 mg/g和10.80mg/g,其吸附Cu²⁺的最大活性比表面积分别为3.23m²/g和1.62m²/g.     

纳米Fe3O4负载的浮游球衣菌去除重金属离子的工艺研究

以纳米Fe₃O₄负载浮游球衣菌（Sphaerotilus natans）制备复合生物吸附剂,对此吸附剂进行表征并考察了其吸附水中重金属离子的性能.红外光谱分析表明,此复合生物吸附剂表面的主要活性基团为酰胺基（—CONH—）和羟基（—OH）.吸附性能研究表明,菌含量和流量是影响复合生物吸附剂吸附重金属离子的主要因素,在Cu²⁺初始浓度c₀<20 mg/L,菌含量1.5 g/L（菌/ Fe₃O₄＝3∶2）,流量0.96 L/h 时吸附剂对Cu²⁺的吸附效果最好;用稀盐酸对复合生物吸附剂进行再生,吸附剂可重复使用10次以上,再生液可重复使用3次; 吸附选择性为：Pb²⁺ > Cu²⁺ > Zn²⁺>Cd²⁺.     

3种赤潮藻对褶皱臂尾轮虫的急性毒性效应

应用急性毒性试验方法,研究了可控生态条件下不同密度的东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense Lu)、赤潮异弯藻 (Heterosigma akashiwo Hada)和塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense Balech) 对褶皱臂尾轮虫（Brachionus plicatilis）的致死率和种群增长参数的影响. 结果表明,东海原甲藻、赤潮异弯藻和塔玛亚历山大藻对褶皱臂尾轮虫24 h的LC₅₀分别为3.56、 1.21和0.49 (×10⁴　cells/mL); 3种赤潮藻在对褶皱臂尾轮虫的致毒过程中均表现了明显的密度效应; 10⁴cells/mL的东海原甲藻藻体,10⁵cells/mL的赤潮异弯藻滤液和藻内容物以及10³ cells/mL的塔玛亚历山大藻滤液、藻内容物和藻体对褶皱臂尾轮虫有显著的抑制效应,且抑制作用随藻密度的增加而增强.     

黏土絮凝沉降铜绿微囊藻的动力学及其作用机理

研究了26种天然黏土矿物凝聚沉降铜绿微囊藻的动力学过程在投加量为0.7 g·L^-1时按平衡除藻率和除藻速率将26种黏土分成3类.第1类矿物(滑石、三氧化二铁、海泡石、四氧化三铁、高岭土等)的8 h平衡除藻率大于90%,去除50%藻细胞所需时间t₅₀＜30 min,去除80%藻细胞所需时间t₈₀＜2.5 h第2类黏土(轻质页岩、陶土、凹凸棒、累托土、伊利土等7种)的8 h平衡除藻率为50%～80%,t₅₀＜2.5 h,t80＞5 h.第3类黏土(铁矾土,云母,沸石、浮石、硅藻土、高钾长石和石英等14种)的8 h平衡除藻率低于50%,t₅₀>>8 h.当投加量逐步降低到0.2～0.1 g·L^-1时,25种黏土矿物的8 h平衡除藻率均降到60%以下,只有第1类黏土中的海泡石仍接近90%.与黏土相比,在0.02～0.2 g·L^-1投加量下单独使用聚合氯化铝(PAC)时的8 h平衡除藻率均低于40%.进一步对海泡石进行电性改性后发现,虽然黏土颗粒表面电位的提高(pH 7.4时,Zeta电位由-24.0 mV提高到+0.43 mV)可以显著加快海泡石的除藻速率,但其平衡除藻率并没有显著提高.在分析了本研究中的凝聚机理后提出:架桥网捕作用可能在黏土-藻凝聚过程中发挥了十分关键的作用,增强黏土对藻细胞的架桥网捕作用可能是今后进一步提高除藻效率、大幅度降低投加量的一个重要方向.     

光照与东海近海中肋骨条藻(Skeletonema costatum)赤潮发生季节的关系

利用船基现场培养实验和模型计算的方法,研究了光照与东海近海春夏季均能发生中肋骨条藻赤潮的关系.结果表明,中肋骨条藻生长的最适光照强度(I_opt)随水温(t)的增加呈“慢升快降”的不对称“倒V”形变化特征,在25℃左右I_opt最大,为121.6 Ｗ·m^-R, I_opt-t 曲线符合Blanchard方程; 由东海海表水温计算的中肋骨条藻I_opt的季节变化特征与东海海面光照强度、海水透明度的季节变化基本同步(R^R=0.907±0.115, p<0.001),且滞后于海面光照强度2个月左右,这使春夏季海水中光照最适宜生长的水层均为全年最厚(6m左右).可见,中肋骨条藻对光照的适应性很强,海区海水光照的适宜性是春夏季均能形成大规模中肋骨条藻赤潮的重要原因之一.     

沸石载铜除藻剂的探讨

 除藻剂;沸石载铜;海洋原甲藻;赤潮生物;赤潮治理     

生物载体除藻剂去除海洋赤潮藻

拟研究了海带、洋栖菜、甲壳素、壳聚糖等生物载体吸附水溶液中铜离子后对赤潮生物的杀灭和控制作用.生物载体投放到水体后,载体缓慢释放出铜离子而杀灭赤潮藻,延长了有效期,增强了杀藻能力.研究结果表明,海带不仅适用于生物吸附去除废水中重金属铜,同时其作为载体适用于吸附Cu²⁺后杀灭赤潮藻.     

复合清污剂清除赤潮藻类和营养盐的技术研究

以粉煤灰为主要原料,配制成复合清污剂杀灭赤潮藻类和营养盐。通过实验室研究,当复合清污剂的投加量为1.0 g／ L时,对赤潮藻类有很好的杀灭效果。实验还研究了复合清污剂对水中营养盐的去除效果。并通过168 h的连续实验研究了 不同营养盐浓度的情况下藻类数量及营养盐浓度的变化情况。     

赤潮藻类的适应与竞争策略

赤潮藻类的生活策略与赤潮发生的机理紧密相关。在漫长的自然进化过程中,赤潮藻类发展出一系列独特的生活策略以适应环境的变化。赤潮藻类可以在不良环境下形成孢囊以度过寒冷的冬季或者营养缺乏时期并在条件合适时萌发。甲藻可以通过主动迁移或者产生粘液的行为来适应水流和光照,甚至有时能够改变藻细胞周围的微环境。赤潮藻类采用多种营养方式如自养、异养或混养进行生长和繁殖,这对我们就赤潮与富营养化的关系的研究带来了全新的理解。赤潮藻类与其他生物存在复杂的相互关系,某些蓝绿藻可以与细菌或病毒共生,而有毒藻类也许可以通过抑制捕食或者植化相克为自身获利。最后,我们提出了赤潮藻类的形态结构上的不同也许可以解释某些生态策略的差异。     

远程数值模拟技术在赤潮应急监测中的应用研究

根据赤潮灾害应急监测的需要,以应急监测实施为出发点,基于水动力数值模拟技术和赤潮藻种扩散模拟技术,建立可业务化应用的赤潮应急监测远程数值模拟平台。平台可成为多部门应对赤潮灾害的协同工作平台,为管理部门提供赤潮发生后藻种的漂移方向、扩散范围等信息,并为监测队伍提供监测范围指引。平台的构建实现了对突发性赤潮灾害的远程智能分析和决策支持,提高了赤潮应急监测方案的合理性和监测实施的有效性。     

浙江北部海域的具齿原甲藻赤潮分析

对2003年5月浙江北部沿海海域的一次具齿原甲藻赤潮进行了调查分析,结果表明:细胞数106/L是具齿原甲藻发生赤潮的临界值,赤潮生物数量与DO、COD、叶绿素a、被囊类及水母有较好的正相关作用,与桡足类、箭虫类则呈相反的走势,具齿原甲藻赤潮的暴发及持续并不需要过高的营养条件,其连续、大规模的发生估计与海洋渔业资源及生态系统的变迁有着密切的联系。     

有机改性粘土去除赤潮生物的机制研究

研究了季铵化合物改性粘土的制备条件对其去除赤潮藻效果的影响,探讨了该粘土体系高效除藻的机制.实验表明,十六烷基三甲基铵(HDTMA)可以有效地提高粘土的絮凝能力,同时HDTMA改性粘土中含有亚稳态HDTMA,增加了该改性粘土对赤潮生物的灭杀能力.改性粘土去除赤潮藻的能力与所吸附季铵化合物的杀藻能力、吸附量正相关,当老化时间延长、吸附季铵化合物稳定性增强时改性粘土除藻能力大大降低.结构不同的粘土对于吸附HDTMA的稳定化产生的空间阻力不同,在吸附量相同的情况下3层结构的蒙脱土中会有更多的亚稳态HDTMA产生;由于同离子效应,反应介质中高价金属阳离子的存在提高了亚稳态HDTMA的量,因此相应的改性粘土具有更高的赤潮藻去除能力.在60℃条件下吸附的HDTMA会更有效地占据粘土中的阳离子交换位,达到稳定态;而升高或降低温度都会有利于亚稳态HDTMA的出现,相应的改性粘土具有更高的赤潮藻去除能力.     

探讨运用多元回归分析预报赤潮

对大亚湾澳头水域19972001年赤潮监测资料的统计分析，发现可以以潮汐、风向、天气状况和水温作为影响赤潮发生的重要因子，用参数表征各因的权重，建立多元回归方程，并绘制出赤潮生物的变化趋势图。可根据现场的生物观测资料分析，预报在生物高峰期是否将发生赤潮。该预报方法，可对陆源污染不明显，水质状况较稳定、浮游植物种群丰富的半封闭溺谷湾海水增养殖区的赤潮预报提供参考。     

改性粘土去除赤潮生物及其对养殖生物的影响

研究了阳离子表面活性剂(HDTMA)对东海原甲藻的去除效果及其对日本对虾幼体的急性毒性作用,并利用该表面活性剂对天然粘土进行了有机改性.实验发现,HDTMA对东海原甲藻有较强的灭杀效果,添加粘土能显著降低HDTMA对对虾幼体的毒性效应.室内模拟实验表明,有机改性土用量为0.03g/L时对东海原甲藻的去除率为100%;对赤潮异弯藻有效抑制时的有机改性土用量为0.09g/L.同时结果显示,在有效去除东海原甲藻和赤潮异弯藻的剂量下,有机改性土对水体中的对虾幼体的存活没有明显影响,存活率为100%.在室内实验的基础上,于2003年4～5月在我国东海海域赤潮多发区进行了船基围隔试验,比较了各种粘土的除藻效果.初步结果表明,与未经处理的原土相比较,无机改性土复合体系和有机改性土都能有效地去除东海原甲藻赤潮.