Cu2+对生物膜及其胞外聚合物的影响

利用自行设计的生物膜培养装置进行挂膜,通过向生物膜反应器中投加不同浓度的Cu²⁺,探讨生物膜上的胞外聚合物（extracellular polymeric substance, EPS）与生物膜去除金属铜之间的关系。研究结果表明：生物膜法较活性污泥法对Cu²⁺具有更好的耐受性;当Cu²⁺ < 2 mg·L^-1,Cu²⁺会抑制生物膜分泌EPS,在2 mg·L^-1 < Cu²⁺ < 5 mg·L^-1时,生物膜分泌EPS的量增加,当Cu²⁺ > 5 mg·L^-1,生物膜系统表现为严重的不稳定性;比较蛋白质（proteins,PN）/多糖（polysaccharide,PS）值发现,Cu²⁺对生物膜的抑制主要是对生物膜上胞外多糖的抑制,而生物膜对Cu²⁺的抵抗表现为分泌更多的胞外蛋白;EPS与Cu²⁺的富集率关系呈线性正相关。     

粘质沙雷氏菌HB-4吸附重金属镉的机制

从重金属污染土壤中筛选出1株对Cd²⁺具有高耐受能力和高吸附容量的菌株HB-4,经16S rDNA序列分析鉴定为粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）。该菌株能在Cd²⁺浓度为300 mg·L^-1的条件下正常生长;对Cd²⁺的最大吸附量为（154.7±0.9（ mg·g^-1。考察了Cd²⁺初始浓度、pH、盐浓度以及共存离子对HB-4吸附Cd²⁺的影响,结果表明：pH=3.0~8.0时,对吸附效果无影响;NaCl含量为8.0%时,菌株对Cd²⁺的去除率仍可达到49.9%±0.1%;Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺与Cd²⁺共存时,几种重金属离子的去除率分别为98.7%±0.2%（Pb²⁺）、44.6%±0.6%（Zn²⁺）、52.7%±0.1%（Cu²⁺）和64.2%±0.3%（Cd²⁺）。解吸实验证明了HB-4对Cd²⁺极强的吸附能力,洗脱液pH=7.0时,解吸率小于2%。检测了细胞内外镉的分布情况,并利用SEM、XPS和FTIR对吸附机理进行了研究,推断HB-4对Cd²⁺的吸附机理为胞外吸附和胞内摄取。     

介孔Cr(OH)3的制备及其对钒(Ⅴ)离子的吸附性能

以CrCl₃·6H₂O作为铬源,通过添加强碱制备出大比表面积（312.70 m²·g^-1）、高孔隙率（0.48 cm³·g^-1）的介孔Cr（OH）₃,并研究了其对溶液中钒（V）离子的吸附性能,考察了溶液pH、吸附剂用量、吸附温度、吸附时间等条件对吸附效果的影响。结果表明,当溶液pH在2.0~9.0、钒离子浓度为100~500 mg·L^-1时,采用该吸附剂均可实现溶液中钒离子的高效去除。在最优实验条件下,钒去除率接近100%,钒离子浓度可由500 mg·L^-1降至0.81 mg·L^-1。吸附热力学的研究结果表明,Cr（OH）₃对钒离子的吸附过程遵循Langmuir等温吸附;吸附过程符合拟二级反应动力学方程,反应级数为拟二级。     

聚丙烯酸钠包覆Fe3O4磁性交联聚合物的制备及其对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附性能

采用溶液分散聚合和Ca²⁺表面交联制备了聚丙烯酸钠包覆Fe₃O₄的磁性交联聚合物（CPAANa@Fe₃O₄）,对其进行了XRD、FT-IR、SEM和TGA等表征。以CPAANa@Fe₃O₄为吸附剂研究了CPAANa@Fe₃O₄对水溶液中Pb²⁺、Cd²⁺的静态吸附,考察了溶液pH、吸附剂投加量、金属离子初始浓度对吸附的影响。结果表明：CPAANa@Fe₃O₄在pH 2～6范围内均具有较好的吸附性能,当吸附剂投加量分别为1.0 g·L^-1和1.6 g·L^-1时对初始浓度分别为200 mg·L^-1的Pb²⁺和100 mg·L^-1的Cd²⁺的去除率达到最大,可使Pb²⁺实现达标排放（GB 8978-1996）;CPAANa@Fe₃O₄对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附动力学符合准二级模型,吸附等温线符合Langmuir模型,对Pb²⁺和Cd²⁺的最大吸附量分别为454.55 mg·g^-1和275.48 mg·g^-1。将CPAANa@Fe₃O₄用于处理实际电解矿浆废水,发现能有效吸附其中的Pb²⁺和Cd²⁺,具有潜在实用价值。     

氧化铈-二氧化硅介孔材料制备及对铜离子的吸附性能

采用共沉淀法和沉淀浸渍法制备了纳米氧化铈-二氧化硅（CeO₂-SiO₂）介孔材料吸附剂,主要考察了其对水中铜离子（Cu²⁺）的吸附行为。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和氮吸附（BET）等手段对合成的介孔材料进行了性能表征,并通过静态吸附实验分析了溶液pH、溶液初始金属离子质量浓度、吸附剂用量、吸附时间等条件对介孔材料吸附Cu²⁺性能的影响。结果表明：共沉淀法制备的纳米CeO₂-SiO₂介孔材料对Cu²⁺的去除效果较沉淀浸渍法要好;当溶液pH=7.0时CeO₂-SiO₂介孔材料对Cu²⁺的吸附效果最好,20 min时基本达到吸附平衡;溶液初始Cu²⁺浓度增大Cu²⁺去除率降低,Cu²⁺累计吸附量增大;随着吸附剂用量增加Cu²⁺去除率增大,当CeO₂-SiO₂吸附剂用量为0.15 g/L时对Cu²⁺的去除率趋于稳定;CeO₂-SiO₂吸附剂对不同金属离子吸附性能由大到小的顺序为Cu²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺,该吸附过程均符合准二级动力学模型。     

CeO2多孔材料的制备及其吸附性能的研究

采用聚合物模板法制备CeO₂多孔材料，利用XRD、SEM及BET对样品的结构、形貌及织构特性进行表征，实验研究了pH、Cu²⁺的初始浓度、吸附剂用量和吸附时间等因素对其吸附性能的影响。结果表明制备的多孔材料为立方相CeO₂，且结晶良好；其对Cu²⁺吸附性能随吸附液pH的变化显著，pH=10.0时去除率可达到95.83%；随着初始Cu²⁺的浓度增大，Cu²⁺的去除率先增大后减小，最佳Cu²⁺浓度为30 mg/L；吸附剂用量为1.5 g/L可达到最高吸附值，累计吸附量约为0.50 mg/g；且80 min即可达到吸附脱附平衡。     

Static and dynamic adsorption of fluoride using La(Ⅲ)-loaded chitosan beads crosslinked with EGDE

利用乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)替代戊二醛对壳聚糖微球进行交联,然后负载稀土镧离子La(Ⅲ),制备得到新型的除氟剂（CEB-La）。研究了CEB-La对F^-的静态和动态吸附性能。静态吸附实验结果表明：该除氟剂的静态吸附条件为pH7.0、温度50℃、吸附时间60 min、振荡频率120 r·min^-1;当CEB-La用量3 g·L^-1时,对浓度10 mg·L^-1含氟水的除氟率可达92.9%;CEB-La对F^-的吸附过程符合Langmuir和Freundlich吸附等温线,饱和吸附容量为25.7 mg·g^-1;拟二级动力学方程能较好地描述CEB-La对F^-的吸附动力学过程;CEB-La吸附饱和后,经NaOH溶液处理后再与镧离子螯合,可有效再生;共存阴离子特别是CO ^{2 -}₃ 和HCO^-₃对CEB-La的除氟性能有不利影响。动态吸附实验结果表明：进水流量3 ml·min^-1时,CEB-La适于处理F^-浓度2～15 mg·L^-1的含氟水;利用Thomas模型可较好地描述CEB-La对F^-的动态吸附特征,动态饱和吸附容量为3.67 mg·g^-1。因此,CEB-La的除氟性能优越,再生方法简单,使用成本较低,具有较好的应用前景。     

花生壳活性炭对水中Cu2+的吸附研究

以氢氧化钾为活化剂,高温碳化花生壳制备活性炭,并用于吸附水中铜离子。通过单因素实验,探索了花生壳活性炭对水中Cu²⁺离子的吸附性能,在最优条件(活性炭投加量0.6 g、40℃、2 h)下,对初始质量浓度30 mg/L的50 mL溶液进行了吸附实验。结果表明,Cu²⁺离子去除率达96.57%。活性炭吸附水中铜离子的过程符合准二级动力学模型。     

磁性三乙烯四胺氧化石墨烯对Cu2+的吸附行为

为了提高氧化石墨烯(GO)的吸附能力和分离效果,采用恒温搅拌法和水热法制备磁性三乙烯四胺氧化石墨烯(M-T-GO)复合吸附剂。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和透射电镜(TEM)测试方法对其进行表征,并对M-T-GO对Cu²⁺的pH、吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学进行研究。结果表明,M-T-GO对Cu²⁺的吸附符合二级反应动力学和Langmuir吸附等温式描述,吸附反应为自发吸热过程,饱和吸附量为245.09 mg·g^-1,同时具有快速分离和易再生的优点。采用X射线光电子能谱(XPS)推测M-T-GO对Cu²⁺的吸附机理,结果表明M-T-GO主要通过螯合作用和静电引力对Cu²⁺进行吸附。     

纳米腐殖酸动态吸附废水中镉离子及其洗脱特性

在静态法研究纳米腐殖酸吸附模拟含镉废水基础上搭建考察模拟含镉废水中镉离子在吸附剂上动态吸附及洗脱特性的吸附柱实验装置,考察镉离子溶液浓度、吸附(脱附)温度、共存离子和进料流速对穿透吸附量和饱和吸附量的影响,运用Thomas模型研究了纳米腐殖酸柱吸附过程动力学机理,测定了再生后纳米腐殖酸的穿透吸附量和饱和吸附量,结果表明:初始镉离子浓度150 mg·L^-1和流速10 ml·min^-1下,其饱和吸附量分别为426.3 mg·g^-1和405.5 mg·g^-1;Thomas模型所得饱和吸附量q_em分别为364.1、436.1和441.9 mg·g^-1;洗脱峰镉离子浓度分别为3.3、12.0和22.0 g·L^-1;共存离子SO₄^2-浓度增加,纳米腐殖酸对镉离子的穿透吸附量和饱和吸附量降低;吸附和脱附均可常温工况进行。经30次吸附和再生后,穿透吸附量和饱和吸附量无明显降低。用红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)及X射线能谱仪(EDS)对纳米腐殖酸吸附再生前、后性能进行表征,结果表明:纳米腐殖酸物化性能稳定,形貌基本无变化,尺度发生一定程度减小,表面及内部的氨基、羟基等对吸附镉离子均发挥有效作用,该材料可满足重复使用。     

钢渣对Ni2+与Cu2+的竞争吸附研究

将转炉钢渣磨碎筛分,从钢渣投加量、吸附时间、酸性条件等方面探究其对水溶液中Ni²⁺的吸附性能及吸附机理,并讨论Cu²⁺对钢渣吸附Ni²⁺的影响。研究结果表明,100 mL浓度为50 mg·L^-1的Ni²⁺溶液,用200目(0.074 mm)0.15 g的钢渣处理30 min,Ni²⁺的吸附率为99.88%。钢渣吸附Ni²⁺的过程符合准二级动力学模型和Freundlich等温模型。钢渣吸附Cu²⁺与吸附Ni²⁺属于竞争吸附,且钢渣对Cu²⁺的吸附能力优于对Ni²⁺的吸附能力。钢渣吸附Ni²⁺的过程以化学吸附为主,伴随着物理吸附,且随着钢渣表层吸附位点的减少,钢渣对Ni²⁺的物理吸附作用会逐渐减弱。该研究对处理工业含Ni²⁺与Cu²⁺的废水具有一定的指导意义。     

甲基丙烯酸接枝改性玉米芯对Cd2+的吸附及机理

以甲基丙烯酸为单体、高锰酸钾/浓硫酸为引发体系对玉米芯进行接枝改性,成功引入羧基官能团,结合扫描电镜、红外光谱和zeta电位等分析手段研究了吸附条件对玉米芯吸附Cd²⁺过程的影响及其吸附机理。结果表明,吸附过程符合Langmuir模型和准二级动力学方程,改性玉米芯对Cd²⁺的吸附主要是化学吸附过程,吸附速率是颗粒内扩散速率和膜扩散速率共同影响的结果;在pH 7、投加量为5 g·L^-1、温度为30℃、吸附时间为6 h的条件下,接枝改性玉米芯和原玉米芯对Cd²⁺的最大吸附容量分别为28.00 mg·g^-1和5.96 mg·g^-1,提高了近4倍;玉米芯对Cd²⁺的吸附是一个自发的吸热反应,温度越高,自发程度越大;接枝改性玉米芯对Cd²⁺的吸附过程中,参与反应的主要官能团有羧基、羟基、酰胺基和甲基等,吸附Cd²⁺后的接枝改性玉米芯表面出现褶皱和白色小颗粒,孔隙消失,电负性增大。     

阴离子β-环糊精/Fe3O4磁性微球对Cu2+的吸附

通过对b-环糊精（b-CD）改性制备了阴离子b-环糊精/Fe₃O₄磁性微球（b-CDM）,并研究了b-CDM对Cu²⁺吸附的热力学、动力学及循环使用性能,借助数学拟合的方法得到了吸附热力学和动力学参数,探讨其吸附机理。研究表明,b-CDM对Cu²⁺的吸附是一个自发的放热过程,Langmuir与Freundlich等温吸附模型均适用于b-CDM对Cu²⁺的吸附研究,b-CDM对Cu²⁺的吸附经历颗粒外部扩散-孔隙扩散-吸附反应3个阶段,该吸附过程既存在物理吸附,又有化学吸附,在吸附温度298、308、318 K下得到的吸附速率常数分别为0.0906、0.1161、0.1674 g·mmol^-1·min^-1,吸附表观活化能为24.12 kJ·mol^-1,且随着介质中Cu²⁺平衡吸附量的增大,b-CDM对Cu²⁺的吸附驱动力由焓变转变为熵变。b-CDM重复利用8次后,对Cu²⁺的除去率由首次使用时的95.20%下降至88.21%。     

生物除磷颗粒污泥去除Pb2+的效能机制

以好氧颗粒污泥的吸附作用和磷酸盐对重金属的螯合作用为基础,采用富含磷酸盐的生物除磷颗粒污泥作为吸附剂来处理含铅废水,考察了不同吸附条件（pH、Pb²⁺的初始浓度、吸附反应时间）下,颗粒污泥对Pb²⁺的去除效果。结果表明,除磷颗粒污泥在pH为4,初始Pb²⁺浓度为150 mg·L^-1时,对铅的去除率最高（为99.9%）;在吸附反应20 min时即可达到吸附平衡。生物除磷颗粒污泥对Pb²⁺的吸附可以用Langmuir模型拟合（R²=0.993）,最大吸附量为49.5 mg·g^-1。其中离子交换和磷酸盐与Pb²⁺的螯合作用对除磷颗粒污泥去除Pb²⁺起到重要作用;傅里叶变换红外光谱（FTIR）测定表明-COOH、-OH、磷酰基等多种官能团也参与了除磷颗粒污泥除Pb²⁺过程。