零价铁对奥奈达希瓦氏菌还原U(Ⅵ)的影响及机制

采用现代分析方法探讨零价铁(ZVI)与奥奈达希瓦氏菌(S.oneidensis)MR-1还原U(Ⅵ)的效果与机制。结果表明:ZVI与S.oneidensis均能够还原U(Ⅵ);在厌氧条件下,ZVI与S.oneidensis还原U(Ⅵ)存在协同作用。当p H为7、温度为30℃、U(Ⅵ)的初始浓度为20 mg/L、ZVI的投加量为1.0 g/L时,24 h S.oneidensis对U(Ⅵ)还原率达到96.9%;在0.5~2.0 g/L范围内,U(Ⅵ)的还原率随ZVI投量的增加而上升;在U(Ⅵ)初始浓度5.0~50.0mg/L内,U(Ⅵ)的还原率与其浓度正相关。ZVI、Fe3O4和Fe2O3均能明显促进U(Ⅵ)的还原,而可溶态的Fe(Ⅲ)对U(Ⅵ)的还原具有明显的抑制作用。其他离子Cu2+、Ca2+、Mn2+和NO3-对U(Ⅵ)的还原存在抑制作用,以Cu2+的影响最大,Ca2+的影响次之,SO42-对U(Ⅵ)的还原影响较小。XPS分析结果表明,ZVI表面吸附和沉积了U(Ⅵ)和U(Ⅳ)两种价态的U元素,反应后的铀大部分形成了稳定的UO2。     

蒽醌-2-磺酸钠介导下奥奈达希瓦氏菌还原U(VI)(英文)

在厌氧环境下,以蒽醌-2-磺酸钠(AQS)作为腐殖质模式物,对奥奈达希瓦氏菌(Shewanella oneidensis,S.oneidensis)还原U(VI)的效果与主要影响因素进行研究。结果表明:在30°C,当p H值为7.0,AQS为1.0 mmol/L,反应96 h后,S.oneidensis对U(VI)的去除率达到99.0%。AQS浓度为0.5~1.0 mmol/L时,其能有效促进U(VI)的还原,当AQS浓度超过2.0 mmol/L时,其对U(VI)的还原促进作用明显减小。Cu2+、Cr6+和Mn2+对U(VI)的还原均表现出明显的抑制作用,而Zn2+对U(VI)的还原影响较小。NO3-离子浓度低于0.5 mmol/L时,其对U(VI)的还原基本没有影响,而当NO3-离子浓度高于1.0 mmol/L时,其对U(VI)的还原存在明显的抑制作用。当SO42-离子浓度低于5.0 mmol/L时,其对U(VI)的还原有微弱的促进作用。在AQS+S.oneidensis+U(VI)还原体系中投加零价铁(ZVI),能快速促进U(VI)的还原,且U(VI)的还原率与ZVI的投加量(0~2.0 mg/L)呈正相关。XPS分析结果表明:菌体表面沉积U(VI)和U(IV)两种价态的U元素,反应后的铀主要形成稳定的UO2。     

腐殖质AQS存在条件下腐败希瓦氏菌还原U(Ⅵ)的特性

在厌氧条件下,研究腐败希瓦氏菌还原U(Ⅵ)的特性,考察腐殖质模式物蒽醌2磺酸钠(AQS)浓度、金属离子(Cu2+、Ca2+、Cr6+等)与有毒有机物等对U(Ⅵ)还原的影响。结果表明:腐败希瓦氏菌可以利用一些有机酸盐作为电子供体,以AQS作为电子穿梭载体,进行醌呼吸,高效还原U(Ⅵ)。当AQS的浓度为0~2 mmol/L时,能显著加速U(Ⅵ)的还原过程;当AQS的浓度高于2 mmol/L时,随着AQS浓度从2 mol/L增加到10 mol/L,AQS与U(Ⅵ)竞争电子,明显抑制U(Ⅵ)的还原。同时,Ca2+和Cu2+对U(Ⅵ)的还原均表现出较强的抑制作用,Cu2+的抑制作用通过抑制呼吸链上脱氢酶的活性实现;但Mn2+和Cr6+对腐殖质还原U(Ⅵ)的影响较小,在60 h内,未观测到溶液中Cr6+浓度的明显变化。金属离子对还原U(Ⅵ)抑制作用的强度与其浓度正相关。环境中甲苯、三氯乙酸和对硝基苯酚等有毒有机物可以作为电子供体被腐败希瓦氏菌利用而降解,得到氧化降解,同时实现U(Ⅵ)的高效还原。     

改性活性污泥处理含铬废水

经过特定驯化使好氧污泥成为硫酸盐还原菌优势生长的厌氧活性污泥,并用改性活性污泥体系处理含铬废水,研究了进水六价铬浓度、硫酸根浓度、化学需氧量(COD)浓度、水力滞留时间和多种重金属共存等因素对体系处理含铬废水的影响.结果表明:当进水硫酸根浓度为1 g/L、铬(Ⅵ)浓度为20 mg/L、COD浓度为2 g/L、水力滞留时间为16 h时,改性体系能有效处理200 mg/L的六价铬废水,铬(Ⅵ)的去除率高达99.83%、硫酸根去除率也达到86.2%,出水中铬(Ⅵ)、硫酸根和COD浓度均达到国家排放标准,进水中浓度低于20 mg/L的共存重金属离子不影响体系除铬(Ⅵ)达标排放,且体系对共存重金属离子均有良好的去除效果;这为含铬废水的处理提供了一种可行途径,同时为厌氧法提供了一种新的污泥来源.     

耐铀颗粒污泥微生物群落结构解析

以厌氧颗粒污泥为对象,测试其对不同浓度U(Ⅵ)(2.4~12 mg/L)的去除效果,通过环境扫描电子显微镜(ESEM)和高通量测序技术等方法解析铀胁迫下微生物群落结构特性。结果表明:在初始U(Ⅵ)浓度为9.6mg/L、p H为6、投加湿污泥2g(污泥的可挥发性悬浮在体浓度为0.1g)条件下,U(Ⅵ)的去除率最高,达到95.1%;颗粒污泥中微生物以直径约1μm的球形细菌为主,能谱分析(EDS)也证明细胞表面铀的存在。高通量测序得到15939条有效序列,可划分操作分类单元939个。样品文库覆盖率为0.967,Shannon指数、ACE指数和Chao1指数分别为4.099、3140.55与2122.53,表明样品具有较高的微生物多样性与丰富度。菌属分类显示:颗粒污泥中包含许多典型的铀还原固定菌属,如Acinetobacter、Clostridium、Pseudomonas、Sulfurovum、Sulfurospirillum及Trichococcus,这是颗粒污泥具有高效除铀效果与耐铀性能的原因。     

石墨负载纳米零价铁去除溶液中U(Ⅵ)

以液相还原法制备纳米零价铁,将其负载于石墨表面制备负载型纳米零价铁复合材料(G-nZVI),并用来去除溶液中的U(Ⅵ),考察初始溶液的pH、反应温度、反应时间、U(Ⅵ)的初始浓度以及固液比等因素对复合材料(G-nZVI)去除U(Ⅵ)影响。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)技术对反应前后的材料进行表征,分析其去除U(Ⅵ)的机理。结果表明:纳米零价铁颗粒分散在石墨粉的表面,没有产生团聚。反应后溶液中主要生成UO_2和U(Ⅳ)氢氧化物沉淀。石墨负载型纳米零价铁对U(Ⅵ)有很好的去除效果,在pH为4.0,温度为30℃,反应时间为60 min,固液比为0.25 g/L,初始U(Ⅵ)浓度为10 mg/L条件下,U(Ⅵ)的去除率和吸附容量分别达到99.67%和43.2 mg/g,说明该复合材料(G-nZVI)在含铀放射性废水的处理与环境修复中具有潜在的应用价值。     

厌氧颗粒污泥吸附铀(Ⅵ)的特性与机理

以造纸厂厌氧颗粒污泥为原料制备的粉末厌氧颗粒污泥(PAGS)作为生物吸附剂,研究pH值、吸附剂PAGS的用量、U(Ⅵ)初始浓度和吸附时间对PAGS吸附U(Ⅵ)的影响。采用模型模拟、扫描电镜分析、能谱分析、红外光谱分析和离子交换试验等手段探讨PAGS吸附U(Ⅵ)的机理。结果表明,在U(Ⅵ)初始浓度为10 mg/L、温度为30℃时,PAGS吸附U(Ⅵ)的最佳条件是pH值为6,PAGS用量为2.0 g/L,吸附平衡时间为60 min。用准二级动力学模型(R2≈1)和Freundlich等温模型(R20.99)均可较好地拟合其吸附过程。扫描电镜、能谱分析和离子交换试验结果表明,离子交换是PAGS吸附U(Ⅵ)的主要方式,参与交换的主要离子为Ca2+;红外光谱分析表明配位络合也是其吸附机理之一,参与络合作用的主要基团有—OH、C=O、Si—OH和—NH2。以0.1 mol/L的HCl溶液作为解吸液,初次解吸率达99%,表明PAGS可再生且无毒、生态友好,具有较好的重复利用性,在含铀废水处理中具有广阔的应用前景。     

Fe_(78)Si_9B_(13)非晶合金还原水中Cu(Ⅱ)的性能研究

采用单辊甩带法制备Fe_(78)Si_9B_(13)非晶合金条带,研究其对水中Cu(Ⅱ)的去除效果。结果表明,反应60min,添加量为1g/L的Fe_(78)Si_9B_(13)非晶条带对初始浓度为50mg/L的Cu(Ⅱ)去除率达98.4%,且其去除过程符合伪一级动力学模型。在相同条件下,Fe_(78)Si_9B_(13)非晶条带对Cu(Ⅱ)还原反应的表面积约化反应速率系数为300目还原Fe粉的341倍。通过研究不同环境条件下Fe_(78)Si_9B_(13)非晶条带对Cu(Ⅱ)去除速率的影响,发现反应速率与溶液的温度、条带用量成正比,与Cu(Ⅱ)溶液的初始浓度成反比。连续使用4次后的Fe_(78)Si_9B_(13)非晶条带仍保留61.1%的Cu(Ⅱ)去除能力。     

铜基银枝晶的制备和氧还原电催化性能

通过迦尔瓦尼置换反应在不同的Ag+溶液中制备出了铜基银枝晶,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学工作站分别对样品的结构、微观形貌以及电化学性能进行了表征。结果表明,随着溶液中Ag+浓度和反应时间的增加,银的形貌从团簇状向树枝状转变,氧还原电催化性能也增强;在相同浓度Ag+溶液中,SO42-比NO3-更能促进枝晶的生长,但当阴离子是NO3-时比阴离子是SO42-时所制备的银枝晶的氧还原电催化性能更好;在10 mmol/L AgNO3溶液中,反应时间为1800 s时制备的银枝晶电极使H2O2的还原峰电流最大,在0.1 mol/L Na2SO4+5mmol/L H2O2溶液中,恒电位为-0.32 V时,其稳态电流密度可达2.83 mA/cm2。初步提出了银枝晶的生长机制和H2O2的氧还原催化机制。     

微生物群落修复酸法地浸采铀矿山退役采区地下水

通过添加乙醇激活并富集出富含还原功能微生物群落的沉积物，再将该沉积物添加至新疆酸法地浸采铀矿山退役采区地下水-岩芯样微模型中，监测了pH值、铀、硝酸根、硫酸根、微生物群落结构、铀的价态、结合形态等参数的变化。结果表明：微模型中地下水的pH值在15 d时升高至5.5，铀和硝酸根的浓度分别降至0.039和16.17 mg/L;60 d时地下水的硫酸根浓度降至107.31 mg/L，均达到了相关国家排放标准。60 d时，地下水-岩芯样微模型中可还原U(Ⅵ)的功能微生物丰度高达75%，地下水中2/3的U(Ⅵ)被微生物群落还原为U(Ⅳ)；在微生物群落的作用下，40.35%不稳定结合形态的铀转化为稳定结合形态的铀。     

CuO/BiFeO_3异质结光催化还原溶液中U(Ⅵ)的性能

通过湿浸渍法制备了CuO/BiFeO_3可见光响应异质结光催化剂,通过SEM、XRD、XPS、UV-Vis等分析手段对材料进行表征,并在室温下以氙灯为光源,探讨CuO/BiFeO_3异质结复合催化剂光催化还原溶液中U(Ⅵ)的性能,并对光催化还原机理进行了初步分析。结果表明,CuO颗粒呈球状,表面光滑,为单斜晶型。BiFeO_3由不规则的颗粒团聚成层状,为钙钛矿结构。与纯CuO和BiFeO_3相比,含10%CuO的CuO/BiFeO_3对U(Ⅵ)的光催化还原效果最好,其去除效率远高于纯CuO和BiFeO_3的;在可见光照射下催化反应100min时,U(Ⅵ)的去除率达96%以上。该催化剂光催化活性的提升主要是由于在CuO和BiFeO_3界面上形成的p-n异质结结构有效地抑制了光生电子与空穴的复合,增强了界面电荷传输效率,使光催化效率得到了提高。光催化剂循环使用4次后,U(Ⅵ)的去除率仍在80%左右,说明其稳定性比较好。     

Fe-Si-B非晶合金薄带对水中Cu(Ⅱ)的去除性能及机理研究

采用单辊甩带法制备了Fe-Si-B非晶合金条带(Fe-Si-BAR)。分别将0.08、0.30、0.60、1.00 g/L的Fe-Si-BAR加入初始浓度为100 mg/L的含Cu(Ⅱ)溶液中进行Cu(Ⅱ)去除试验。结果表明,随着Fe-Si-BAR剂量从0.08增加到1.00 g/L,Cu (Ⅱ)的去除率从85%升高到99%,且去除过程符合伪一级动力学模型。Fe-Si-BAR去除Cu (Ⅱ)主要基于氧化还原反应,还原产物为Cu和Cu2O。反应过程中,Fe-Si-BAR表面产物层形成松散结构,并且从条带表面脱落。     

Pannonibacter phragmitetus对Cr(Ⅵ)污染土壤的修复效应

在前期从铬渣污染土壤中分离筛选出高效还原Cr(Ⅵ)的土著微生物(Pannonibacter phragmitetus)的基础上,通过单因素实验对所筛选的土著微生物修复模拟铬污染土壤效应及其影响因素进行研究.结果表明: 土著微生物对土壤中Cr(Ⅵ)的修复受pH值、微生物接种量和初始Cr(Ⅵ)浓度的影响;pH值越高、微生物接种量越大而初始Cr(Ⅵ)浓度越低时,Cr(Ⅵ)的修复速率越快;所筛选的土著微生物在316 h内就能够完全还原污染土壤中浓度为360 mg/kg的Cr(Ⅵ);Cr(Ⅵ)的修复是土著微生物(Pannonibacter phragmitetus)通过酶促反应对Cr(Ⅵ)的直接还原所致.     

铜电解液中砷的还原及脱除(英文)

探讨了反应温度、H2SO4浓度、CuSO4浓度、反应时间、SO2气流量等因素对SO2还原铜电解液中As(Ⅴ)的影响,并对浓缩共晶作用下铜电解液中As(III)的脱除行为进行了研究。研究表明:As(V)还原率随着反应温度和H2SO4浓度的升高而降低,随着SO2气流量的增大及反应时间的延长而升高。当反应温度为65°C,H2SO4浓度为203g/L,CuSO4浓度为80g/L,SO2流量为200mL/min,反应时间为2h时,铜电解液中As(Ⅴ)还原率为92%;铜电解液中的As(V)还原后,将铜电解液浓缩至H2SO4浓度为645g/L时,As、Cu、Sb、Bi脱除率分别达到83.9%,87.1%,21%,84.7%.XRD分析结果表明:结晶产物中含有As2O3和CuSO4·5H2O等物相。     

Te(Ⅳ)-H2SO4-H2O体系中卤素离子催化还原Te(Ⅳ)反应动力学

以卤素离子(Cl-、Br-、I-)为催化剂,对SO2还原Te(Ⅳ)反应动力学进行研究.结果表明:在高浓度硫酸体系中,卤素离子(Cl-、Br-、I-)的浓度为0.3 mol/L,SO2流量为18 L/h,温度为90 ℃,Cl-、Br-和I-的反应时间分别超过60、10、10 min时,Te(Ⅳ)还原率均为97%.以Cl-和Br-为催化剂时,还原产物为单质碲;I-为催化剂时,还原产物为TeI.Cl-催化还原Te(Ⅳ)动力学表明,反应速率与Te(Ⅳ)浓度的成正比,该化学反应属于准一级反应.反应活化能受Cl-浓度的影响,当Cl-浓度为0.1和0.3 mol/L时,其活化能分别为44.871和36.714 kJ/mol.     

海水中紫铜缓蚀剂的缓蚀性能及表面分析

采用失重法、极化曲线、扫描电镜和XPS能谱分析等方法,对苯并三氮唑(BTA)及其复合缓蚀剂对海水中紫铜的缓蚀性能进行了试验。结果表明,BTA与柠檬酸钠之间存在很好的协同效应,当BTA浓度为2mg/L,柠檬酸钠浓度为20mg/L时,缓蚀率达到96.0%,腐蚀速率为10μm/a。极化曲线试验结果表明,BTA与柠檬酸钠复合缓蚀剂为混合型缓蚀剂。扫描电镜和XPS能谱分析表明,体系中添加了BTA和柠檬酸钠复合缓蚀剂后紫铜表面光亮,基本没有腐蚀;且在试片表面形成了Cu_2O、Cu(Ⅰ)-BTA和Cu(Ⅰ)-络合物的非水溶性保护膜,从而有效地抑制了紫铜在海水中的溶解腐蚀。     

水合肼对铜电解液净化的作用

在铜电解液中加入水合肼产生沉淀,使铜电解液中砷、锑、铋杂质得到有效去除。当电解液Cu2+质量浓度为22g/L,硫酸质量浓度为203g/L,反应温度为42℃,反应时间为60mi,n砷、锑、铋质量浓度分别为8.80 g/L、0.36 g/L、0.20 g/L时,按照铜电解液与水合肼体积比为20:1在铜电解液加入水合肼,铜脱除率为97.04%,砷、锑、铋去除率分别为5.28%、37.92%、94.40%。在卤化物作用下,有助电解液中砷的去除。杂质的脱除有一定影响。在铜电解液中加入水合肼产生沉淀有Cu4SO4（OH）6·H2O、Cu2（OH）3NO3、Cu3（AsO4）（OH）3等。     

络合剂对铝基化学镀Ni - Cu -P合金性能的影响

本试验研究了酒石酸钾钠对铝基化学镀Ni - Cu -P合金性能的影响.结果表明,镀屡沉积速率、镀层显微硬度及耐腐蚀性能均随酒石酸钾钠含量的增加先增大后减小;酒石酸钾钠最佳质量浓度为10g/L时,沉积速率高达1.78×10-3g/(cm2·h),显微硬度为415HV,自腐蚀电位为-0.581V,自腐蚀电流为1.389e-6A,此时镀层综合性能最好.酒石酸钾钠浓度为10g/L时,得到的镀层光滑致密,沉积颗粒均匀,综合性能良好.成分分析可知,镀层各成分的质量分数分别为W(Ni)84.01％,W(Cu)4.71％,W(P) 11.28％.     

离子强度、阴阳离子和腐殖酸对纳米零价铁去除溶液中U(Ⅵ)的影响

采用液相还原法制备纳米零价铁(nZⅥ)去除溶液中的U(Ⅵ),讨论溶液pH与离子强度、共存阴阳离子和腐殖酸对去除效果的影响,并对nZⅥ进行表征研究,分析纳米零价铁去除U(Ⅵ)的机理。结果表明:纳米零价铁对溶液中的U(Ⅵ)有很好的去除效果,pH值对去除效果有显著影响,而离子强度对纳米零价铁去除U(Ⅵ)几乎没有影响。阳离子对铀的去除有一定的影响,其中Ca~(2+)和Mg~(2+)的影响较大,而Na~+和K~+几乎没有影响。阴离子对纳米零价铁去除U(Ⅵ)也有一定的影响,其影响顺序由大到小依次为NO_3~-、SO_4~(2-)、ClO_4~-、CO_3~(2-)、HPO_4~(2-)。腐殖酸对纳米零价铁去除溶液中U(Ⅵ)在pH≤4.5时有明显的促进作用;当pH4.5以后,腐殖酸对纳米零价铁去除U(Ⅵ)具有明显的抑制作用。     

Cl~--BSP-RPE添加剂存在下Cu在铜电极上的电沉积

采用线性电势扫描、循环伏安和计时电流研究50℃下Cl-、BSP、RPE单独存在或同时存在时,在含320 g/L CuSO4·5H2O、110 g/L H2SO4溶液中,Cu在铜电极上的电沉积过程,并通过SEM和XRD表征无添加剂和添加30 mg/L Cl-+5 mg/L BSP+5 mg/L RPE后得到的铜箔的形貌和结构。结果表明:Cl-、BSP在Cu的电沉积过程中起着去极化作用,RPE随着浓度的增大极化作用逐渐增强;BSP使成核数密度增大,但同时会降低铜离子的扩散系数,添加30 mg/L Cl-+5 mg/L BSP+5 mg/L RPE会增大表观传递系数和扩散系数,加快Cu的电沉积过程;在Cl-、RPE以及30 mg/L Cl-+5 mg/L BSP+5 mg/L RPE作用下,Cu的电沉积都是在开始时接近瞬时成核,随着时间延长,向连续成核靠近,最终偏离理论模型;而在BSP作用下,始终接近瞬时成核理论。添加30 mg/L Cl-+5mg/L BSP+5 mg/L RPE可以在50℃高浓度酸铜溶液中快速电沉积得到光亮平整的电解铜箔,铜镀层呈现(111)晶面较大择优取向。