醋酸-醋酸铵缓冲体系中柠檬酸、草酸和苹果酸对高岭石的溶解特征

采用间歇法(batch method)模拟研究醋酸-醋酸铵缓冲体系中柠檬酸、草酸和苹果酸三种低分子量有机酸对高岭石的溶解特征。结果表明:柠檬酸、草酸和苹果酸三种有机酸均能显著促进高岭石的溶解,溶解能力都是随其浓度和酸度的升高而增强;当有机酸浓度为1mmol/L,pH3.5时,草酸>柠檬酸>苹果酸;pH5.5和pH4.5时,柠檬酸>草酸>苹果酸;而当有机酸浓度≥5mmol/L时,草酸>柠檬酸>苹果酸,且对高岭石的溶解能力都大于无机酸。当柠檬酸、草酸和苹果酸浓度为1mmol/L时,反应级数(nHL)分别为0.09、0.27和0.18,速率常数(kHL)分别为4.03×10-13、2.62×10-12和4.73×10-13;当其浓度为5mmol/L时,其反应级数(nHL)分别为0.16、0.37和0.16,速率常数(kHL)分别为1.38×10-12、2.32×10-11和4.97×10-13;其浓度为10mmol/L时,反应级数(nHL)分别为0.18、0.34和0.16,速率常数(kHL)分别为2.17×10-12、2.60×10-11和6.05×10-13。对于柠檬酸和草酸而言,在促进高岭石溶解的作用上,相对于质子,配体的贡献是主要的;而对于苹果酸而言,配体的贡献是次要的。配体促进溶解速率(RL)可以用配体浓度的指数形式来表示。对柠檬酸、草酸和苹果酸而言,pH5.5时,分别为RL=10-13.01[配体]0.23、RL=10-13.28[配体]0.70和RL=10-13.72[配体]0.38;pH4.5时,分别为RL=10-13.00[配体]0.51、RL=10-13.03[配体]1.05和RL=10-14.07[配体]0.77;pH3.5时,分别为RL=10-12.99[配体]0.64、RL=10-12.72[配体]0.89和RL=10-14.61[配体]1.69。     

基于柠檬酸铁的Fe/C催化剂制备及其活化过二硫酸盐降解磺胺嘧啶的研究

针对Fe/C催化剂在催化过硫酸盐领域存在制备原料多、成本高、过程复杂等问题,以价廉环保的柠檬酸铁为原料,采用高温碳化法在不同热解温度(700,800,900,1000℃)下制备了4种Fe/C催化剂。通过SEM、EDS、BET、XRD、XPS对其进行表征,并将4种Fe/C催化剂用于吸附和活化过二硫酸盐(PDS)降解磺胺嘧啶(SDZ)。初步筛选后,以800℃下所得催化剂Fe/C-800作为目标催化剂进行深入研究,分析其活化PDS降解SDZ的性能及作用机理。结果表明：0.05 g/L的Fe/C-800在PDS投加量为1 mmol/L、溶液初始pH值为7时,SDZ(10 mg/L)的降解率可达98.8%;Fe/C-800具有较广的pH值适用范围,在低催化剂投加量下可高效降解不同浓度SDZ,且重复利用性能良好;Fe⁰和C可促进Fe³⁺转化为Fe²⁺,反应结束后铁/亚铁离子溶出量低(0.3182 mg/L);反应体系中自由基途径和非自由基途径均存在,其中SO■·、O■·和¹O₂占主导作用,...     

潮间带原油污染对泥蚶(Tegillarca granosa)抗氧化酶活性影响与综合生物标志物响应研究

随着海洋石油开发及运输的不断发展,溢油事故时有发生,给潮间带生物带来不同程度的影响. 以泥蚶(Tegillarca granosa)为研究对象,采用潮间带原油污染生物暴露室内模拟试验及数据统计检验,结合综合生物标志物响应(IBR)星状图,探讨潮间带沉积物原油污染对泥蚶鳃和消化腺中不同抗氧化酶活性的影响,筛选最优生物标志物. 结果表明:①受低浓度原油污染时超氧化物歧化酶(SOD)活性总体表现为被诱导,受高浓度原油污染时总体表现为被抑制,且其在消化腺中的平均活性(132.29 U/mg)约为鳃中(69.34 U/mg)的2倍. ②过氧化氢酶(CAT)活性在时间-效应上与SOD活性变化规律相似,但其响应时间具有滞后性. ③鳃中谷胱甘肽转硫酶(GST)活性在受污染第1天总体表现为被抑制,而消化腺中GST活性在第3、12天时被抑制的效果更明显. ④鳃中谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性在污染第3天较早被激发,且消化腺中GPx活性最大诱导率和抑制率都出现在低浓度(500 mg/kg)原油污染时. ⑤泥蚶鳃和消化腺的IBR值均随暴露时间的增加呈先降低后升高的趋势,且与4种酶活性变化趋势基本相同. 研究显示,4种主要抗氧化酶在消除活性氧自由基(ROS)上具有协同作用,GST可作为原油污染短期监测的生物标志物,而IBR可作为综合生物毒性评价的指标.      

蚯蚓、秸秆和柠檬酸对少花龙葵与翅果菊修复锌铅镉污染土壤的影响

外源物质调控和间作是提高重金属污染土壤植物修复效率的有效方法.采用盆栽试验研究蚯蚓、秸秆和柠檬酸对少花龙葵和翅果菊单作与间作修复Zn、 Pb和Cd复合污染土壤的影响.结果表明,蚯蚓对Zn、 Pb和Cd的富集系数(BCF)分别为0.07～0.13、0.10～0.26和5.64～15.52.土壤中添加秸秆能使蚯蚓生物量增加22.29%～223.87%、重金属含量下降8.15%～62.58%.蚯蚓对土壤重金属有效态含量的影响不大,但秸秆和柠檬酸对土壤重金属有效态含量分别表现为钝化和活化作用.蚯蚓对翅果菊的重金属含量影响不大,但会降低少花龙葵的重金属含量;秸秆对翅果菊重金属含量表现为抑制效应,但对少花龙葵Cd含量表现为促进效应;柠檬酸对少花龙葵重金属含量影响不大,但是会显著提高翅果菊的Pb含量.间作显著降低土壤重金属有效态含量,明显提高植物根的重金属含量,但对植物地上部重金属含量影响不大.植物对Zn、 Pb和Cd的总提取量主要表现为：翅果菊>间作>少花龙葵.添加蚯蚓可以使翅果菊Zn、 Pb和Cd总提取量分别提高12.49%、35.89%和29.01%;添加秸秆+蚯蚓可以使翅果菊Pb...     

电动修复过程中电解质浓度对U(Ⅵ)迁移和能耗的影响

采用了柠檬酸与氯化铁组合的一种复合电解质,研究不同的电解质浓度对U（Ⅵ）的迁移行为和能量利用率的影响.结果表明：柠檬酸和氯化铁的最佳浓度为0.1mol/L CA+0.03mol/L FeCl₃,该浓度时铀的去除效率约为（61.55±0.41）%,累积消耗能量为0.2559kW·h,能量有效利用率β为（0.24±0.02）×10³.采用Visual MNIETQ软件模拟铀在pH值为3.0的柠檬酸和氯化铁溶液中的存在形式,结果表明主要以大量铀-柠檬酸根络合物（UO₂-Citrate^-）和少量的铀酰离子（UO₂²⁺）存在,此时铀主要从阴极向阳极迁移.当氯化铁浓度增加至0.05mol/L时,铀的去除率相应减少,产生此现象与电渗流强度及方向、氢氧化铁胶体吸附等因素有关.相较于单一的柠檬酸和盐酸,以柠檬酸和氯化铁组合的电解液具备去除效率高、浸出毒性低、土壤修复后危害小等优势.     

挺水植物对城市河流中典型污水印记药物的去除

以AZM（阿奇霉素）、STZ（磺胺噻唑）、IBU（布洛芬）、DCF（双氯芬酸）、PRC（扑热息痛）、ATL（阿替洛尔）、CLF（氯贝酸）、CBM（卡马西平）和CAF（咖啡因）共9种WWMPs（wastewater-marking pharmaceuticals,污水印记药物）为目标物,采用HPLC-MS/MS检测方法,通过室内河流模拟系统,研究3种挺水植物组合（旱伞草+灯芯草、菖蒲+灯芯草、旱伞草+菖蒲）的人工生态系统在不同介质（水相、泥相、水生植物）中WWMPs的变化特性及对常规污染物（如COD_Cr、NH₃-N、TP、TN）的去除效果,并运用物料衡算等手段计算目标物的实际去除率.结果表明:3种挺水植物组合的人工生态系统对4种常规污染物的去除效果较为明显,COD_Cr、NH₃-N、TP、TN去除率范围分别为39.7%~47.8%、88.2%~99.4%、39.1%~58.1%和49.1%~58.5%;与无植物系统相比,挺水植物组合的人工生态系统对水相中药物有明显的去除效果,尤其是对CBM、IBU和DCF,最大去除率均在54.0%以上;旱伞草+菖蒲组合的人工生态系统对水相中CAF、CBM、CLF、DCF、IBU和STZ的去除效果较好,去除率为51.6%~87.7%;3种挺水植物组合的人工生态系统对泥相中WWMPs的去除效果大小依次为菖蒲+灯芯草>旱伞草+菖蒲>旱伞草+灯芯草;不同挺水植物组合的人工生态系统对WWMPs的富集特性不同,9种WWMPs吸收效果大小依次为CBM > CLF > CAF > IBU > DCF > ATL > PRC > AZM > STZ;3种挺水植物组合的人工生态系统对WWMPs的实际总去除率大小依次为菖蒲+灯芯草>旱伞草+菖蒲>旱伞草+灯芯草.研究显示,挺水植物组合的人工生态系统可以有效地去除城市河流中WWMPs及常规污染物,能作为净化水质、改善城市河流水环境的一种有效手段.      

活性炭纤维负载柠檬酸铁活化过硫酸氢钾降解罗丹明B的研究

以ACF（活性炭纤维）为载体,制备出一种新的非均相催化剂ACF@Cit-Fe/S〔将Cit-Fe（柠檬酸铁）负载在ACF表面并引入S元素〕,并采用SEM-EDS（电镜-能谱）、XPS（X射线光电子能谱）对其进行表征,研究其活化PMS（过硫酸氢钾）降解染料RhB（罗丹明B）的降解效果.结果表明:①ACF表面成功负载了Cit-Fe和S元素,Cit-Fe和S元素的掺杂增强了ACF催化PMS的性能,能有效降解染料RhB,反应120 min时RhB的脱色率达98%.②ρ（ACF@Cit-Fe/S）、c（PMS）对RhB降解有一定的影响,ρ（ACF@Cit-Fe/S）为0.5 g/L、c（PMS）为6 mmol/L是降解RhB（10 mg/L）的最佳投加量.③温度对RhB降解速率的影响符合阿伦尼乌斯模型,通过计算得出活化能为39.47 kJ/mol,降解过程是一个表面反应控制过程.④以叔丁醇、甲醇、苯酚为分子探针的自由基清除试验显示,SO₄-·（硫酸根自由基）和HO·（羟基自由基）是降解反应过程中主要的自由基,其主要存在于催化剂表面及其周围.研究显示,ACF@Cit-Fe/S能用于活化PMS的高级氧化体系中,ACF@Cit-Fe/S表面丰富的电子转移过程导致其活化PMS的能力增强,从而促进SO₄-·和HO·的产生,提高RhB的降解效率.      

四级串联厌氧反应器对阿卡波糖废渣的减量处理

发酵生产阿卡波糖的过程会产生大量发酵废渣,该废渣处理成本高昂且易造成环境污染。因此,寻找高效环保和低成本的废渣减量处理方法,是目前亟需解决的问题。采用四级串联厌氧反应器对阿卡波糖废渣液进行减量处理,经过启动阶段和负荷提高阶段,共运行68 d。其中,负荷提高阶段增加水解酸化罐作为预处理工艺,两阶段有机负荷分别为1.16,3.32 kg/(m3·d)。结果表明:水解酸化罐作为预处理工艺可提高系统稳定性;系统运行后期可溶性COD去除率达83.3%,平均容积产气率为0.36 m3/(m3·d),废渣中固体物质的去除率达64%,在2—4号罐体底部观察到直径0.8~2 mm的颗粒污泥形成。     

亚硝酸盐型厌氧甲烷氧化过程强化新视角:排泥及其微生物机制研究

亚硝酸盐型厌氧甲烷氧化(Nitrite-dependent anaerobic methane oxidation, n-DAMO)是微生物在厌氧条件下利用甲烷还原亚硝酸盐的过程.本研究通过排泥的策略对n-DAMO过程进行强化,并比较分析了反应器中微生物的群落结构及功能微生物数量.结果发现,与对照组相比,排泥后实验组反应器的脱氮速率从17.00 mg·L~(-1)·d~(-1)提高到73.10 mg·L~(-1)·d~(-1).排泥后反应器中n-DAMO细菌的相对丰度从38.3%上升到67.7%,功能微生物的基因拷贝数由1.404×10~8 copies·g~(-1)增长到4.854×10~8 copies·g~(-1),污泥比活性提高了2.95倍.与之相反,初始反应器中其余优势微生物Unclassified_GCA004、Unclassified_Rhodocyclaceae、Unclassified_Fimbriimonadaceae与Methylosinu相对丰度分别下降为原来的27.66%、32.65%、4.35%、20.27%.结果表明,排泥可以有效地强化n-DAMO过程,同时促进功能微生物的生长,主要原因在于排泥排出了非目标微生物,使得目标微生物大量生长.本研究为强化n-DAMO过程及加快n-DAMO微生物的富集提供了一条新思路,并为进一步推动n-DAMO过程的工程应用提供了理论基础.