TiO2光催化剂在污水处理中的应用

在污水处理方面TiO2光催化剂以其独特的氧化活性、光学性能和无机化能力引起了人们极大的关注.对TiO2光催化原理、农药、染料和环境荷尔蒙等有机污染物的分解,提高催化效率的方法以及其实用技术等方面,分别作了综合评述.     

间苯二胺改性磁性壳聚糖对六价铬的还原-吸附协同作用机制研究

通过改进后的方法制备出具有良好颗粒形态的磁性壳聚糖颗粒,并使用间苯二胺(mPD)对其进行改性,在颗粒表面形成了一层含有大量含氮官能团的有机壳层,有效改善了颗粒的比表面积和活性官能团数量.通过序批实验法探究mPD改性磁性壳聚糖颗粒对六价铬Cr(Ⅵ)的吸附行为,实验结果显示初始pH为酸性有利于其对Cr(Ⅵ)的去除;吸附行为复合拟二级动力学模型,以化学吸附为主;在25℃、pH3条件下,由Langmuir等温线计算得吸附量可以达到212.21 mg·g~(-1),优于此前报道过的很多非纳米级新型磁性吸附剂;通过Redlich-Peterson模型的拟合和吸附反应前后的X射线光电子能谱分析,可知mPD改性磁性壳聚糖颗粒对六价铬Cr(Ⅵ)的去除是通过氧化还原反应和吸附作用协同进行的;经过6次吸附-解吸再生过程,mPD改性磁性壳聚糖颗粒仍具有100 mg·g~(-1)以上的吸附能力.综上,mPD改性磁性壳聚糖颗粒体现出其对Cr(Ⅵ)突出的去除性能,同时具有便于分离和再生能力强等特点,对于应用于含铬废水的处理具有良好的前景.     

氧化还原电位对土壤中重金属环境行为的影响研究进展

E_h（redox potential,氧化还原电位）代表土壤氧化性和还原性的相对程度,是以电位反映土壤所处氧化还原状态的指标.由于重金属易与对E_h敏感的组分发生吸附、络合、沉淀等化学反应,因此E_h的变化会直接/间接影响重金属形态从而决定其毒性和活性.E_h变化对重金属活性往往存在双向影响:①淹水环境使E_h降低,引发反硝化反应、铁锰氧化物和硫酸盐还原,使pH向中性靠拢,从而间接导致酸性土壤中游离态重金属沉淀或碱性土壤中吸附态重金属释放.②厌氧条件在使E_h发生变化的同时,会引起铁锰氧化物、有机质、硫化物的形态或含量发生改变,如铁锰氧化物还原、大分子有机质分解,分解产物与重金属离子结合增加了可溶性重金属的浓度,但厌氧条件也可以使重金属离子和硫化物产生沉淀,且还原Cr、Hg等元素,降低毒性;在氧化条件下,硫化物氧化形成硫酸盐促进了重金属释放;但铁锰离子沉淀及其氧化物形态变化形成的具有强吸附力的无定形铁锰氧化物可重新吸附游离态金属离子.这些复杂的化学变化对定量化研究E_h对重金属的影响造成困难,从而降低了E_h波动环境（水稻土、周期性覆水潮滩沉积物等）中重金属污染风险评价的准确性,也限制了通过改变E_h来原位修复重金属污染土壤的方法实施.因此,需进一步对E_h诱导下土壤颗粒界面上发生的与重金属行为相关的反应进行深入研究,并开发检测分析技术,如无损伤的物理探测方法或同位素稀释技术等,建立不同土壤中E_h与重金属形态、活性的定量关系,以揭示E_h对重金属形态的影响机制.      

水环境中不同氧化还原条件的氢浓度特征

对氯乙烯生物降解过程中不同氧化还原条件的氢浓度特征进行了研究 ,并揭示氢浓度、氧化还原条件、以及氯乙烯降解之间的关系 .结果表明 ,反硝化、锰还原、铁还原、硫还原、产甲烷、PCE/TCE脱氯、cis DCE脱氯以及VC脱氯的氢浓度特征值分别为 0 1— 0 4nmol·l- 1,0 1— 2 0nmol·l- 1,0 1— 0 3nmol·l- 1,1 5— 4 5nmol·l- 1,5— 1 3nmol·l- 1,0 6— 0 9nmol·l- 1,1 0— 2 5nmol·l- 1和 >1 0nmol·l- 1.水环境的还原性愈强 ,对应的氢浓度特征值愈大 .此外 ,PCE/TCE脱氯表现出与反硝化及铁、锰还原相近的氢浓度特征 ,而cis DCE和VC脱氯的氢浓度特征分别类似于硫还原和产甲烷 .强还原 (如产甲烷 )条件有利于氯乙烯的脱氯 ,当环境中氢浓度水平大于 2nmol·l- 1时cis DCE/VC脱氯和产甲烷过程可同时发生 .     

Eh耦合的稻田土壤镉、砷释放机制

镉（Cd）、砷（As）是稻田土壤的主要重（类）金属污染物,稻田土壤Cd、As的释放与其氧化还原电位（E_h）密切相关,但E_h耦合的稻田土壤砷、镉释放机制仍不清楚.本实验利用高精度土壤微反应器模拟E_h梯度变化过程（-250、-50、170 mV）,研究其耦合的土壤Cd、As及相关元素（Fe、Al、Ca、S、P、DOC）的释放特征,并结合同步辐射微区X射线荧光光谱技术（μ-XRF）探讨了不同E_h（-250、-50、170 mV）条件下稻田土壤As释放机制.结果表明：随着供试体系E_h从-250 mV升高至170 mV,土水混合液中DOC和pH值逐步下降,但Cd、As及相关Al、S、P、Fe元素浓度则同时升高.其中,Cd与S、Al增长均呈先缓后快特征,而As与P、Fe增长则呈先快后缓趋势,说明在E_h升高过程中Cd与S,以及As与Fe间密切相关.同步辐射μ-XRF分析发现,在低E_h条件下,土壤颗粒上As、Fe和S的高含量点信号重合,As-S及As-Fe的可决系数分别在E_h为-250 mV和170 mV条件下最高,说明在低E_h条件下As很可能主要受硫化铁控制,但在高E_h条件下则受铁氧化物影响.综上可知,低E_h条件下,As、Cd主要受到硫化铁的控制.随着E_h的升高,土壤Cd的活性逐渐升高,As的活性则受到铁氧化物控制.本研究结果可为理解土壤Cd、As共同释放机制及调控土壤Cd、As活性提供重要理论依据.     

Sediment Parameters of Northwest Black Sea Shelf and Slope: Implications for Transport of Heavy Metals and Radionuclides

In June 1990, sediment cores were obtained from several locations in the Northwest Black Sea shelf and slope by a joint US/USSR scientific team aboard the survey vessel R/V VODYANITSKY. the goal of this investigation was to determine the distribution and levels of radioactivity resulting from the Chernobyl 1986 nuclear accident. the sediment was characterized for texture, mineral composition, redox state, heavy metals, and radionuclides. Correlations emerging from these data reveal paths of dispersal and transport of materials from river sources to deposition sites on the shelf and slope. Kaolinite in the clay mineral suite clearly reflects a dispersal pattern originating in the Danube River and progressing in an easterly direction across the shelf. Sand-size gypsum and the elemental heavy metals Zn, Cu, Cr, and Pb (probable industrial source) as well as the elements Al and Mg (probable terrigenous source) also show a dispersal pattern from the Danube station location in an easterly direction across the shelf. the dispersal direction indicated by these materials is not in conflict with recent existing notions concerning the hydrology of the Northwest Black Sea. Barium anomalies at a midshelf location may be related to operations in the Lebada oil fields situated updrift. Heavy mineral dispersal reflect the Danube and -Crimean Provinces established for the shelf and relate to terrestrial source areas. in addition, the heavy mineral monazite correlates with the radioactive Th 232 found most abundantly in the Crimean Province. Local anomalies of Mn, Fe and U in the sediment at station locations are related to redox (Eh) conditions and other factors. Cs^134/137 data, reported by Curtis and Broadway (1991), correspond to transport and dispersal patterns implicit in the mineralogic, anthropogenic indicators, and sediment characteristics of the study area.     

Bioavailability and metabolism of hexavalent chromium compounds †

Intratracheal instillation of ⁵¹CrCl₃ in anaesthetized rabbits resulted in partial absorption. In blood, the absorbed material was entirely confined to the plasma compartment. Only trace amounts were deposited in liver and kidney. By contrast, after similar application of Na, ⁵¹CrO₄ the bulk of blood radioactivity was present in red blood cells (RBC). Substantial deposition occurred in liver and kidneys. It is concluded that Cr(VI) may enter the body unreduced via the lung and is partially deposited in cells over a prolonged period of time.

Since chromium was accumulated in liver after administration of Cr(VI) we investigated the intracellular disposition of Cr(VI) in the isolated perfused liver. No significant sex differences in chromium distribution were observed. At the end of the experiments (1 h), 60% of the applied dose (312μg Cr/liver) was located in the cytosol, whilst 14% was in the mitochondria, 9% in the microsomal pellet and 2% was associated with the nuclei. Gel chromatography of the cytosolic compartment showed that the overwhelming part of chromium was eluted in fractions with an apparent molecular weight of 6,000 dalton. These fractions exhibited absorption maxima at 410nm and 548nm. It is concluded, that cytosolic reduction might be the main intracellular redox pathway for chromates. This view was confirmed by monitoring the reaction of Cr(VI) with GSH in vitro. GSH reduced Cr(VI) without further cofactors under formation of GSH‐chromium complexes, which possibly represent major intermediates in the metabolism of Cr(VI).     

厦门西溪河口沉积物活性磷的分布特征及迁移转化机制

为探索不同河口区域锰、铁和硫地球化学行为对活性磷分布的影响,选择厦门西溪河口,应用薄膜扩散梯度（DGT）采样技术,对沉积物DGT有效态磷（DGT-P）、锰、铁和硫进行原位和高分辨监测.结果表明,在垂向剖面中,DGT-P的分布与铁和硫的氧化还原转化以及沉积物活性磷背景值关系密切,磷的钝化/活化主要受控于铁氧化物对磷的氧化吸附和还原溶解,以及硫酸盐还原和硫化物积累引发的磷活化;沿采样点分布,DGT-P的浓度平均值差异大（0.075~0.80 mg ·L^-1）,与盐度无关,而是与氧化还原条件密切相关,即氧化带越深磷浓度平均值越低;模型模拟结果表明,表层沉积物对孔隙水磷的再补给能力与DGT-P浓度及氧化还原条件相关,即氧化环境不利于沉积物磷的解吸再补给,而还原环境中与铁和硫地球化学的耦合有利于维持高活性磷浓度以及磷的持续释放.     

醌基氯甲基化聚苯乙烯的制备及废水生化处理应用

非水溶性介体厌氧生物催化技术是目前环境领域研究热点,通过Friedel-Crafts反应将5种醌基化合物接枝在氯甲基化聚苯乙烯大分子载体上.以1,4-萘醌为例,分别从反应温度、反应物摩尔比来研究其对载体接枝1,4-萘醌体系的影响,其中最佳的反应温度为78℃,最佳的反应物摩尔比为1,4-萘醌∶氯甲基聚苯乙烯=2∶1.通过傅里叶红外光谱分析,醌基基团成功地接枝在了大分子骨架氯甲基化聚苯乙烯上.制备的5种醌基材料作为非水溶性氧化还原介体能催化提高生物反硝化速率和偶氮染料脱色,同时在偶氮染料的生物降解中表现了良好的循环使用性.此研究开拓了醌基功能材料的制备新路径和介体催化技术新方向.     

驯化污泥厌氧还原脱氯促进2,4,6-三氯酚矿化及胞外呼吸脱氯途径

厌氧条件下,以乳酸钠为电子供体,2,4,6-三氯酚为电子受体对活性污泥进行驯化,考察了驯化污泥厌氧脱氯的代谢特性.结果发现,污泥可对2,4,6-三氯酚进行高效脱氯,乳酸钠、2,4,6-三氯酚初始浓度为20 mmol·L-1、40~80μmol·L-1时,9~24 h内可实现2,4,6-三氯酚100%初始性降解.中间产物有2,4-二氯酚,但检出浓度较低(4.22μmol·L-1),4-氯酚和苯酚为主要产物.驯化污泥以脱邻位氯(2,4,6-三氯酚,2,4-二氯酚)降解菌为优势种群,对4-氯酚和苯酚的进一步转化有限.厌氧代谢残留物经好氧污泥处理后,4-氯酚(初始浓度33μmol·L-1)2 h实现100%去除.驯化污泥可快速将Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ),并具有较强的腐殖质(AQDS)还原能力,说明驯化污泥中富集了异化铁还原菌.电子介体[Fe(Ⅲ)和AQDS]明显地加速了脱氯速率,在电子介体的介导作用下,污泥可同步进行胞外呼吸脱氯.