用浊度测定法研究汞在水溶液中水解沉淀的生成

本文用浊度测定方法研究了与河口水体相近的离子强度及配位离子存在下Hg~(2 )—OH~-之间的作用和沉淀的生成,在广泛的pH值和汞的浓度范固内测定“沉淀边界线”,得出沉淀组成及溶度积常数,以及配位离子Cl-等对沉淀生成的定量影响关系,并用Kragten公式处理实验曲线。     

多齿配体改性碱木质素对Hg~(2+)和Cd~(2+)的吸附性能

以碱木质素(AL)为原料,经1,2-二氯乙烷、亚氨基二乙酸(IDA)改性制得多齿配体改性碱木质素(AL-IDA)吸附材料,用FT-IR、热重和氮吸附技术对其结构进行表征.通过静态吸附实验,考察了pH值、吸附时间、Hg~(2+)和Cd~(2+)初始浓度、温度和共存离子等因素对AL-IDA吸附Hg~(2+)、Cd~(2+)效果的影响.结果表明,溶液pH值对AL-IDA的吸附性能有显著影响,最适宜pH值范围是5.0—6.0;吸附平衡时间为8 h,吸附动力学可以用准二级动力学模型描述和预测;Langmuir方程可以较好地描述AL-IDA对Hg~(2+)、Cd~(2+)的吸附;在pH值为5、初始浓度为300 mg·L-1、温度为25℃时,对Hg~(2+)和Cd~(2+)最大吸附容量分别为239.5 mg·g~(-1)、129.2 mg·g~(-1);温度升高,吸附容量增大,AL-IDA吸附Hg~(2+)、Cd~(2+)的表观活化能分别为22.49 k J·mo1~(-1)和23.28 k J·mo1~(-1),表明吸附主要为化学作用.AL-IDA对重金属Hg~(2+)、Cd~(2+)主要吸附机理是离子交换作用和表面络合.     

新疆匹里青河小流域DOM荧光特征及与汞的相互作用

以匹里青河小流域土壤溶解性有机质(DOM)作为研究对象,利用平行因子技术(PARAFAC)结合荧光淬灭滴定技术,分析和讨论流域内不同土地利用类型(包括林地、田地、草地)对DOM的荧光特征及与Hg~(2+)的配位作用。结果表明,不同土地利用类型土壤DOM特征差异显著,土壤DOM含量大小顺序表现为草地林地农田,而有色溶解性有机质(CDOM)含量则表现为草地农田林地。不同土地利用下土壤DOM均包含3种荧光峰:紫外区类腐殖荧光峰A、可见区类富里酸荧光峰C及海洋或陆源类腐殖质荧光峰M。PARAFAC共识别出2种组分:C1为胡敏酸物质,C2为富里酸物质。另外,3种不同土地利用类型中DOM组分荧光强度均随Hg~(2+)浓度的增强出现不同程度的荧光淬灭现象,DOM中各类荧光组分与Hg~(2+)络合常数存在差异,说明由于不同土地利用污染源的不同,DOM参与反应的官能团种类及数量的大小不同,影响了与Hg~(2+)的络合能力,导致络合常数不同。     

气态二甲基汞的发生系统与产生速率

二甲基汞(DMeHg)是毒性最强的汞化合物之一,因其具有很强的生物累积性和生物放大效应,对人体健康构成了严重的威胁。由于DMeHg易光解、挥发性强且微量即可致死,因此很难获得DMe Hg的高纯标准样品且对实验者健康风险极大。本实验旨在建立一种可持续产生低浓度、发生效率高、可控性好操作简单且成本低的气态二甲基汞发生系统。结果表明,甲基钴胺素(MeCo)∶标准汞溶液(Hg~(2+))的质量比为10∶1,盐度(0—0.01 mol·L~(-1)),pH=4的条件下,通过改变标准汞溶液的浓度及反应温度:9℃条件下,0.025 mg·L~(-1)、0.015 mg·L-1的Hg~(2+)溶液产生DMe Hg的速率在40—140 h期间分别维持在300 pg·min~(-1)和150 pg·min~(-1);在18℃条件下,0.025 mg·L~(-1)、0.015 mg·L~(-1)的Hg~(2+)溶液产生DMe Hg的速率在50—130 h期间分别维持在500 pg·min~(-1)和300 pg·min~(-1)。该系统为进一步研究二甲基汞的环境过程及其效应提供了可靠的技术支撑。     

第二松花江底泥腐殖酸对汞离子还原作用的研究

本文采用将Hg~(2 )还原成Hg吹出并经KMnO_4吸收后测定的实验方法,研究了市售腐殖酸和从第二松花江底泥中提取的腐殖酸对Hg~(2 )的还原作用,考察了溶液组成、pH、温度等因素对这一作用的影响。其结果对于腐殖酸的氧化还原特性及其对松花江中汞的迁移转化过程的影响的研究有一定意义。     

Fe2O3/AC脱除煤气中的Hg0

利用固定床反应器在模拟煤气条件下研究了活性焦(AC)负载Fe_2O_3催化剂(Fe_2O_3/AC)对气态Hg~0的脱除,考察了Fe_2O_3负载、煅烧温度、空速、Hg~0浓度、H_2S等对Fe_2O_3/AC催化剂脱除Hg~0的影响及Fe_2O_3/AC催化剂的再生性能,采用扫描电镜(SEM)表征了Fe_2O_3在Fe_2O_3/AC上的分布状态.结果表明,Fe_2O_3/AC具有较高的脱除Hg~0能力,明显高于载体AC,主要缘于Fe_2O_3对Hg~0的催化氧化作用.Fe_2O_3/AC催化剂上负载的活性组分Fe_2O_3并不是均匀的分布在载体AC表面上,而是成块簇状分布状态.300℃煅烧温度下制备的Fe_2O_3/AC催化剂脱除Hg~0的能力最高.在5000—15000 h~(-1)的空速和21—200μg·m~(-3)的Hg~0浓度范围内,Fe_2O_3/AC催化剂具有良好的脱除Hg~0的能力.H_2S与Hg~0在Fe_2O_3活性位上存在竞争吸附、反应会降低Fe_2O_3/AC对Hg~0的脱除能力,但H_2S反应生成的单质S和FeS_x又可促进Hg~0的脱除.脱除Hg~0后的Fe_2O_3/AC催化剂可进行再生,再生后Fe_2O_3/AC仍具有良好的脱除Hg~0的能力.     

AuNPs-Al2O3复合材料固相萃取天然水体中总溶解性汞

纳米金-氧化铝(AuNPs-Al_2O_3)复合材料作为固相萃取材料用于富集环境水体中总溶解性汞.纳米金负载于氧化铝表面防止其团聚,同时有利于吸附剂分离.纳米金-氧化铝复合物可以吸附无机汞及有机汞,并将其转化为元素汞(Hg~0),经HCl洗脱后使用原子荧光测定总汞含量.考察了影响总汞富集与测定的因素,包括待测样品pH、洗脱液种类和用量、萃取时间以及干扰离子等.在最佳的萃取条件下,水中总汞的检出限为0.3 ng·L~(-1),富集倍数为196(400 mL样品).线性范围为1.0—40 ng·L~(-1),相关系数为0.998.结果表明,纳米金-氧化铝纳米复合材料具有成本低、效率高及稳定性高的特点,可以应用于环境水体中总溶解性汞的日常测定.     

DP-PT-GC-CVAFS法分析水中烷基汞的影响因素和方法适用性

烷基汞(甲基汞和乙基汞)是中国污水排放标准、工业废水排放标准和地表水环境质量标准的重要指标,水中的烷基汞处于痕量水平,其分析检测是目前的难点之一。直接丙基化衍生化-吹扫捕集-气相色谱-冷原子荧光光谱法(DP-PT-GC-CVAFS)能快速、高效分析部分环境水样中的甲基汞,是较为理想的分析方法,但该方法在丙基化过程中易受到水中部分基质的干扰,不利于该方法的推广和应用。文章分析了影响水样丙基化反应的干扰因素,表明有机质、Cl~-和硫化物均会对甲基汞和乙基汞的丙基化衍生化产生干扰,且对甲基汞的影响更大。此外,Hg~(2+)含量较高的水样在丙基化衍生化过程中会生成甲基汞和乙基汞,影响分析结果的准确定量。当水样中Hg~(2+)超过25 ng·L~(-1)时(进样量40 mL),直接衍生化会导致0.06%~0.09%的Hg~(2+)转化为甲基汞,且甲基汞的生成率随Hg~(2+)含量增大呈减小趋势;同时衍生化过程中约有0.1%的Hg~(2+)转化为乙基汞,这将严重干扰水样中低含量乙基汞的准确定量。直接丙基化衍生化方法对于基质干扰较少的地表水(自来水、水库水、江水、地下水等)均能取得良好的分析效果,但并不适用于基质干扰严重和Hg~(2+)含量较高的其他自然水体,衍生化前进行蒸馏处理可以高效和稳定去除水中Hg~(2+)(去除率98%)并消除其他基质的干扰,对多种水体具有普遍适用性。     

城市污水二级出水溶解性有机物(DOM)与Cu~(2+)作用的聚集和光谱特性

利用三维荧光光谱法、紫外分光光度法和动态光散射技术,研究城市污水二级出水中溶解性有机物(DOM)与Cu~(2+)作用的粒径变化、光谱特性和络合能力.结果表明,利用修正型Stern-Volmer方程得到二级出水DOM与Cu~(2+)作用的条件稳定常数(lg K)和配位荧光官能团比例分别为1.74—2.59和8.77%—39.44%.在一定实验范围内,随投加Cu~(2+)浓度和pH增大,二级出水DOM和Cu~(2+)作用后的UV253/UV203值增大.pH值为7—9时,随pH增大,荧光强度基本增强而荧光指数降低;相同pH下,随投加Cu~(2+)浓度增加,荧光强度降低而荧光指数增大.表明二级出水DOM络合Cu~(2+),改变两者在水中的存在状态和迁移.pH 7时,DOM与Cu~(2+)有较高的络合稳定性和络合能力.     

薏仁米秸秆生物炭对水中Hg~(2+)的吸附特性及机制

农业废弃物资源化利用和无害化处理是实现农业可持续发展和发展循环经济的有效途径,对薏仁米(Semen Coicis)秸秆制备生物炭吸附剂,实现有机固体废弃物资源化利用,解决重金属废水处理难题,以薏仁米秸秆为原料,采用快速热解法制备生物炭。为探明不同温度下制备的薏仁米秸秆生物炭对重金属Hg~(2+)的去除机制及机理,并用扫描电子镜-能谱分析法(SEM-EDS)、傅立叶变换红外光谱法(FT-IR)、氮吸附法(BET)、X射线光电子能谱法(XPS)脱附对制备的生物炭进行了表征,研究其对水中Hg~(2+)的吸附特性及机制。通过结果表明,随裂解温度的升高,生物炭的孔径尺寸逐渐增大,表面极性官能团逐渐减少,比表面积、孔隙容积呈现先增加后减小的趋势。薏仁米秸秆生物炭具有丰富的蜂窝状孔结构和-COOH、-OH等表面活性基团。生物炭对质量浓度小于100 mg·L~(-1)溶液中Hg~(2+)的去除率大于92%,且生物炭对Hg~(2+)的去除率主要发生在前1 h吸附时间内,然后趋于平衡;随添加量的增加,生物炭对Hg~(2+)去除效率呈现先增加后减小的趋势,含量为2 g·L~(-1)时生物炭对水中Hg~(2+)的去除效率最高,且700℃制备的生物炭对Hg~(2+)的去除效率最高,最大吸附量可达235.3mg·g~(-1)。吸附平衡等温线和吸附动力学结果表明,薏仁米秸秆生物炭对Hg~(2+)的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学吸附模型,其对Hg~(2+)的吸附为单层吸附;结合X射线光电子能谱和立叶变换红外光谱,吸附作用机制主要以共沉淀和表面络合为主,Hg-π非共价相互作用为辅的形式结合机理。     

根瘤菌S2对离子态和酒石酸络合态铜的吸附行为

探究根瘤菌S2的吸附动力学和热力学行为以及根据不同投菌量和pH的影响分析其对于Cu~(2+)及酒石酸络合铜的吸附性能;结合对吸附前后上清液及菌体进行EEM、FTIR、XRD以及XPS分析解释菌株吸附机理.结果表明,菌株吸附2 mg·L~(-1) Cu~(2+)及酒石酸络合铜均可分为快速吸附和慢速平衡阶段,12 h后基本达到平衡,吸附率达97%以上;温度的升高会导致吸附量增加.最适投菌量约为0.6 g·L~(-1) wet cells;菌株吸附Cu~(2+)的最适pH值为6,而当pH值小于10时菌株对于酒石酸络合铜的吸附几乎不受影响.在吸附过程中,溶解性微生物产物(SMP)、细胞壁上的还原和官能团络合机制均发挥关键作用,吸附铜离子过程中SMP的作用更明显,而细胞壁在络合铜的吸附过程中的作用较大,其破络效率决定于细菌活性.     

河水中汞形态的计算

受到氯碱工业含汞废水污染的河流中,汞的存在形态关系到汞的污染与控制。根据多年来河水水质监测数据,用计算机计算了蓟运河下游不同河段、不同年月、不同水期情况下河水中汞的形态,并初步预报在水质条件改变时汞形态的相应变化。 蓟运河下游河水较长期处于不流动状态。因此可用静态平衡模型进行拟合。在此模型中考虑了络合平衡及悬浮物对汞的吸附平衡。络合平衡中,金属元素包括Hg、Mg、Ca、Cu、Fe,配体包括OH~-、Cl~-、SO_4~(2-)、HCO_3~-、CO_3~(2-)、CN~-及腐殖酸HA。由质量作用定律和质量守恒定律确定模式,用迭代法求解非线性实系数方程组。结果表明,蓟运河下游河水中汞的70—90％被悬浮物所吸附,去除悬浮物的河水中,Hg(CN)_2占绝对优势,其次为Hg(CN)_3~-、Hg(OH)_2、HgCl_2、HgA~ ,余极微。     

铝离子与聚硅酸的相互作用

本文应用核磁共振技术及化学分析方法研究了铝离子与聚硅酸之间的相互作用情况;借助于微电泳技术测定了含铝离子的聚硅酸絮凝剂在不同pH值条件下水解沉淀物的表面ζ电位变化情况;借助于透射电镜手段及静置观察方法考察了铝离子含量对聚硅酸胶凝作用的影响。实验结果表明,聚硅酸对铝离子具有一定的螯合(络合)和吸附作用,但二者之间不存在定量的作用关系,而是聚硅酸对铝离子的作用量随着铝离子含量的增加而增加。铝离子影响聚硅酸的胶凝时间,适量的铝离子的存在可延长聚硅酸的胶凝时间。聚硅酸的存在影响铝离子在不同pH值下的水解沉淀物的ζ电位值,使得达到零电位状态时的pH值向低pH值方向移动。     

4种固定食用菌加工废弃物吸附剂对水中重金属Hg~(2+)的吸附

将金针菇(Flammulina velutipes)、毛木耳(Auricularia polytricha)、杏鲍菇(Pleurotus eryngii)和平菇(Pleurotus ostreatus)等4种食用菌加工废弃物用聚乙烯醇—海藻酸钠(PVA-SA)固定为吸附小球,研究其对Hg~(2+)的吸附效果、影响因素及吸附机理.结果表明,4种吸附剂对Hg~(2+)的最大吸附率金针菇(81.65%)毛木耳(59.89%)平菇(52.52%)杏鲍菇(39.77%),吸附最适p H值为6;比较伪一级动力学模型方程、伪二级动力学模型方程、Elovich模型方程和颗粒内扩散模型方程对吸附过程的拟合结果发现,伪二级动力学模型更适合描述4种吸附剂对Hg~(2+)的吸附过程,化学吸附过程为限速步骤,对Hg~(2+)的吸附速率杏鲍菇平菇毛木耳金针菇,吸附的前30 min为快速吸附过程,经过120 min左右达到吸附平衡;Langmuir热力学模型对吸附过程的拟合效果好,主要为单层吸附.扫描电镜观察(SEM)和红外光谱(FTIR)分析显示,4种吸附剂细胞表面的活性基团与Hg~(2+)的离子交换、络合等化学反应是其吸附Hg~(2+)的主要机理.固定金针菇加工废弃物对青衣江流域水样低浓度Hg~(2+)的去除率为69.35%,对低浓度重金属的生物去除有一定的实际应用价值.     

Al-Ferron逐时络合比色法研究PACS中铝的水解聚合形态

制备了碱化度(B)及不同Al~(3+)/SO_4~(2-)摩尔比的系列PACS,用Al-Ferron逐时络合比色法研究了铝的形态分布,考察了碱化度(B)、Al~(3+)/SO_4~(2-)摩尔比、稀释作用及pH值对铝的形态分布的影响.实验结果表明,Al~(3+)/SO_4~(2-)摩尔比及溶液的pH值对铝的形态分布有较大的影响,稀释作用对铝的形态分布影响较小.Al~(3+)/SO_4~(2-)摩尔比愈小,pH值愈高,铝的水解聚合大分子及胶体粒子所占的比例就愈大.     

溶液pH和吸附离子对水相中δ-MnO2氧化Cr(Ⅲ)的影响研究

实验室研究了溶解氧、介质pH及表面吸附离子(PO43–、Cd2 、Pb2 )种类等对人工合成的氧化锰(δ-MnO2)在水相中对Cr(Ⅲ)的氧化作用。结果表明:当悬浮液中ρ(MnO2)/ρ(Cr)为10/1时,氧化锰对Cr(Ⅲ)的氧化量达最大;pH值的升高降低Cr(Ⅵ)→Cr(Ⅲ)氧化还原电位以及增强Mn2 催化作用可以增强溶解氧对Cr(Ⅲ)的氧化能力。溶液pH的提高导致Cr(Ⅲ)的水解程度增强而生成Cr(OH)3沉淀和吸附离子后氧化锰表面位点的减少,可以提高Cr(Ⅲ)稳定性。因此,土壤和沉积物δ-MnO2在水相中氧化Cr(Ⅲ)的能力与溶液化学性质密切相关,且在Pb污染下显著降低。     

上海市大气湿沉降汞及其生态危害评价

Hg~0蒸气压高、水溶性低,主要以蒸气态存在于空气中,在大气中滞留时间长达1年,能随大气环流进行远距离传输,在传输过程中可被大气中的强氧化剂氧化成活性二价汞(Hg~(2+)).Hg~(2+)水溶性高,能够随大气沉降进入生态系统,并通过食物链逐级富集,对人类的健康构成严重威胁.     

基于MoS_2纳米片的荧光生物传感器对饮用水中Hg~(2+)的检测

本文利用MoS)2纳米片优异的荧光淬灭能力以及其与DNA分子之间的相互作用,构建了一种检测Hg~(2+)的新型荧光生物传感器,并考察了其用于饮用水中微量Hg~(2+)测定的可行性.实验优化了MoS_2纳米片浓度、p H值、盐浓度及反应时间等参数对荧光生物传感器性能的影响.在此基础上建立了测定饮用水中微量Hg~(2+)的荧光新方法.在最佳条件下,Hg~(2+)浓度在10—900 nmol·L-1范围内与荧光强度的相对值具有良好的线性关系,检测限为6.3 nmol·L~(-1).该方法简单、灵敏、特异性强.该方法已成功用于饮用水中微量Hg~(2+)的测定,回收率为95.7%—103.3%.该研究工作将MoS_2纳米片的应用拓展到了环境监测领域,这对无机类石墨烯材料的深入研究具有重要意义.     

陪补阳离子和体系PH对氯离子和硝酸根离子吸附的影响

本文研究了可变电荷土壤对氯离子和硝酸根离子的吸附。在氯离子和硝酸根离子混合体系中,土壤条件对氯离子的吸附按下列顺序而降低:Hg~(2+)体系>Pb~(2+)体系>Ca~(2+)体系>Na~+体系,这同氯离子与金属离子的络合稳定序列相同,可能是由于共吸附所致.此外,土壤对氯离子的选择性吸附随pH的升高及土/水比的增大而增加.     

Hg2+和Pb2+对中国鲎N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶的影响

节肢动物蜕皮与N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(EC3.2.1.52,NAGase)密切相关。为了探究Hg~(2+)和Pb~(2+)这2种重金属离子对节肢动物NAGase的影响,以中国鲎(Tachypleus tridentatus)为材料,从其内脏分离提取了NAGase。利用酶促反应动力学方法,研究Hg~(2+)和Pb~(2+)对中国鲎NAGase的影响;通过对酶荧光发射光谱的测定,研究NAGase酶蛋白经Hg~(2+)和Pb~(2+)作用后的空间构象变化。结果表明,Hg~(2+)和Pb~(2+)对中国鲎NAGase均有较强的抑制作用,Hg~(2+)对NAGase的抑制作用强于Pb~(2+),Hg~(2+)和Pb~(2+)对NAGase的抑制作用均表现为可逆过程,其中Hg~(2+)对NAGase的抑制属于竞争性抑制作用,抑制常数KI为22.68μmol·L~(-1),Hg~(2+)只与游离酶结合,不与酶-底物络合物结合;而Pb~(2+)对NAGase的抑制是属于竞争性-非竞争性混合型抑制作用,抑制常数KI和KIS分别为19.13 mmol·L~(-1)和75.23 mmol·L~(-1),Pb~(2+)与游离酶的亲和力相比与酶-底物络合物的亲和力更强。NAGase经Hg~(2+)和Pb~(2+)作用后荧光发射强度均降低,但荧光发射峰值并没有发生位移,说明Hg~(2+)和Pb~(2+)对中国鲎NAGase的抑制作用均为酶蛋白空间构象的变化所致。这证明了Hg~(2+)和Pb~(2+)对中国鲎NAGase活力具调控作用。