氧化石墨烯对亚甲基蓝和铜离子的共吸附行为研究

氧化石墨烯(GO)具有高比表面积和丰富的含氧官能团,表面存在着大量的吸附点位,被认为是去除水体污染物的高效吸附剂,而其在有机物-重金属复合污染环境中的吸附行为却鲜有报道.因此,本文采用改良Hummers法制备出GO,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)和X射线衍射(XRD)等物理表征方法对GO的形貌结构和表面官能团进行了表征.随后,侧重研究了GO对有机物及重金属污染物的单独和共吸附行为,选取亚甲基蓝(MB)与Cu(Ⅱ)作为复合污染水体的特征污染物,探讨了不同浓度Cu(Ⅱ)对MB及不同浓度MB对Cu(Ⅱ)的吸附性能的影响.结果表明,不同类型的污染物单独存在时,GO对MB和Cu(Ⅱ)的吸附量分别为29.13和424.16mg·g-1;而当上述两种污染物共存时,GO对MB和Cu(Ⅱ)的吸附性能均明显下降,这说明MB与Cu(Ⅱ)在GO表面的吸附点位存在着竞争吸附关系,并且MB对Cu(Ⅱ)吸附的抑制作用明显高于Cu(Ⅱ)对MB吸附的影响.     

石墨烯是促进还是抑制嗜酸性氧化亚铁硫杆菌生长?

尽管石墨烯以其独特的光学、电学、力学特性在各大领域都具有广阔的应用前景,但其工业化使用后在环境当中的行为,特别是遗留下的石墨烯对生态系统的毒性研究则鲜见报道.因此,本文以嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)为目标微生物,探讨不同浓度(1、10、50 mg·L-1)石墨烯对Acidithiobacillus ferrooxidans的毒性效应.结果表明,石墨烯对Acidithiobacillus ferrooxidans的生长有明显抑制作用,且抑制作用随着石墨烯浓度的降低而增强.在石墨烯投加量为1 mg·L-1时,培养48 h后菌株的生长量OD420达到最大值0.045,低于空白组的0.163;并且其可溶性蛋白含量也达到最大值1.546 mg·L-1,低于空白组的3.789 mg·L-1.不同浓度石墨烯对体系p H和ORP均存在不同程度的影响,低浓度下的石墨烯影响最为显著.此外,通过扫描电镜(SEM)和荧光显微镜分析,进一步证实Acidithiobacillus ferrooxidans能在高浓度的石墨烯上生长,而低浓度的石墨烯则会对细胞膜造成损伤,它极其尖锐的边缘是细菌失活的有效机制.因此,石墨烯的毒性具有剂量效应,这一结果可为石墨烯合理利用及评价其生态毒性提供理论依据.     

膨润土负载纳米铁/镍还原阿莫西林的环境影响因素研究

采用液相还原法制备膨润土负载纳米铁/镍(Bent-Fe/Ni)用于还原阿莫西林,研究了不同浓度的阴离子(SO2-4、HCO-3)和阳离子(Ca2+、Cu2+)对Bent-Fe/Ni还原阿莫西林的影响.结果表明,SO2-4、HCO-3浓度对Bent-Fe/Ni还原阿莫西林的影响较大,当其浓度分别为0和500mg·L-1时,阿莫西林的去除率分别为93.7%和21.5%(SO2-4),以及93.7%和5.8%(HCO-3);Ca2+对Bent-Fe/Ni还原阿莫西林起到抑制作用,当其浓度为0和500 mg·L-1时,阿莫西林的去除率分别为93.7%和77.8%;低浓度的Cu2+对Bent-Fe/Ni还原阿莫西林起到促进作用,而高浓度的Cu2+对Bent-Fe/Ni还原阿莫西林起到抑制作用,当其浓度为0、10和100 mg·L-1时,阿莫西林的去除率分别为93.7%、94.8%和86.7%.     

有机酸对B-Fe/Ni降解阿莫西林的影响

为了研究水体中的有机酸对B-Fe/Ni（膨润土负载纳米铁/镍）降解阿莫西林的影响,以HA（腐殖酸）和EDTA（乙二胺四乙酸）作为研究对象,系统分析了不同质量浓度HA（0、10、50、100 mg/L）和EDTA（0、10、50、100 mg/L）对B-Fe/Ni降解阿莫西林的影响.以阿莫西林的降解率来考察HA和EDTA对B-Fe/Ni降解阿莫西林的效率产生的影响,并采用SEM（扫描电子显微镜）和XRD（X射线粉末衍射）等手段,探究了这两种有机酸对B-Fe/Ni降解阿莫西林产生影响的原因.结果表明:①当反应时间为10 min时,在HA质量浓度分别为0、10、50、100 mg/L的体系中,阿莫西林的降解率分别为63.6%、88.6%、87.3%、81.8%;②当反应时间为10 min时,在EDTA质量浓度分别为0、10、50、100 mg/L的的体系中,阿莫西林的降解率分别为63.6%、74.3%、65.7%、33.6%;③纳米铁在反应过程中被氧化为铁氧化物或氢氧化物沉淀,形成钝化层.研究显示,HA和EDTA在低质量浓度下会对B-Fe/Ni降解阿莫西林产生促进作用,而在高质量浓度下则会产生抑制作用.      

柚子皮制备生物炭吸附苯酚的特性和动力学

廉价的柚子皮作为原材料制备生物炭吸附剂对含苯酚废水进行吸附研究。扫描电镜结果表明,柚子皮制备的生物炭具有较好表面吸附空间结构,比表面积测定为261.69 m2/g。此外,能谱对柚子皮生物炭元素分析发现,生物炭主要含有C、O、P、K,这些是生物质特点。红外对柚子皮生物炭分析发现生物炭含有羟基、氨基、羰基、羧基、磷酸酯或者硫酸酯等活性基团,这些是吸附苯酚的特性官能团。在初始浓度为100 mg/L,投加量为3 g/L,中性pH,30℃条件下吸附30 min后柚子皮生物炭对苯酚的去除率达到76.4%。伪二级动力学方程能很好地拟合柚子皮生物炭对苯酚的吸附过程。同时,Langmiur和Freundlich等温方程在整个温度都能较好地拟合数据,在30℃时,Langmuir理论最大吸附容量可达到49.75 mg/g。通过实际废水应用实验,表明柚子皮生物炭是一种有潜力可用于高浓度含酚废水的处理的有效材料。     

CS-Fe和CS-Fe/Ni的制备及其用于去除钴离子

以氯化铁为铁源,硼氢化钠为还原剂,壳聚糖为稳定剂,采用液相还原法制备壳聚糖稳定纳米铁（CS-Fe）;并以氯化铁为铁源,硫酸镍为镍源,硼氢化钠为还原剂,壳聚糖为稳定剂,采用液相还原共沉淀法制备壳聚糖稳定纳米铁镍（CS-Fe/Ni）。通过SEM、EDS、XRD、FT-IR等表征手段,对所制备的CS-Fe和CS-Fe/Ni的形貌及微观结构进行表征,并以Co²⁺为目标去除物评价CS-Fe和CS-Fe/Ni的反应活性。初步研究表明,制成的CS-Fe含有单质纳米铁,颗粒多数以30~90 nm球形颗粒为主;而CS-Fe/Ni材料中含有纳米铁镍,颗粒多数以30~60 nm球形颗粒为主;在相同的实验条件下,反应60 min,CS-Fe/Ni对Co²⁺的去除率高达100%,但是CS-Fe仅为88%,即CS-Fe/Ni对Co²⁺的去除率比CS-Fe高。     

沸石处理亚甲蓝的动态实验研究

研究了沸石对亚甲蓝的动态吸附,探讨了流速、亚甲基蓝初始浓度、沸石用量以及溶液中离子浓度的干扰等因素对吸附的影响。结果发现,在层析柱规格为2.6 cm×20 cm、蠕动泵转速为7.0 mL/min、沸石用量20 g、填料高度为7 cm、亚甲蓝质量浓度为100 mg/L的实验条件下,沸石对亚甲蓝的动态吸附效果最好。此时,亚甲蓝溶液的穿透时间为13 h,穿透吸附量达27.3 mg/g,沸石的饱和时间30 h,饱和吸附量达42.12 mg/g。     

改性低品质膨润土处理柴油废水

选择阴阳离子十六烷基三甲基溴化铵CTMAB-十二烷基磺酸钠SDBS改性低品质膨润土,在8%的CTMAB:SDBS=5:1有机膨润土用量6.0 g/L,温度30℃,pH4~8之间,搅拌速度150 r/min,搅拌时间30 min的最优条件下,对50.0 mg/L的柴油吸附量可达到8.06 mg/g。改性后膨润土阳离子交换容量增加了1.6倍。红外光谱图和XRD谱图显示,表面活性剂已经进入膨润土层间。有机膨润土可同时吸附废水中的重金属铬和柴油,吸附均符合Freundlich等温式,对柴油的吸附是分配作用和表面吸附共同作用的结果,对重金属铬主要是表面吸附。     

固定化Burkholderia vietnamiensis C09V的生物材料同时去除结晶紫和Cr（Ⅵ）

利用生物材料固定化游离菌Burkholderia vietnamiensis C09V同时去除结晶紫(CV)和Cr(Ⅵ),并以游离菌和无菌小球作为对照.实验结果表明,固定化C09V菌小球能够同时吸附CV和Cr(Ⅵ),在42 h对CV(60.0 mg·L-1)和Cr(Ⅵ)(50.0 mg·L-1)的去除率分别为92.7%和25.9%,明显高于游离菌的75.6%和13.9%;而无菌小球在6 h时的去除率分别为83.9%和16.4%,且42 h后的去除率没有显著变化,说明固定化小球本身具有很好的吸附性能且能提高对结晶紫的去除效果.将无菌小球同时吸附CV和Cr(Ⅵ)试验进行伪二级动力学拟合,结果显示,无菌小球在10 h时达到吸附平衡,饱和吸附量分别为0.288 mg·g-1和0.082 mg·g-1,且R2均高于0.99.此外,通过EDS、SEM、FTIR、XPS分析,证明生物材料可同时吸附CV和Cr(Ⅵ),固定菌C09V可降解CV,并将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ).     

海藻酸钙包覆纳米Ni/Fe颗粒用于同时去除水中铜离子和氯苯

基于纳米铁系材料易团聚、使用寿命短等缺点,本文利用"绿色"、可降解的海藻酸钙包覆Ni/Fe纳米颗粒(CA-Ni/Fe NPs)同时去除水溶液复合污染物铜离子和氯苯.结果发现,降解120 min后,CA-Ni/Fe NPs对混合液中初始浓度为50 mg·L-1铜离子的去除率为85.9%,而对于50 mg·L-1氯苯的去除率则为95.7%.这说明由于纳米Ni/Fe催化剂的高反应活性,CA-Ni/Fe NPs可以用于同时去除复合污染物.实验同时发现,铜离子和氯苯的去除率均随着体系温度、投加量、pH值的升高而增大.动力学和热力学实验研究表明,铜离子和氯苯的同步去除符合伪一级动力学,并且是化学吸附占主导的反应,提出了CA-Ni/Fe NPs对氯苯脱氯降解和还原铜离子的机理.将CA-Ni/Fe NPs用于处理废水,经过3次使用之后同时去除水溶液中铜离子和氯苯的效率分别维持在83.8%和91.7%.