Defluoridation of drinking water using Al3+-modified bentonite clay: optimization of fluoride adsorption conditions

Al³⁺-bentonite clay (Alum-bent) was prepared by ion exchange of base cations on the matrices of bentonite clay. Intercalation of bentonite clay with Al³⁺ was performed in batch experiments. Parameters optimized include time, dosage, and Al³⁺ concentration. Physicochemical characterization of raw and modified bentonite clay was done by X-ray fluorescence, X-ray diffraction, energy dispersive X-ray spectrometry attached to scanning electron microscopy, Brunauer–Emmett–Teller analysis, cation exchange capacity (CEC) by ammonium acetate method, and pH_pzc by solid addition method. Chemical constituents of water were determined by atomic absorption spectrometry (AAS), ion selective electrode (Crison 6955 Fluoride selective electrode) and a Crison multimeter probe. For fluoride removal, the effect of contact time, adsorbent dosage, adsorbate concentration, and pH were evaluated in batch procedures. The adsorption capacity of fluoride by modified bentonite clay was observed to be 5.7 mg g^?1 at (26 ± 2) °C room temperature. Maximum adsorption of fluoride was optimum at 30 min, 1 g of dosage, 60 mg L^?1 of adsorbate concentration, pH 2–12, and 1:100 solid/liquid (S/L) ratios. Kinetic studies revealed that fluoride adsorption fitted well to pseudo-second-order model than pseudo first order. Adsorption data fitted well to both the Langmuir and Freundlich adsorption isotherms, hence, confirming monolayer and multilayer adsorption. Alum-bent showed good stability in removing fluoride from ground water to below the prescribed limit as stipulated by World Health Organization. As such, it can be concluded that Alum-bent is a potential defluoridation adsorbent which can be applied in fabrication of point of use devices for defluoridation of fluoride-rich water in rural areas of South Africa and other developing countries. Based on that, this comparative study proves that Alum-bent is a promising adsorbent with a high adsorption capacity for fluoride and can be a substitute for conventional defluoridation methods.     

沉水植物黑藻对沉积物有机、无机磷形态及潜在可交换性磷的影响

在室内模拟条件下研究了沉水植物黑藻对沉积物有机及无机磷形态及潜在可交换性磷的影响.结果表明:①黑藻可显著降低沉积物的有机质、阳离子代换量及总磷(p<0.05),对沉积物中的磷起到活化的作用.②黑藻对沉积物无机磷形态中的NaOH-P有极显著影响(p<0.01),对有机磷形态中的活性有机磷有一定影响(p<0.1),而对其他形态磷的影响没有达到显著水平.③有植物组沉积物的潜在可交换性磷的量增大了11.5%,而对照组沉积物的却减少了61.0%.两者变化的方向截然相反,而且变化的程度也存在较大差异.这说明黑藻的作用增大了沉积物中潜在可交换性磷的量.     

生物吸附剂ZL5-2对Cr(Ⅵ)的吸附机理

为测定环境样品中氯菊酯农药残留,用活泼酯法将氯菊酯半抗原(Py)与卵白蛋白(OVA)偶联,制备合成抗原Py-OVA作包被原,建立间接竞争酶联免疫吸附测定法.方阵滴定确定了抗血清最佳稀释度(1∶2 500),包被抗原的最适工作浓度0.45μg/mL,并建立了标准工作曲线.工作曲线表明在10～800μg/L浓度范围内呈良好的线性关系,回收率>97%.     

阳离子树脂法提取活性污泥胞外聚合物的研究

考察了树脂法提取活性污泥中胞外聚合物（extracellular polymeric substance,EPS）的影响因素,确定了最佳的提取条件.试验结果表明,树脂量60g/g VSS,振摇频率200r/min下处理4 h,EPS的提取量达到111.20 mg/L,DNA占提取量的12.13%.该方法的重现性试验结果还表明,EPS及其各成分的相对标准偏差在2.21%～6.07%之间,能较好地满足试验要求,是一种可靠的EPS提取方法.     

矿物尘粒与人体正常细菌相互作用的机制

研究了4种天然及4种人工硅酸盐尘粒与人体的正常细菌大肠埃希菌及表皮葡萄球菌相互作用的机制.测定了矿物粉尘与大肠埃希菌及表皮葡萄球菌作用后的细菌数量、葡萄糖(GLU)消耗量及14种主要阳离子的浓度变化.结果表明,各种粉尘的主要化学组成各不相同,含钙的水泥尘粒以及含镁高的水镁石均能引起大肠埃希菌及表皮葡萄球菌的细菌数量、葡萄糖消耗量增加;各矿物粉尘均不能引起培养基Ti⁴⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、K+、Na+、Ba²⁺、P⁵⁺浓度的变化,而能引起Mn²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Si⁴⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Ni³⁺浓度不同的变化;含Ca²⁺或Mg²⁺高的碱性矿物尘粒能促进细菌的生长代谢.     

中国植被对氮和盐基阳离子吸收速率及其在土壤酸化中的作用

植被对氮和盐基阳离子的吸收是除酸沉降外另一个重要的土壤酸度来源.本研究基于中国植被的净初级生产力和元素化学组成确定了中国植被对氮和盐基阳离子的吸收速率.结果表明中国东南部,包括东北、华北、华东和华南地区,植被对氮的吸收速率普遍较低,而在中国的西北部吸收速率较高,并且由东南向西北逐渐递减对盐基阳离子来说,吸收速率较高(>2.0 keq·(hm²·a)^-1)的植被有亚热带、热带常绿阔叶林、温带石灰岩落叶阔叶林、温带落叶灌丛和亚热带、热带稀树灌木草原等,它们主要分布在华北西北部、云南南部和海南岛西部,而吸收速率较低(<0.5 keq·hm²·a)^-1)的植被则主要包括分布在东部亚热带地区的常绿针叶林以及分布在西部干旱地区的各种荒漠和草原尽管中国大多数地区不会因为植被吸收而造成显著的土壤酸度增加,但在少数地区,植物吸收造成的土壤酸度输入却不容忽视(>0.5 keq·(hm²·a)^-1)由于这些地区植被吸收造成的土壤酸度输入已经大于或相当于目前的酸沉降水平,而且两者之和也超过了土壤的风化速率,这些地区可能面临土壤的酸化问题.     

疏水缔合阳离子型高分子絮凝剂合成与性能研究

以丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、疏水单体CXDMC为原料,通过自由基水溶液共聚合法制备了疏水缔合阳离子型絮凝剂P(AM-DMC-CXDMC),考察了不同合成工艺条件下得到的不同结构的聚合产物的絮凝性能。研究结果表明,疏水单体种类、含量及絮凝剂浓度均对絮凝效果有较大的影响;疏水单体为C4DMC和C8DMC、疏水单体含量为1mol%、絮凝剂加量为20mg/L时,综合絮凝效果较好。用所制备的疏水缔合阳离子型絮凝剂和普通阳离子型絮凝剂P(AM-DMC)分别处理硅藻土模拟水与城市生活污水,结果发现,疏水缔合阳离子型絮凝剂处理效果优于阳离子型絮凝剂。     

山西农田土壤交换性镁含量、分布特征及其与土壤化学性质的关系

采用田间调查与室内分析相结合的方法,研究了山西省农田土壤交换性镁(Mg)含量、分布特征及其与土壤主要化学性质的关系。结果表明,山西省主要农田土壤(0~20 cm)交换性镁含量平均为255.1 mg/kg,变幅为78.1~641.8 mg/kg,其中85%的土壤交换性镁含量在100~400 mg/kg之间,随地区不同而异。土壤剖面(0~100 cm)交换性镁含量为78.1~717 mg/kg,其含量随土壤层次加深呈现出增加的趋势。不同类型土壤交换性镁含量高低依次为潮土>褐土>栗褐土>石灰性褐土>黄绵土>褐土性土。土壤交换性镁含量与土壤pH值、EC值、有机质含量和碱解氮含量呈显著线性正相关,与K/Mg呈显著线性负相关,与全磷含量、速效磷含量、速效钾含量和Ca/Mg呈显著的曲线关系。     

长期不同施肥对水稻土交换性钙、镁和有效硫、硅含量的影响

为探明合理施肥和土壤培肥的理论依据,研究了4种长期定位施肥(CK、NPK、OM30、OM60)对湖南主要水稻土交换性钙、交换性镁、有效硫、有效硅含量的影响.结果表明,长期不同施肥改变了供试水稻土中上述养分的含量.在含钙较低的黄泥田、河沙泥、红黄泥中,施肥使土壤交换性钙含量显著升高,在相同土壤中其含量高低依序为OM30,OM60,NPK;在含钙较多的青灰泥、白鳝泥、紫潮泥中,施肥使土壤交换性钙含量降低.降低幅度与施入的有机肥量呈负相关.在黄泥田、河沙泥、青灰泥、白鳝泥、紫潮泥中,施肥使交换性镁含量降低,而在红黄泥中施肥则使交换性镁含量升高.N-PK处理使含硫较高的黄泥田、青灰泥、白鳝泥、紫潮泥有效硫含量升高,使含硫较低的红黄泥有效硫含量降低;有机、无机肥配施处理(OM30、OM60)使所有试验水稻土有效硫含量升高.施用钙镁磷肥和有机肥能够提高土壤有效硅含量.