EDTA-nSiO2纳米颗粒对Cd2+的吸附

nSiO_2纳米颗粒是一种广泛应用的工程纳米材料,为增加其对水溶液中Cd~(2+)的吸附性能,采用接枝改性的方法制备出乙二胺四乙酸(EDTA)改性nSiO_2纳米颗粒(EDTA-nSiO_2),并用透射电镜、氮气吸附-解吸、红外光谱和差热分析等手段对其进行了结构表征,同时以其为吸附剂,通过批处理实验法探讨了体系pH、吸附时间、温度、离子强度等因素对Cd~(2+)吸附的影响,并结合X射线能谱(XPS)分析对其吸附机制进行了分析.结果表明,以EDTA为改性剂,可以成功制备出稳定性良好的EDTA-nSiO_2纳米颗粒,其对Cd~(2+)的吸附受体系p H控制;nSiO_2对Cd~(2+)的吸附量较小,EDTA改性可增加nSiO_2对Cd~(2+)的吸附作用,随着p H的升高,Cd~(2+)的吸附效果逐渐增强,在p H大于4.0后逐渐趋于稳定.EDTA-nSiO_2对Cd~(2+)的吸附速率较快,可在1 h内达到吸附平衡.EDTA-nSiO_2对Cd~(2+)的吸附为吸热的自发过程,吸附等温线可用Langmuir模型描述.NaCl浓度增加会导致Cd~(2+)的吸附量下降,当体系Na Cl浓度从0增加到100 mmol·L~(-1),Cd~(2+)的最大吸附量从0.433 mmol·g-1降低至0.294mmol·g-1.0.1 mol·L~(-1)HCl是较为合适的吸附剂再生液,Cd~(2+)洗脱率约94.36%.结合pH、温度、离子强度、再生和XPS分析结果,可以推测出EDTA-nSiO_2对Cd~(2+)的吸附是包含有简单的物理吸附和离子交换过程,并以化学络合为主的吸附过程.EDTA-nSiO_2是一种对水体Cd~(2+)具有较好吸附能力的工程纳米材料吸附剂.     

巨大芽孢杆菌对土壤理化性质及植物富集镉锌的影响

不同生物之间存在复杂相互作用,构建多元生物协同修复有利于提高修复效果.微生物群落繁殖快,适应性强以及抗逆性等优势在土壤重金属污染治理中发挥着重要作用.以巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）为供试菌株,以包心芥菜［Brassica juncea（L.） Czerniak.］为供试植物,探究二者联合作用下修复Cd和Zn污染土壤的可行性.首先开展60 d室内培养试验,明确巨大芽孢杆菌活化土壤Cd和Zn含量的潜力及改善土壤质量的可行性;进而通过盆栽试验探究巨大芽孢杆菌对包心芥菜富集重金属的影响.结果表明室内培养条件下,巨大芽孢杆菌能够显著降低土壤pH值,土壤有效态Cd和Zn含量显著增加,与对照相比,增幅分别为24%~47%和11%~13%;同时土壤磷酸酶（ALP）、蔗糖酶（SU）和脲酶（UR）活性明显改善.盆栽试验结果表明,与对照相比,接菌处理显著提高了包心芥菜生物量,增幅为10%~23%.同时植物富集Cd和Zn含量升高：植物地上和地下部分Cd富集浓度分别为对照组的1.61~1.70倍和1.05~1.15倍;不同部位对Zn的富集浓度分别为对照的1.38~1.61倍和1.47~1.53倍.相关性分析结果表明,土壤pH值是引起土壤重金属有效态活性和酶活性改变的关键因素.接菌处理下,植物过氧化氢酶（CAT）活性对增强植物抗逆性更为显著.试验结果初步证实了巨大芽孢杆菌-包心芥菜联合修复Cd和Zn污染土壤的可行性.     

陕西潼关农田土壤及农作物重金属污染及潜在风险

对矿业活动频繁的陕西潼关农田土壤和主要农作物小麦和玉米中的Hg、Cd、Pb、Cu、Zn和As元素的污染现状进行了调查.结果表明,潼关农田土壤主要受到Hg、Cd、Pb的污染,超标率分别为89.8%,57.1%和12.2%,研究区83.6%的土壤已经受到了不同程度的重金属污染.小麦和玉米样品的调查表明,Hg、Cd、Pb是研究区农作物最主要的污染物,小麦和玉米中3种重金属的超标率分别为39.1%和44.4%,39.1%和33.3%,47.8%和33.3%.从潜在生态危害指数可以看出,样品具有轻微、中等、强和很强生态危害的比例分别为44.9%、38.8%、12.2%和4.1%,具有轻微的生态危害的农田土壤主要分布在研究区西北部和东部;具有中等的生态危害的农田土壤主要分布在研究区中部和南部;具有强生态危害和很强生态危害的农田土壤分布在南部.小麦和玉米中重金属含量与土壤中重金属含量的相关性分析表明,小麦和玉米中Hg的含量与土壤中Hg的含量显著相关.研究表明,加紧对陕西潼关重金属污染农田的治理刻不容缓.     

约束屈曲纵筋摇摆柱滞回性能研究∗

提出了一种新型约束屈曲纵筋摇摆柱构造,即在传统钢筋混凝土柱中采用约束屈曲纵筋代替普通钢筋并放松柱与基础的约束而形成的一种新型摇摆柱,并提出了相应的恢复力模型。对约束屈曲纵筋进行了单调受压试验和数值模拟,验证了约束屈曲装置对纵筋的约束功能并研究了钢筋直径、约束屈曲装置与钢筋间空隙对其约束功能的影响;对约束屈曲纵筋摇摆柱进行了数值模拟,研究纵筋直径以及轴压比对其滞回性能的影响。结果表明:约束屈曲纵筋摇摆柱的滞回曲线为典型旗帜型,其强度为混凝土部分强度和纵筋部分强度叠加,柱的摇摆发生在受拉侧纵筋屈服之后。通过设计可使结构在小震阶段不摇摆,中震阶段柱纵筋屈服结构发生摇摆。轴压比以及纵筋直径的增加都可以在不同程度增加约束屈曲纵筋摇摆柱的侧向承载能力。     

有机修饰剂对土的离子交换修饰研究

研究了有机修饰剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)对于塿土2层次土样修饰的离子交换机制.结果表明,土壤表面的CTMAB和Ca2 /2的总和(Scc)可以作为一个简便有效的指标用来判断修饰机制的实质,它的研究证实了CTMAB对于塿土2层次土样的修饰是离子交换修饰和疏水键修饰共存的机制.疏水键修饰机制开始出现于修饰比例20%～28?C范围内,并随修饰比例和CTMAB摩尔分数的增大而线性增大,但直到50?C修饰比例时疏水键修饰机制才显现出其对于土壤性质的影响,100?C左右修饰比例是疏水键修饰超过离子交换修饰而成为主要修饰机制的转折点. Vanselow离子选择性系数表明塿土土样对于CTMAB的吸附偏好要远远大于对Ca2 的吸附.热力学研究结果表明,随总浓度增加,在25%～100?C比例区间,修饰反应由放热、熵减反应转变为吸热熵增反应,而在100%～200?C区间,表观焓变和表观熵变表现出焓、熵趋于减小的趋势,总体上表现出由25%～100?C区间的熵变控制的自发性反应向100%～200?C区间的焓变控制的自发性过程转换的热力学特征,佐证了上述修饰机制的合理性.     

碳化温度对牛粪铜和锌形态及生态毒性的影响

通过设置不同的热解温度(350,550和750℃)对牛粪废弃物进行碳化处理,并使用光谱技术手段对牛粪炭的微观特点及Cu、Zn赋存形态进行了分析表征,同时结合淋溶和毒性实验探究了热解温度对牛粪炭生态毒性的影响.结果表明,高温碳化明显改善牛粪孔隙结构,使其比表面积从牛粪原料的1.15m²/g提高至牛粪炭的5.51(350℃)~195.90m²/g(750℃).随着热解温度的提高,牛粪炭pH值从8.18(350℃)提高到了10.14(750℃);牛粪炭中Cu、Zn含量则从牛粪原料中的1.22和1.23mg/g分别升高至18.29~35.11和18.58~31.24mg/g.透射电镜-选区衍射以及X射线能谱分析表明,热解处理可使牛粪中Cu、Zn离子分别转化为副黑铜矿(Cu₄O₃)和红锌矿(ZnO)等金属氧化物,从而明显降低了牛粪炭中水溶态、DTPA提取态以及HNO₃-H₂SO₄提取态的Cu、Zn离子浓度;此外,FTIR分析及混合有机酸浸提实验结果也表明,350℃牛粪炭中酚羟基、烷烃基、羧基、酰胺类等有机官能团通过吸附和络合作用固定未完全转化的Cu离子,而升高热解温度会使得这些官能团显著减少、促进Cu离子的完全转化以及无机物与Cu、Zn离子之间稳定金属氧化物化合键的形成.淋溶和生态毒性实验表明,高于550℃的热解温度能够显著降低牛粪炭中Cu、Zn的溶出率以及生态毒性,是高Cu、Zn含量牛粪废弃物无害化处理的一种推荐优选技术.     

微波辅助酸预处理玉米秸秆水解条件研究

玉米秸秆由叶子、皮和髓组成, 这些组分含有不同的纤维素、半纤维素和木质素, 因而可以成为生产燃料乙醇的原料. 采用微波辅助的酸水解来脱除与纤维素和木质素紧密结合的半纤维素, 使得纤维素结构发生变化有利于后续酶解是值得探讨的. 本研究通过将玉米秸秆叶子、皮和髓分离, 分别对它们进行了微波(2450MHz, 1000W)酸预处理, 确定了玉米秸秆不同部分的最优水解条件, 并对其进行了生产燃料乙醇的潜力对比, 以选出最适合做燃料酒精原料的部分. 同时, 在实验中, 选取硫酸浓度、温度、处理时间、料水质量体积比及搅拌速度5个因素分别进行单因素试验和正交试验. 结果表明, 5个因素对微波酸预处理玉米秸秆叶子的影响顺序依次为: 硫酸浓度>温度>料水质量体积比>时间>搅拌速度, 最佳条件是硫酸浓度5.0%, 温度75 ℃, 时间30min, 料水质量体积比1∶15, 搅拌速度800 r·min-1; 对玉米秸秆髓的影响顺序依次为: 硫酸浓度>搅拌速度>预处理时间>料水质量体积比>预处理温度, 最佳条件是硫酸浓度4.0%, 温度75 ℃, 时间25min, 料水质量体积比1∶20, 搅拌速度1000 r·min-1; 对玉米秸秆皮的影响顺序依次为: 硫酸浓度>预处理时间>料水质量体积比>预处理温度>搅拌速度, 最佳条件是硫酸浓度9.0%, 温度72 ℃, 时间30min, 料水质量体积比1∶17.1, 搅拌速度2000 r·min-1. 通过实验可以进一步得出, 玉米秸秆叶子和髓更适合用于生产燃料乙醇. 该研究结果对玉米秸秆的燃料化利用有一定的指导意义.     

二胺基改性有序多孔SBA-15对溶液中Cd2+离子的吸附研究

具有高度有序孔道结构的SBA-15是一种广受关注的新型吸附材料,为增加其对溶液重金属离子的吸附性能,选用水热-后期接枝的合成方法,制备出二胺基改性多孔二氧化硅2N-SBA-15,并用透射电镜、X射线衍射、氮气吸附-解吸和红外光谱等手段对其结构进行了表征.并以其为吸附剂,通过批实验的方法讨论了吸附时间、体系初始pH值、吸附剂用量和温度等因素对水溶液中Cd2+吸附的影响,同时结合Zeta电势和XPS分析对其吸附机制进行了探讨.结果表明,合成的SBA-15具有规则多孔特征,SBA-15对Cd2+的吸附受体系pH控制;未改性的SBA-15对Cd2+的吸附量较小,胺基改性可以显著增强SBA-15对Cd2+的吸附能力.在100 mL 25 mg.L-1的Cd2+溶液中,2N-SBA-15的用量在7.5～20 mg之间均能对Cd2+的吸附能力约达95%左右.2N-SBA-15对溶液中Cd2+的吸附很迅速,并在30 min内达到吸附平衡;随着体系温度从25℃增加到35℃,2N-SBA-15对溶液中Cd2+的吸附率从94.73%增加到98.22%.吸附等温线可用Langmuir模型描述,在298 K时Cd2+的最大吸附量为0.9 mmol.g-1,0.1 mol.L-1HCl溶液对Cd2+的洗脱率接近93%.结合pH、温度、Zeta电势和XPS分析结果,可以推测出2N-SBA-15对Cd2+的吸附机制是包含物理吸附、离子交换和络合反应等的复杂吸附过程.2N-SBA-15是一种对水体Cd2+具有较好吸附能力的吸附材料.     

玉米秸秆对Cr(Ⅵ)的生物吸附及热力学特征研究

以玉米秸秆粉为吸附剂,通过批实验讨论了玉米秸秆粉对Cr(Ⅵ)的去除率、体系初始pH值、吸附剂用量和温度等对水溶液中cr(Ⅵ)吸附的影响,并讨论了Cr的化学形态变化和吸附过程的热力学特征.结果表明,向50mL浓度为50mg·L-1的Cr(Ⅵ)溶液中加入0.5 g玉米秸秆粉,于25℃、200r·min-1、pH 1.0的条件下恒温震荡3h,玉米秸秆粉对溶液中cr(Ⅵ)的去除率达97.77%,吸附过程伴随着氧化还原反应的发生.随着体系温度的升高,玉米秸秆粉对Cr(Ⅵ)的吸附量增加.用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevick模型对吸附等温线进行拟合,发现Langmuir模型能更好地反映吸附过程特征,在298K时最大吸附量为14.46mg·g-1.对吸附热力学参数△G0、△G0和△S0的计算表明,吸附过程是吸热的自发过程.最后结合FTIR和SEM谱图,对吸附机理进行了探讨.研究发现,玉米秸秆粉对Cr(Ⅵ)同时存在吸附和还原能力,玉米秸秆粉是具有吸附污水中铬能力和潜在利用价值的生物质吸附剂.     

镍铁氧体@活性炭复合材料去除六价铬的表征、性能及机制

采用化学共沉淀法将镍铁氧体(NiFe₂O₄)负载到活性炭,制备出一种磁性吸附剂镍铁氧体@活性炭(NiFe₂O₄@AC),并将其用于吸附废水中的Cr(Ⅵ).研究了吸附剂吸附Cr(Ⅵ)的影响因素、吸附动力学和吸附等温线.结果表明,在温度为25℃、 pH为2、 Cr(Ⅵ)初始浓度为150 mg·L^-1、活性炭投加量为0.1 g、吸附时间为720 min时,NiFe₂O₄@AC吸附Cr(Ⅵ)的去除率达到96.92%,吸附量达到72.62 mg·g^-1.实验数据符合准二级动力学和Langmuir模型,表明其吸附过程是一个单层的化学吸附过程.热力学研究证实,温度升高有利于Cr(Ⅵ)在NiFe₂O₄@AC上的吸附,该吸附过程是自发和吸热反应.NiFe₂O₄@AC吸附机制主要是通过络合作用和静电吸引来吸附Cr(Ⅵ),同时,外加磁场可从溶液中分...