改性磁性纳米颗粒固定内生菌Bacillus nealsonii吸附废水中Cd2+的特性研究

从重金属超累积植物龙葵体内提取内生菌Bacillus nealsonii,采用二氧化硅改性纳米Fe_3O_4颗粒与海藻酸钠将其包埋交联进行固定化,制得一种新型球状生物吸附剂,并应用于废水中Cd~(2+)的吸附处理.同时,通过正交实验研究了该球状生物吸附剂的最佳制备条件和吸附处理条件,并采用扫描电镜等表征手段与构建吸附动力学考察了其吸附特征.结果表明,球状生物吸附剂的最佳制备条件为:改性纳米Fe3O4颗粒质量分数为0.1%,海藻酸钠质量分数为8.0%,菌液接种量为0.4%,交联时间为2 h;其最佳吸附处理条件为p H=6、吸附时间12 h、吸附剂用量(干重)2.5 g·L-1,在Cd~(2+)初始浓度为50 mg·L-1时的吸附率可达96%以上.研究发现,球状生物吸附剂的内外部结构孔隙率较大,有利于促进Cd~(2+)的吸附.该吸附过程遵循准二级反应动力学,以化学吸附为主,符合Freundlich等温吸附模型,最大单分子吸附量可达13.02 mg·g-1.解吸实验结果表明,该吸附剂具有较好的可重复利用性.     

聚合硫酸铁铝硅的制备及混凝性能

研究了以硫铁矿烧渣、硫酸、铝酸钙粉和水玻璃为原料制备新型无机高分子复合混凝剂聚合硫酸铁铝硅（PFASS）的方法,采用微电泳技术研究了不同n（SiO2）：n（Fe）的PFASS的水解聚合产物的电动特性,应用超滤法对PFASS、聚合硫酸铁铝（PFAS）和聚合硫酸铁（PFS）的表观相对分子质量了进行测定,并对PFASS混凝性能及其混凝机理进行了研究。研究结果表明,在对高岭土悬浊液的混凝处理中,PFASS比PFAS和PFS具有更优的去浊性能。     

喀斯特水库碳、硅耦合循环:以红枫湖、普定水库和平寨水库为例

通过研究红枫湖、普定水库和平寨水库三个喀斯特水库的碳、硅循环,探讨了水库碳-硅循环的耦合关系。藻类光合作用导致表层水体溶解硅(DSi)及溶解无机碳(DIC)的亏损;当DSi供应不足时,硅藻生长繁殖大量消耗DSi,导致DSi相对DIC快速亏损。沉降颗粒物中内源有机碳含量越高,生物硅(BSi)及有机碳(OC)含量越高,但OC/BSi受控于硅藻对沉积物有机碳贡献率,且与之呈反比。生物硅与有机碳含量之比K值(K=BSi/OC)可作为硅藻贡献率的潜在替代指标,并与之呈正相关;生物硅与内源有机碳(OC_(auto))含量之比K_(auto)值(K_(auto)=BSi/OC_(auto))可作为水体富营养化程度的潜在替代指标,并与富营养化程度呈负相关。     

4种脂肪多胺修饰硅胶对铅离子的吸附

为了合成高效铅离子吸附剂,了解其对铅离子的吸附规律。采用(3-氯丙基)三甲氧基硅烷(CPTS)架桥法,以硅胶(SG)为载体,乙二胺(EDA)、二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)和四乙烯五胺(TEPA)为表面修饰剂,合成了4种胺化硅胶,测定了它们的红外光谱、热重等性质以及对Cu2+、Zn2+和Pb2+的吸附能力。结果表明,4种胺化硅胶对Pb2+的吸附量均大于Cu2+和Zn2+的吸附量,其中DETA修饰硅胶对Pb2+的吸附量较高。4种胺化硅胶对Pb2+的吸附过程较好地符合拟二级动力学模型以及Langmuir和Scatchart等温吸附热力学模型,其对Pb2+吸附的速率常数、饱和吸附量以及吸附位点数由大到小的顺序一致,均为SG-DETASG-TEPASG-EDASG-TETA。4种胺化硅胶对Pb2+的吸附速率和吸附量呈现"奇数胺"增强效应,亲和常数则依次减小。阐明了脂肪多胺修饰硅胶对Pb2+的吸附规律,并进一步讨论了Scatchart和Langmuir热力学模型的统一性。     

Silica nanoparticles and silver-doped silica nanoparticles induce endoplasmatic reticulum stress response and alter cytochrome P4501A activity

Engineered silica nanoparticles (SiO₂-NPs) find widespread application and may lead to exposure of humans and the environment. Here we compare the effects of SiO₂-NPs and SiO₂-NPs doped with silver (SiO₂-Ag-NPs) on survival and cellular function of human liver cells (Huh7) and Pimephales promelas (fathead minnow) fibroblast cells (FMH). In Huh7 cells we investigate effects on the endoplasmatic reticulum (ER), including ER stress, and interactions of nanoparticles (NPs) with metabolizing enzymes and efflux transporters. The NPs formed agglomerates/aggregates in cell culture media as revealed by SEM and TEM. SiO₂ and SiO₂-1% Ag-NPs were taken up into cells as demonstrated by agglomerates occurring in vesicular-like structures or freely dispersed in the cytosol. Cytotoxicity was more pronounced in Huh7 than in FMH cells, and increased with silver content in silver-doped NPs. Dissolved silver was the most significant factor for cytotoxicity. At toxic and non-cytotoxic concentrations SiO₂-NPs and SiO₂-1% Ag-NPs induced perturbations in the function of ER. In Huh7 cells NPs induced the unfolded protein response (UPR), or ER stress response, as demonstrated in induced expression of BiP and splicing of XBP1 mRNA, two selective markers of ER stress. Additionally, SiO₂-1% Ag-NPs and AgNO₃ induced reactive oxygen species. Pre-treatment of Huh7 cells with SiO₂-1% Ag-NPs followed by exposure to the inducer benzo(a)pyrene caused a significant reduced induction of CYP1A activity. NPs did not alter the activity of ABC transporters. These data demonstrate for the first time that SiO₂-NPs and SiO₂-1% Ag-NPs result in perturbations of the ER leading to the ER stress response. This represents a novel and significant cellular signalling pathway contributing to the cytotoxicity of NPs.     

石墨烯/二氧化硅负载纳米零价铁对As(Ⅲ)的去除

以氧化石墨烯和正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法制得石墨烯/二氧化硅复合材料(GS),以GS为基体,采用液相还原法,得到石墨烯/二氧化硅负载纳米零价铁(NZVI/GS),将其用于水中As(Ⅲ)的吸附研究。通过XRD、TEM、BET、Zeta电位等表征手段对NZVI/GS进行表征。探讨不同反应条件对NZVI/GS的吸附影响,并进行动力学方程和吸附等温线方程拟合。结果表明,NZVI/GS对As(Ⅲ)具有良好的去除效果,当初始溶液pH为6~8,投加量为0.4 g·L-1,反应温度为35 ℃,砷初始浓度为2 mg·L-1时,NZVI/GS对As(Ⅲ)的去除率高达99.81%。通过Langmuir等温吸附方程得到NZVI/GS对As(Ⅲ)最大吸附量55.93 mg·g-1。     

胺基官能基化的HMS吸附水体中的腐殖酸

研究了胺基表面官能化前后的HMS(hexagonal mesoporous silica)对腐殖酸的吸附, Freundlich方程拟合结果表明,表面官能化后吸附常数K值由0.56提高至105,反映出表面官能化能显著改善HMS对腐殖酸的吸附,且低pH值条件下吸附效果更佳.表征结果显示,腐殖酸分子主要吸附在表面胺化HMS的中孔孔道内,并首先占据吸附剂中较大的中孔孔道.吸附动力学结果显示腐殖酸在表面胺化的HMS上吸附符合二级动力学,吸附速率主要受孔道内扩散控制.     

硅镁胶的合成及对有机酸的吸附

采用水热法以硅酸钠和氯化镁为原料合成新型硅镁胶。通过改变硅镁胶投加量,吸附时间,吸附温度等条件,得到最佳实验条件。测定了25℃时硅镁胶自水溶液中吸附甲酸、乙酸、丙酸、丁二酸和乳酸的等温线,等温线为S型、C型、L型和H型;测定了25℃时硅镁胶自甲酸甲酯溶液中吸附正辛酸、正己酸和油酸的等温线,等温线为S型和C型。通过计算,Freundlich吸附等温模型能够较好地描述系列有机酸硅镁胶上的吸附过程。硅镁胶材料对有机酸有较好地吸附处理效果,吸附量维持在2 000 mg·g-1左右,对生物柴油中的主要有机酸成分的油酸的吸附量达到3 500 mg·g-1,为硅镁胶应用于生物柴油中的脂肪酸的精制处理提供可行性理论支撑。     

胶州湾微表层和次表层海水中营养盐的分布特征及富营养化研究

根据2010年夏季(6、7、8月)和秋季(9、10、11月)6个航次对胶州湾微表层和次表层海水中营养盐的调查结果,研究了微表层和次表层中营养盐的分布特征和时空变化,以及微表层对氮、磷、硅营养盐的富集情况,并利用潜在富营养化评价模式评价了水质的营养状况.结果表明,不论是微表层还是次表层,营养盐的分布都是从湾内向湾口递减.胶州湾夏季微表层溶解无机氮(DIN)、磷酸盐(PO34--P)和硅酸盐(SiO23--Si)的平均浓度分别为0.296、0.026和0.618mg.L-1;秋季平均浓度分别为0.369、0.028和0.592mg.L-1.夏季次表层DIN、PO43--P和SiO23--Si的平均浓度分别为0.240、0.025和0.506mg.L-1;秋季平均浓度分别为0.292、0.028和0.580mg.L-1.胶州湾微表层海水对营养盐N、Si均有不同程度的富集作用,平均富集因子为1.48～1.96;对P无富集现象,富集因子的不同可能与海况和站位的不同有关.在所有调查航次中,7月份胶州湾海水中的营养盐含量最低,与叶绿素a(Chl-a)处于高峰期有关.胶州湾东北部处于富营养和磷中等限制潜在性富营养化状态,其它区域营养级为中度营养和贫营养,微表层潜在性富营养化程度大于次表层.