硫化锰纳米颗粒高效去除重金属镉

中国镉污染问题日益严峻,开发高效的镉吸附剂,是解决环境镉污染问题的重要技术手段。采用共沉淀方法合成了硫化锰纳米颗粒,研究了其对重金属镉的吸附行为,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HR-TEM)、比表面积(BET)等技术手段探究了硫化锰纳米颗粒的形貌、化学组分以及镉的去除机制。结果表明,MnS纳米颗粒呈球状,平均粒径100 nm,比表面积30.56 m~2·g~(-1)。MnS纳米颗粒对Cd~(2+)的吸附动力学数据较好地符合伪二级动力学模型;吸附等温线数据较好地符合Langmuir模型,说明MnS对Cd2+的吸附是以化学吸附为主的单分子层吸附。使用Langmuir拟合的MnS饱和最大镉吸附量为349.6 mg·g~(-1),在众多镉吸附材料中处于前列。对于模拟工厂重金属废水的处理,MnS纳米颗粒可以在5 h内使镉的浓度由60 mg·L~(-1)降至国家规定排放线以下(0.1 mg·L~(-1)),且吸附过程中水体pH稳定,对水体干扰小。在多种重金属离子共存的情况下,仍可以达到接近100%的Cd~(2+)去除率。硫化锰相对稳定,在空气中放置30 d仍有80%的镉去除率。较高的离子交换量形成CdS沉淀是MnS高效去除镉的主要原因。     

氧微纳气泡改性矿物对水体的增氧效果及机理

氧微纳气泡改性矿物可改善富营养化引起的水体和表层沉积物的缺氧/厌氧问题,但微纳气泡的生成和增氧机理尚不明确。该研究以天然多孔矿物凹凸棒石和蒙脱石为例,研究了改性矿物的氧微纳气泡释放和对水体的增氧性能,并分析了氧微纳气泡的生成和增氧机理。光学显微镜和NanoSight测试结果表明两种改性矿物均能有效释放微米气泡(约100μm)和纳米气泡(80.0～213.9 nm),凹凸棒石比蒙脱石有更高的氧微纳气泡释放量和气泡固定效率,其释放量为0.12 mg/g,是蒙脱石的4倍。在本实验体系下,改性凹凸棒石和蒙脱石应用24 h可将材料空隙水DO从1.6 mg/L分别升高到7.3和5.6 mg/L;应用72 h可将上覆水DO从1.5 mg/L分别升高到4.6和4.4 mg/L。研究发现材料将氧携带到水体后,表面孔对从材料中脱附的氧起分散作用,进而生成了氧微纳气泡。     

基因工程菌在石油污染修复中的研究进展与前景

构建基因工程菌（genetically engineered microorganisms,GEMs）是石油污染生物修复的重要发展方向.目前,通过基因编辑、过表达和定向进化等手段改造微生物的石油污染物降解和调控途径,可以提高微生物的环境适应能力和污染物降解能力,用于石油污染物的生物降解和监测.本文概述了石油污染物降解基因工程菌的主要构建策略,包括选择和改造宿主菌、改造与优化石油污染物关键酶和代谢通路、开发微生物全细胞传感器和构建基因工程菌的自毁程序.此外,基因工程菌也可用于石油污染的酶修复、微生物菌群修复和细菌-植物联合修复.随着系统生物学和合成生物学在降解微生物中的应用,基因工程菌在石油污染修复中展现出良好的研究和应用前景.     

污染底泥修复治理技术

我国目前有90%的城市河流受到严重污染,河道治理问题已提上日程。而随着截污工程的引入,底泥的二次污染问题就成为影响河水水质的一个重要原因。本文简要分析了底泥中的主要污染物及其危害性,并总结了近年来国内外环境学者对底泥中有机物污染修复治理技术研究的主要成果。     

电动修复联合壳聚糖纳米纤维膜PRB对土壤中菲和芘的去除研究

采用电动修复联合可渗透性反应墙(PRB)技术处理土壤中的菲和芘,以静电纺丝制备的壳聚糖纳米纤维膜为PRB介质,并初步探究了其对电动修复效果的影响。结果表明:壳聚糖纳米纤维膜对菲和芘的吸附动力学同时符合伪一级和伪二级模型,吸附为吸热反应,吸附热力学特征符合Freundlich模型。纯电动方法修复处理土壤中的多环芳烃时效率较低,通过采用0.1 mol/L的Na OH控制阳极p H,并添加非离子型表面活性剂Tween80对电动修复进行优化,优化实验条件下菲和芘的去除率分别可达58.6%和45.9%。在优化实验条件下进行EK-PRB的联合修复,菲和芘的去除率分别达到75.3%和65.7%,证明壳聚糖纳米纤维膜对菲和芘的去除有促进作用。     

全氟辛烷磺酸盐(PFOS)在藻渣/小球藻上的吸附行为及机理

为了开发新型廉价生物吸附剂,以高效吸附去除水体中全氟辛烷磺酸盐(PFOS),对小球藻提取生物柴油后的藻渣吸附酸性水体中的PFOS进行了吸附行为及机理的研究。小球藻提取生物质柴油后,比表面积、孔容、孔径几乎没有变化;等电点由3.3降低至2.7;蛋白质含量由51.45%提高到57.35%。在酸性条件下(pH≤3),小球藻和藻渣对PFOS的吸附率均达到99%以上;随着pH值增加至7,二者的吸附去除率迅速降低,但仍保持在22%~26%。小球藻和藻渣对PFOS的最大吸附容量分别为353.69 mg/g和444.83 mg/g。Freundlich模型能较好地拟合二者对PFOS的吸附数据,表明为多层吸附,即小球藻以静电吸引的形式吸附PFOS阴离子,并疏水分配至所含蛋白质中;而藻渣中含量较高的蛋白质对PFOS的疏水性分配作用是导致藻渣吸附量增高的主要原因。     

生态利用模式对油气田外排水中典型污染物在荒漠土壤中迁移和转化的影响

西北地区干旱缺水,但油气田外排水产量却呈逐年增加的趋势,外排水生态利用是解决西北地区水资源短缺和外排水处置矛盾的有效策略之一。为此,探究了在湿地和灌溉生态利用模式下水中典型耗氧有机物(以COD计)和石油烃(petroleum hydrocarbon)在荒漠土壤中的迁移和转化规律。原位土壤分层土柱实验结果表明,2种利用模式均会导致土壤中总有机碳(TOC)的含量有不同程度的下降,外排水COD的升高会减缓土壤TOC的流失,但会改变土壤TOC的组成。土壤微生物可有效消减外排水中COD,降低其向土壤深层迁移的风险。TPH易在土壤表层发生累积,但低浓度TPH排放的灌溉模式有利于减少土层中TPH的累积。湿地模式下由于水流量大,增加了TPH向地下水迁移的风险。土壤微生物对TPH的降解率可达15%,并导致C₂₅以下的TPH相对含量显著降低,但C₂₆以上组分的TPH相对含量则有所提升,原因在于短链TPH易被微生物降解,长链TPH不易降解并形成累积。以上研究结果可为油气田外排水生态利用可行性提供数据参考。     

CNFM的制备及其协同电动技术修复土壤重金属的研究

首先采用静电纺丝工艺制备壳聚糖纳米纤维膜并优化了其制备条件,将制备的纳米纤维膜协同电动技术对土壤中的重金属（Cu、Cr）进行了修复.结果表明,纳米纤维膜制备的优化条件为：m（壳聚糖CS）/m（聚乙烯醇PVA）为20：80,乙酸质量浓度为20%,混合溶液质量分数为8%;所制备的纳米纤维膜平均直径为37.11nm,对金属的吸附平衡时间为4h.单一的电动修复来处理土壤中的重金属效率较低,Cu和Cr的去除效率仅为34.9%和11.7%;采用电动技术协同壳聚糖纳米纤维膜能显著提高重金属的去除效率,二者的去除效率分别达到了82%和91%.