改性纳米碳黑用于重金属污染土壤改良的研究

采用培养试验,研究了添加改性纳米碳黑对江西贵溪污染土壤中有效态Cu和Zn含量的影响,并对比研究了包施和混施效果差异,同时还通过温室盆栽试验研究了改性纳米碳黑对黑麦草生物量和黑麦草对Cu和Zn的吸收量以及土壤Cu和Zn形态的影响.结果表明,添加改性纳米碳黑可以降低土壤中有效态Cu和Zn的含量.与对照相比,培养60d后,添加1%、3%和5%改性纳米碳黑的土壤有效态Cu含量分别降低了47.3%、72.0%和80.9%,有效态Zn含量分别降低了3.0%、17.7%和43.6%.同等材料用量下包施不如混施的钝化效果好,且所用时间要长,但包施具有将所施材料和被吸附的重金属移出土壤体系的优点.土壤中添加改性碳黑可以促进黑麦草的生长,降低Cu和Zn在黑麦草地上部的积累量同时降低了土壤中Cu和Zn交换态和碳酸盐结合态,而增加有机物及硫化物结合态含量.     

Ti(IV)与铜离子共掺杂的羟基磷灰石薄膜弱紫外光杀菌研究

采用共沉淀水热合成和离子交换的方法,制备了钛与铜离子共掺杂的羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2:HAP)(HAPTiCu),以大肠杆菌为目标物,研究了不同材料负载的多孔镍网薄膜在弱紫外光下的杀菌活性.结果表明,HAPTiCu在弱紫外光下具有高效杀菌效率,并远远高于HAPTi和P25TiO2薄膜.这主要是铜离子的抗菌与光催化分解细菌的协同作用的结果.电子自旋共振(ESR)研究表明杀菌反应的主要活性物种是O2-·.HAPTiCu薄膜释放的铜离子在光催化杀菌反应过程中,被光催化还原沉积在表面,导致了较低的铜离子溶出,从而保证了材料的稳定性.     

铜镍纳米结构修饰多孔电极的电化学硝酸根还原

利用电化学将硝酸根转化为有价值的氨是硝酸盐处置绿色、低碳的途径。本研究制备了铜镍纳米结构修饰多孔电极(Ni-Cu NW),同时构建了电场与流场相协同的穿透式电化学反应器体系。在施加-0.6 V (vs. RHE)电位条件下,该体系氨法拉第效率可达到(84.35±3.63)%,而泡沫Cu电极的法拉第效率仅为(17.2±0.63)%。在定制的穿透式反应器中,Ni-Cu NW电极在−0.6 V、300 r·min⁻¹转速条件下对1 400 mg·L⁻¹ NO₃^--N 溶液电解,100 min后硝酸盐的转化率接近100%,氨选择性为85.5%。电子自旋共振能谱(ESR)和H_ads淬灭实验证明除了电极直接还原硝酸盐,体系中的H_ads可帮助进一步还原硝酸盐。以50 mA·cm⁻²恒电流密度运行24 h,运行前后电极的硝酸盐还原性能未产生明显变化。     

温度与pH对生物合成施氏矿物在酸性环境中溶解行为及对Cu2+吸附效果的影响

探析施氏矿物在不同温度、pH下的溶解行为,对其在酸性煤矿废水(ACMD)重金属去除领域的应用具有重要的工程指导意义.本研究通过摇瓶实验,在0.16 mol·L-1 FeSO4·7H2O,初始pH为2.5的酸性体系中,采用氧化亚铁硫杆菌A. ferrooxidans催化合成施氏矿物.考察了15 ℃与30 ℃,pH为2.0~6.0环境条件下矿物的溶解行为,及生物合成施氏矿物对酸性体系Cu2+的吸附去除效果.研究结果表明,经过24h反应,施氏矿物合成体系pH从原始2.50降低至2.18,体系Fe2+氧化完全,27.3%的铁离子参与矿物的合成,矿物分子式可表示为Fe8O8(OH)4.22(SO4)1.89.生物合成施氏矿物在温度为15 ℃,pH分别为3.2、3.0、2.8、2.6、2.4、2.2与2.0液态体系中振荡72 h,矿物溶解率分别为1.92%、3.34%、5.90%、13.09%、28.74%、44.53%与61.46%. 在温度为30 ℃的上述酸度体系中,矿物溶解率在相应时间却达到2.04%、3.98%、8.34%、20.53%、43.50%、96.74%与99.92%.在pH≥3.5的不同温度液态体系中该矿物无溶解迹象.在15 ℃,pH为6.0、5.0、4.5、4.0与3.5,Cu2+浓度为40 mg·g-1的液态体系中,生物合成施氏矿物对Cu2+的吸附量为(50.9±2.2)、(47.3±13.3)、(40.5±4.7)、(31.1±5.0)及(16.9±6.5) mg·g-1.体系酸度一定,施氏矿物在15 ℃与30 ℃条件下对Cu2+的吸附效果无显著差异.本研究结果对生物合成施氏矿物在ACMD重金属去除工程应用提供必要的参数支撑.     

基于唐南渗析原理阳离子交换膜对Cu2+、Mn2+、Zn2+去除能力的研究

基于唐南渗析原理,采用阳离子交换膜去除原水中Cu2+、Mn2+、Zn2+等重金属离子,研究影响阳离子交换膜去除各重金属离子能力大小的机制以及2种重金属离子共存时互相干扰的机制.结果表明,阳离子交换膜可有效去除原水中Cu2+、Mn2+、Zn2+等重金属离子,去除率为75%～85%;在浓度相同下且重金属离子带相同电荷数时,其水化离子半径越小,离子扩散速度就越快,阳离子交换膜对其去除能力就越强;当重金属水化离子半径基本相同时,膜对原子序数小的重金属离子的去除能力更强;相同浓度且相同电荷数的重金属离子共存时,各离子同步被去除,但各离子之间存在干扰,越易于被离子交换的离子与其它离子共存时,其竞争能力越强,使其他离子的去除率降低越多;当待去除离子的总浓度远低于膜的交换容量时,离子共存时各离子的去除率相比离子单独存在时各离子的去除率下降幅度不大.     

铜山口铜(钼)矿床成矿流体水-岩反应数值模拟

铜山口铜(钼)矿床位于湖北省大冶市境内,是一典型的矽卡岩-斑岩复合型矿床。通过对其流体包裹体的系统研究,确定了成矿阶段成矿流体的成分及温压条件,并结合矿床学研究,将成矿过程分解为两个平行的成矿阶段,即矽卡岩型矿化阶段和斑岩型矿化阶段。根据Johson和Reed等人建立的水 岩反应模型,对本矿床成矿流体与围岩反应并析出金属沉淀的过程进行了数值模拟计算,其结果与实际地质情况吻合较好。     

胡敏素和磷酸盐联用对土壤中铜的钝化

本文研究了胡敏素和磷酸二氢钾（KH₂PO₄）单独施用以及胡敏素和KH₂PO₄联用等不同情况下,污染土壤中重金属Cu形态的动态变化;采用TCLP（Toxic characteristic leaching procedure）法评价了不同配比钝化剂对污染土壤中Cu的钝化作用,以土壤中典型的根系分泌物酒石酸作为重金属解吸剂来模拟研究土壤中小分子有机酸对Cu钝化后的产物形态变化的影响.结果表明,土壤添加胡敏素和KH₂PO₄能够不同程度地升高土壤pH值,二者联用使酸性土壤pH值从4.90升高到5.22-5.30;添加不同比例的胡敏素和KH₂PO₄均降低了土壤TCLP提取态和酸提取态Cu含量,且P/Cu摩尔比为4：1时,土壤TCLP提取态和酸提取态Cu含量分别降低了67.8 mg·kg^-1和104.5 mg·kg^-1,而残渣态的Cu含量增加了17.3 mg·kg^-1.胡敏素和KH₂PO₄联用的效果显著优于二者单独使用;土壤溶液中存在的根系分泌物成分酒石酸对土壤中的Cu具有解吸作用,解吸率随酒石酸浓度增加而提高.胡敏素和KH₂PO₄的联用减少了Cu的解吸,降低了Cu的迁移性.     

两性磁化炭添加比例对河流沿岸土吸附Cu2+的影响

将两性(十二烷基二甲基甜菜碱)修饰磁化炭分别以质量分数0、1％和2％加入嘉陵江流域(川渝段)内苍溪(CX)、南部(NB)、嘉陵(JL)和合川(HC)沿岸土中,考察各混合土样对Cu2+的等温吸附和热力学特征.结果表明:混合土样对Cu2+的最大吸附量为58.36 mmol/kg～366.85 mmol/kg,添加等量两性磁...     

固定化斜生栅藻净化畜禽废水中氨氮和磷的影响因素

为探讨Cu2+、pH和流速对固定化斜生栅藻去除畜禽废水中NH4+-N、TP效果的影响,在实验室条件下模拟实际污水处理过程,并采用正交实验方案对结果进行分析。结果表明低质量浓度Cu2+(0~0.05 mg/L)改善藻的净化效果,高质量浓度Cu2+(0.50~5.00 mg/L)抑制藻的净化效果;在pH较高的条件下(pH=9),固定化斜生栅藻的净化效果明显提高;流速对结果没有明显影响。通过正交实验,得出固定化斜生栅藻去除畜禽废水中NH4+-N、TP的优化条件如下:Cu2+质量浓度为0.05 mg/L,pH为9,流速为0.3 m/s。此时NH4+-N去除率为96.11%,TP去除率为97.53%。     

Morphology-dependent activation of hydrogen peroxide with Cu20 for tetracycline hydrochloride degradation in bicarbonate aqueous solution

The design of efficient heterogeneous catalysts in bicarbonate-activated hydrogen perox-ide systems(BAP)is a hot topic in wastewater treatment.In this work,Cu2O nanoparticles with different morphologies including cubic shape(c-Cu2O),octahedron shape(o-Cu2O)and spherical shape(s-Cu2O),were applied in BAP for the first time to degrade tetracycline hy-drochloride(TC).Compared with Cu2+ions and CuO,TC degradation was boosted in the presence of Cu2O in the BAP system,with the degradation rate following the order c-Cu2O＞o-Cu2O＞s-Cu2O.The morphology-dependent effects could be linearly correlated with the ratio of surface oxygen species(Os),but not with the surface area or Cu(Ⅰ)ratio.The c-Cu2O catalyst with exposure of(100)facets contained 76.6％Os as the active site for H2O2 adsorp-tion and activation,while the value was much lower for o-Cu2O and s-Cu2O with dominant(111)facets.The presence of HCO3-enhanced the interactions among Cu2O,H2O2 and TC,leading to facile oxidation of Cu(Ⅰ)to Cu(Ⅱ)by H2O2,and the formation of various reactive species such as hydroxyl radicals and Cu(Ⅲ)contributed to TC degradation.This work pro-vides a new method for enhancing H2O2 activation with heterogeneous catalysts by crystal facet engineering.