Effect of alginate on the aggregation kinetics of copper oxide nanoparticles (CuO NPs): bridging interaction and hetero-aggregation induced by Ca<Superscript>2+</Superscript>

The stability of CuO nanoparticles (NPs) is expected to play a key role in the environmental risk assessment of nanotoxicity in aquatic systems. In this study, the effect of alginate (model polysaccharides) on the stability of CuO NPs in various environmentally relevant ionic strength conditions was investigated by using time-resolved dynamic light scattering. Significant aggregation of CuO NPs was observed in the presence of both monovalent and divalent cations. The critical coagulation concentrations (CCC) were 54.5 and 2.9 mM for NaNO₃ and Ca(NO₃)₂, respectively. The presence of alginate slowed nano-CuO aggregation rates over the entire NaNO₃ concentration range due to the combined electrostatic and steric effect. High concentrations of Ca²⁺ (>6 mM) resulted in stronger adsorption of alginate onto CuO NPs; however, enhanced aggregation of CuO NPs occurred simultaneously under the same conditions. Spectroscopic analysis revealed that the bridging interaction of alginate with Ca²⁺ might be an important mechanism for the enhanced aggregation. Furthermore, significant coagulation of the alginate molecules was observed in solutions of high Ca²⁺ concentrations, indicating a hetero-aggregation mechanism between the alginate-covered CuO NPs and the unabsorbed alginate. These results suggested a different aggregation mechanism of NPs might co-exist in aqueous systems enriched with natural organic matter, which should be taken into consideration in future studies.

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Graphical abstract Hetero-aggregation mechanism of CuO nanoparticles and alginate under high concentration of Ca²⁺

     

丝藻对含钼废水中MoO_4~(2-)的吸附特性及机制研究

研究了丝藻对含钼废水中MoO2-4的吸附作用。分别考察了初始pH、吸附时间、温度、投加量以及竞争离子等5个因素对吸附过程的影响,并应用吸附热力学和动力学方法对吸附机制进行了探讨。结果表明,丝藻在初始pH 1、吸附时间40min、投加量为1.0g以及30℃条件下,对含钼废水中MoO2-4的去除率达82%,平衡吸附量为0.657 0mg/g。PO3-4对MoO2-4的吸附具有较强的拮抗作用,平衡吸附量下降至0.380 0mg/g,SiO4-4对MoO2-4的拮抗作用相对较弱,而SO2-4对MoO2-4的吸附却有一定的协同作用。丝藻对MoO2-4的吸附等温数据更符合Langmuir吸附等温模型,准二级动力学方程拟合的吸附动力学过程相关性较高,20、25℃下的R2都在0.99以上。说明丝藻吸附MoO2-4属于化学吸附,受化学反应速率控制,且丝藻可以应用于含钼废水治理领域。     

水体浊度对马来眼子菜和菹草生长的影响

研究了不同浊度(30、60和90 NTU)水体中,马来眼子菜及菹草的生长发育状况,并用水下饱和脉冲叶绿素荧光仪(Diving-PAM)测定其叶片荧光参数指标。结果表明,不同的浊度对马来眼子菜的叶片数及株高无显著影响,而对菹草的叶片数及株高生长速率有一定的影响。30 d胁迫下,浊度组马来眼子菜的最大光化学量子产量(maximum quantum yield,Fv/Fm)、光化学淬灭系数(photochemical quenching,q P)、非光化学淬灭系数(non-photochemical quenching,q N)、相对光合电子传递速率(electron transport rate,ETR)与对照组差异不显著(p>0.05),表明马来眼子菜对浑浊水体有较强的耐受能力;实验结束时,高浊度组(90 NTU)中,菹草Fv/Fm、q P、q N、ETR与对照组达到极显著差异(p<0.01),其余浊度组也相应受到影响,说明菹草的光系统II(PSII)受到破坏。该研究的成果可为沉水植物恢复研究与实践提供技术支撑。     

利用卫星遥感评估广西壮族自治区SO_2减排成效

基于2005—2012年OMI卫星遥感PBL SO2柱浓度数据分析了广西壮族自治区SO2污染的时空格局和变化特征,并结合燃煤火电厂SO2排放模型估算与工业经济增长数据,在时间、空间尺度上分析了自治区内不同区域的SO2污染对火电厂烟气脱硫政策的响应以及所呈现出的减排成效。结果表明,广西因火电厂脱硫政策驱动的SO2污染改善具有显著的空间异质性,自治区内高污染区的SO2浓度在2011—2012年出现了显著下降,而低污染区的SO2浓度则在8年中持续增长;排放模型估算结果显示,烟气脱硫驱动的火电厂SO2减排贡献将在2008年后持续下降,而遥感观测结果显示,广西全区SO2半年浓度均值总体呈现波动上升趋势,2005—2012年浓度增加了8.6%、年均增长约0.9%;综合工业经济增长数据发现,近年来其他工业源的增量排放已给广西SO2减排带了新挑战,而这一变化仍未得到相关决策部门关注,存在明显缺陷的SO2统计排放量数据尚未得到修正。针对上述污染变化新特征,政府相关部门应引起足够重视,尽快更新完善污染源信息并启动针对其他污染源的限排措施,以确保环境持续改善。     

电镀综合废水对DF膜的污染

江苏某电镀厂的电镀综合废水在采用DF膜进行预处理时,膜易受到污染。针对这一问题,采用DF膜生产厂家提供的小试装置,研究探索了膜污染的原因及其具体特征。实验结果表明,在处理电镀综合废水时,DF膜的污染速率较快,而酸洗对DF膜的恢复性较好,研究还证实电镀综合废水中的无氰沉锌水洗液是造成DF膜污染的主要原因。     

采用水解酸化-复合好氧处理制药工业废水的工艺评价

以制药工业综合废水处理为例对其采用的两级水解酸化复合好氧工艺的处理效果进行评估。按常规指标进行评估,该工艺对于制药综合废水的处理效果达到了设计目的,COD去除率可达到78.2%以上,NH+4-N的去除率达到99.3%,出水质量基本满足"污水综合排放标准(GB8978-1996)"二级标准和"辽宁省污水综合排放标准(DB21.1627-2008)";急性毒性的检测表明,经过该工艺处理后出水为低毒性;三维荧光谱分析(EEM)表明,制药综合废水经生物处理后的可溶性有机物中仍然存在难降解物质,建议增加物化处理以提高处理效果;并且制药废水经处理后的出水中的盐度对排入的生态系统存在风险,建议纳入排放标准以加强管理。     

网状季胺基阴离子吸附剂制备及吸附性能

以丝瓜络为原料,采用醚化-接枝技术制备出季胺基阴离子交换吸附剂。采用电镜扫描、傅里叶红外光谱、比表面积孔径分布测定仪和元素分析仪等仪器对其进行分析和结构表征,并考察了温度、p H和硝酸盐初始浓度等因素对NO-3去除率的影响。实验结果表明,在20℃,p H值为3~10时,NO-3的吸附率可达90%左右;在不同温度下该吸附过程用Langmuir等温线模型和Freundich等温线模型描述均可;与伪一级动力学方程相比,伪二级动力学方程能更好地描述其吸附动力学方程。     

密相塔半干法烟气脱硫塔内加湿降温及其对脱硫效率的影响

为了实现密相塔半干法脱硫工艺的精确加湿进一步提高系统脱硫效率,利用推导出的传热传质计算方法,得到烟气温度降低和加水量的关系.结合3组密相塔半干法工程实际数据,发现理论计算值和实测值误差区间仅为2.9％ ～5.4％.通过选取河北某钢厂210 m2烧结烟气密相塔半干法脱硫项目实际在线检测数据,发现循环脱硫灰含湿量为3％的系统脱硫效率整体高于含湿量为5％和4％的样品,最大值达93.56％.通过粒度分析、扫描电镜、X射线衍射及差热-热重对2种不同含湿量的循环脱硫灰进行表征,结果表明,含湿量为3％的循环脱硫灰较含湿量为5％的样品粒径小、比表面积大,无团聚现象,物相分析还证实相对于含湿量为5％样品,其Ca(OH)2和结晶水含量少,几乎都是CaSO4和CaS03干态物质,因此脱硫反应进行彻底,脱硫效率较高.     

污泥中重金属的形态及在小麦幼苗中的富集

采用BCR连续提取法研究了污泥中Cd、Pb和Zn的化学形态分布,并通过室内土培实验研究了其在小麦幼苗中的富集效应。研究结果表明,Pb和Cd在污泥中主要以残渣态存在,相对比较稳定;Zn则主要以可交换态和可还原态存在,具有较强的潜在生物有效性。污泥中3种金属的潜在生物有效性由强到弱的顺序为:Zn>Cd>Pb。比较污泥中的Zn、Pb、Cd在小麦根和叶中的富集系数(EC),可发现3种金属在根中的富集系数均大于其在叶中的富集系数,说明小麦根部对这3种金属的富集能力大于其茎叶部分。3种金属在小麦中富集能力的强弱顺序在茎叶中为Zn>Cd>Pb,此结果与金属形态分析的结果相吻合。     

建筑垃圾渗滤液实验室模拟研究

利用垃圾柱在实验室模拟降雨条件下,对建筑垃圾渗滤液的产生量、pH、TOC、COD、Cl-、SO42-、可溶性Fe、总硬度等指标进行了长达440d的连续监测,分析了各指标的变化趋势,讨论了渗滤液可能对填埋场(或堆场)周边环境可能造成的危害。结果表明,建筑垃圾渗滤液在填埋3a后,除总硬度外,其它指标均可达到地下水及地表水Ⅲ类标准,如注意填埋场的选址,仅需对填埋场初期渗滤液进行处理即可直接排放。