等温滴定量热法研究镉离子与GMP的亲合机理

利用等温滴定量热法研究镉离子与鸟嘌呤核糖核苷酸(GMP)的亲合过程,重点分析不同比例的镉离子和GMP结合时的异同,实验结果显示:(1)镉离子和GMP的浓度比不同会对二者的结合过程产生显著影响,在低浓度比下,反应为焓驱动的放热反应;在高浓度比下,反应为吸热反应。从镉离子和GMP浓度比为20∶1时的ITC滴定曲线和OneSite模型拟合结果可知,镉离子和GMP是接近并按照1∶1的比例结合的,二者的亲合力K值为1.21E 4±2.26E 3。(2)推测GMP与镉离子有两个结合位点,一个为放热结合位点,一个为吸热结合位点,在低浓度比下,只有放热结合位点发生结合。当浓度比到达一定值后,会激活吸热结合位点,同时发生吸热结合和放热结合。因为吸热结合位点的结合能力更强,最终可能呈现为吸热反应。(3)通过反滴法和正滴法的比较,同一浓度下,不同的滴加方式也会对结合结果造成较大的影响。该研究所采用的方法可以很好地从宏观的热力学角度分析金属镉离子与GMP的亲合机理,以期为后续镉离子印迹物制备过程中功能单体的筛选提供重要的试验基础和理论指导。

镉离子微波钟研究进展

基于囚禁离子的微波原子钟在小型化及可移动方面具有优势,因而受到广泛关注。其中,113 Cd+离子因其所需激光数量少,基态超精细能级分裂大等优势,成为新一代实用离子微波钟的主要候选离子。近几十年来,国内外多个实验团队开展了镉离子微波钟的研究工作。本文按照时间顺序,详细介绍了国内外不同实验团队在镉离子微波钟研究方面采用的技术路线及最新进展。

循环伏安法测定氯化铵镀镉溶液中镉离子浓度

以玻碳电极作为工作电极,采用三电极体系建立了循环伏安法测定氯化铵镀镉溶液中Cd^(2+)浓度的电化学分析方法。系统分析了电位扫描范围、测定体系pH和扫描速率对于氯化铵镀镉液中Cd^(2+)浓度测试的影响,并予以优化。在优化后的测试条件下建立Cd^(2+)浓度与氧化峰电流之间的关系曲线为I_(p)=0.164x-2.238(R^(2)=0.995)。结果表明,循环伏安方法的相对标准偏差RSD小于1%,加标回收率在98%~110%之间,对共存组分的干扰研究表明,Fe^(3+)、Co^(2+)和Cu^(2+)对于Cd^(2+)测试结果的影响较小。

纳米氧化锌溶解性及共存镉离子的影响

纳米ZnO是应用最为广泛但具有一定生物毒性的金属型纳米颗粒之一,其致毒机制之一可能来自其溶解释放的锌离子。共存重金属离子可能会影响纳米ZnO的溶解,反之,纳米ZnO可能吸附去除重金属离子,但是其相关作用尚不清楚。文章通过批试验探讨了不同纳米ZnO投加量(200、400、1000和2000 mg/L)在不同震荡时间(12、24和36 h)时纳米ZnO的溶解性及共存镉离子的影响。结果表明,去离子水中纳米ZnO投加量1000 mg/L时锌的溶出量最大(3.71 mg/L),但不受震荡时间的影响。添加1 mg/mL的镉离子显著增加了纳米ZnO的溶解,在纳米ZnO投加量为200 mg/L时,锌离子的溶出量和溶出率高达95 mg/L和55%;增加纳米ZnO投加量降低锌离子含量和溶出率,但增加震荡时间没有增加其溶解性。同时,纳米ZnO能够降低镉离子浓度,说明纳米ZnO可以吸附水中的镉离子。总之,共存镉离子能够改变纳米ZnO的环境行为,并可能因而影响其生物毒性。

镉离子对养殖废水生物脱氮性能及功能基因的影响

选取了养殖废水中的重金属污染物镉离子为研究对象,为揭示其对生物脱氮系统的影响。检测氮转化功能基因丰度,确定功能基因与理化参数相关性并分析镉离子胁迫下生物脱氮的驱动因素。实验结果表明,镉离子显著抑制生物脱氮性能,硝化过程对于镉离子的敏感性相比于氨氧化过程更强。细菌16S rRNA和氮转化功能基因的丰度随镉离子浓度的升高而显著降低,其中出水氨氮、好氧末端硝酸盐氮浓度都与功能基因呈较强的相关性。此外,硝化和氨氧化水平、NO_(2)^(-)-N的氧化能力、完全反硝化水平是生物脱氮性能的关键驱动因素,分别对氨氮去除率、亚硝酸盐氮积累率、反硝化阶段硝酸盐氮去除率有显著影响。本研究从分子生物学角度揭示镉离子对于生物脱氮的影响,为金属离子对于生物脱氮系统的影响研究提供了理论依据。

基于玉米秸秆和荔枝树枝生物炭的电化学传感器对水中镉离子的检测

以玉米秸秆和荔枝树枝为原料,500℃下制备生物炭。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪对两种生物炭进行表征。通过滴涂法将两种生物炭材料分别修饰在玻碳电极(GCE)表面,成功构建了Y-BC/GCE和L-BC/GCE电化学传感器,并在醋酸盐缓冲液中用微分脉冲伏安法(DPV)研究了镉金属离子(Cd^(2+))在不同电极上的电化学行为。结果表明,两种生物炭修饰电极对Cd^(2+)的检测都取得较好的效果。在最优条件下(Y-BC/GCE:沉积电位-1.6 V、沉积时间100 s、pH=4;L-BC/GCE:沉积电位-1.3 V、沉积时间100 s、pH=5),两种生物炭传感器在浓度范围为0.2~20μmol/L内都有良好的线性关系,Cd^(2+)检出限分别低至0.06和0.05μmol/L。同时这两种生物炭传感器具有良好的稳定性、重复性以及抗干扰性,对实际样品中的Cd^(2+)具有良好的回收率(Y-BC/GCE:96.97%~102.57%;L-BC/GCE:97.01%~99.10%)。

基于MXene-MB-cDNA材料构建新型传感器方法用于镉离子检测

本研究中,开发了一种新颖的基于过渡金属碳化物-亚甲基蓝-互补DNA(MXene-MB-cDNA)探针构建的竞争型电化学传感器,可用于重金属镉离子(Cd^(2+))的检测。该传感器一部分是基于MXene片层结构扩大MB负载率,用以放大电化学检测信号;另一部分以电极上修饰的Cd^(2+)Apt做为纽带连接MXene-MB-cDNA。当Cd^(2+)存在时,与cDNA竞争性结合Apt,引起双链结构变化,产生电化学信号,其最低检测限达到0.0034 mg·L^(-1),并在0.01至1.6 mg·L^(-1)范围内呈现良好的线性关系(R2=0.991)。相较传统方法,该方法更简单灵敏,为环境保护、食品安全、生物医药等研究方向中镉离子的检测提供了新的思路。

改性头发的制备及对水中镉离子的吸附试验研究

为实现对废水中镉离子的吸附,利用植酸对头发进行改性,并对改性头发吸附镉离子的行为进行研究.通过探讨溶液pH、温度、反应时间、吸附剂用量等条件对改性头发吸附镉离子的影响,得到最佳吸附条件,然后采用EDTA滴定法测定溶液中镉离子的变化.结果发现,当含镉溶液的pH为6、吸附时间为1.5 h时达到吸附平衡,改性头发对镉离子的最大吸附容量为45.20 mg·g-1.植酸改性后的头发能够提供较好的结合位点,具有一定的吸附能力.

几种典型微塑料对镉离子的吸附行为及其影响因素研究

选取环境中5种典型微塑料聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)和聚对苯二甲酸乙二酯(PET),研究其对重金属镉离子(Cd^(2+))的吸附行为及影响因素。结果表明,微塑料对Cd^(2+)的吸附动力学更符合准二级动力学模型,吸附平衡时的吸附量由大到小顺序为PVC、PP、PS、PET、PE。微塑料比表面积与Cd^(2+)吸附量表现为显著正相关,比表面积是影响Cd^(2+)吸附的重要性质,而微塑料的其他性质(如结晶度、特殊官能团)也会对Cd^(2+)吸附产生影响。弗伦德利希(Freundlich)和朗格缪尔(Langmuir)模型均能较好拟合这几种微塑料对Cd^(2+)的等温吸附行为,对Cd^(2+)存在着单层和多层吸附且是非均质吸附过程。环境因素pH值、温度和共存重金属离子均会对吸附过程产生影响,pH值在3.0~7.0时,微塑料对Cd^(2+)吸附量先增加后减少,PS微塑料在pH值为5.0时吸附量最大,其他微塑料pH值为6.0时吸附量最大;微塑料对Cd^(2+)的吸附属于吸热过程,随吸附体系温度增加(15~35℃)吸附量也增加;共存重金属铅离子(Pb^(2+))或铜离子(Cu^(2+))会与Cd^(2+)产生竞争吸附而减少微塑料对Cd^(2+)的吸附,Pb^(2+)的竞争吸附作用要大于Cu^(2+)。静电引力作用是这5种微塑料吸附Cd^(2+)的主要机制。

活性炭表面功能化及对镉离子的吸附性能探讨

通过试验的形式,对活性炭表面功能和其对镉离子的吸附性能进行分析,包括改性后的活性炭对镉离子吸附性能分析、吸附热力学分析、改性前后活性炭的X射线光学电子能谱分析、改性活性炭吸附前后的X射线光电子能谱分析以及改性后活性炭对镉离子的吸附机理等分析。希望通过本次的分析,可以为活性炭改性及其在镉离子吸附方面的相关研究提供科学参考。

基于碱式碳酸钴纳米棒构筑的电化学传感器对水样中镉离子的快速检测研究

通过制备不同粒径的碱式碳酸钴(CoCH)纳米材料,成功构筑了基于CoCH的电化学传感器。采用扫描电子显微镜-X射线能谱仪(SEM-EDS)和X射线衍射(XRD)对不同粒径尺寸的CoCH进行了表征,并通过循环伏安法(CV)以及方波伏安法(SWV)研究了镉的电化学行为。在确定滴涂量3μL、缓冲溶液的pH 5.0、沉积电位-1.0 V、沉积时间120 s的最佳电化学检测条件后,采用溶出伏安法得到Cd2+的氧化峰电流与Cd2+的浓度在0.2μmol·L^(-1)~7.1μmol·L^(-1)和7.1μmol·L^(-1)~80μmol·L^(-1)范围内呈良好线性,线性回归方程分别为:Ipa/μA=0.9577c/μmol·L^(-1)-0.08012(R^(2)=0.9972)和Ipa/μA=1.099c/μmol·L^(-1)+4.5273(R^(2)=0.9820)。检出限为6.67×10^(-8)mol·L^(-1)(S∶N=3∶1)。该方法简便、灵敏、快速,重现性和选择性好,无需复杂的样品前处理,实现了实际水样中镉的快速测定,回收率在87.00%~110.17%,有望应用于工业废水中镉的快速检测。

有机酸对几种土壤胶体吸附解吸镉离子的影响

用平衡法研究了有机酸对土壤胶体吸附 解吸Cd2 + 的影响。结果表明 ,黄棕壤、红壤、砖红壤胶体Cd2 + 最大吸附容量 (Qm)分别为 4 3 7、16 8、1 5 8mmolkg-1。在加入Cd2 + 浓度相同的条件下 ,土壤胶体Cd2 + 吸附量随有机酸浓度的升高呈峰形曲线变化。当有机酸与Cd2 + 共存时 (竞争吸附 ) ,低浓度的草酸 (小于0 5～ 2mmolL-1)或柠檬酸 (小于 0 0 2 5～ 0 2mmolL-1)提高Cd2 + 吸附量 ,高浓度的草酸或柠檬酸能降低Cd2 +吸附量。吸附有机酸后的土壤胶体 (次级吸附 )对Cd2 + 次级吸附量的影响与竞争吸附一致 ,但两者的Cd2 + 吸附量变化幅度不一样。这是由于两种吸附体系液相中有机酸残留浓度不同所致。土壤胶体吸附态Cd2 + 的解吸结果表明 ,草酸浓度不仅影响Cd2 + 的总解吸量、总解吸率 ,还影响土壤胶体表面KNO3 解吸态与DTPA解吸态Cd2 +

镉离子多克隆抗体ELISA竞争法的初步建立

目的制备抗镉离子螯合物的多克隆抗体,初步建立检测镉离子的ELISA竞争法。方法用双功能螯合剂iEDTA螯合Cd2+后,再与匙血蓝蛋白(KLH)偶联,合成完全抗原(Cd-iEDTA-KLH),免疫BALB/c小鼠,获得多克隆抗体。ELISA法检测其抗血清效价、特异性和灵敏度。结果多克隆抗体效价均大于1∶80000;特异性检测结果显示均产生了抗Cd-iEDTA抗体,与OVA、BSA无交叉反应。抗体除与Hg2+有较强的交叉反应外,同等抑制情况下,Mg2+、Ca2+、Fe3+、Cu2+、Ni2+、Zn2+与Cd2+浓度相差约1000倍,交叉反应率很低;ELISA竞争法对镉离子的检测限约为50ng/ml。结论初步建立了镉离子的ELISA竞争法,检测限达到无公害的国家卫生限量标准(100ng/g)。

镉离子单克隆抗体的鉴定及竞争ELISA的建立

目的制备Cd2+单克隆抗体(McAbs,单抗),建立Cd2+间接竞争酶免疫学检测方法(ELISA)。方法利用双功能螯合剂iEDTA将Cd2+分别与血蓝蛋白(KLH)和牛血清白蛋白(BSA)偶联,制备免疫抗原和检测抗原。免疫Balb/c小鼠,应用杂交瘤技术制备抗Cd2+的单抗。鉴定单抗的效价、特异性、亚类及亲和力。以该抗体为基础建立检测镉离子的间接竞争ELISA方法,分析该方法的灵敏度、检测限、工作范围。结果成功制备出Cd-iEDTA-KLH和Cd-iEDTA-BSA偶联物;筛选出一株稳定分泌抗Cd-iEDTA单抗的杂交瘤细胞株C2C5,该细胞株分泌的抗体亚类为IgG1,腹水抗体效价为1×106,相对亲和力结合常数Ka为1.6×109L/mol。特异性结果显示,除Hg2+外,该抗体与Pb2+、Fe3+、Mn2+、Mg2+、Zn2+、Al3+、Ni2+、Ca2+、Cu2+等金属离子的交叉反应低。建立了检测镉离子的间接竞争ELISA方法,该方法的检测限为10ng/mL,IC50为250ng/mL。结论建立了镉离子的竞争ELISA检测方法,检测限达到无公害水产品的国家标准(100ng/g)。

纳米腐植酸对镉离子的吸附热力学及动力学

研究了采用碱溶酸析法配加高剪切技术制备的纳米腐植酸对重金属镉离子的吸附性能,用原子力显微镜（AFM）、红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、比表面积测试仪（BET）等对纳米腐植酸进行表征,绘制了静态平衡吸附等温线及吸附动力学曲线。实验结果表明：吸附剂纳米腐植酸对镉离子的吸附较符合Freundlich模型,在288-308 K温度下,吸附焓变？H=24.22 k J？mol？1,表明吸附是吸热过程,吸附动力学符合HO二级吸附速率方程,反应的表观活化能Ea=25.58 k J？mol？1,表明纳米腐植酸对重金属离子的吸附是化学反应控制,而非扩散所控。吸附剂纳米腐植酸解吸再生循环使用5次后,Cd2＋的吸附容量仅减少18.9%,说明该吸附剂具有较好的解吸再生性能。

改性生物炭对镉离子吸附性能研究

以废弃松木屑为原料采用热分解法制备生物炭,并以氨气、硝酸、硫化钠和溴水4种化学试剂分别对其进行表面改性。采用BET、FTIR和Bohem滴定等技术对改性前后的生物炭进行表征,研究溶液pH值、初始溶液Cd2+浓度、吸附时间等因素对Cd2+吸附特性的影响,并探讨改性生物炭的吸附机理。结果表明,改性生物炭具有较大的比表面积、发达的孔结构和多种表面官能团;在一定范围内,随溶液pH值的增大、Cd2+浓度的升高、吸附时间的延长,改性生物炭对Cd2+的去除率逐渐提高,其中氨气改性生物炭对Cd2+的吸附效果最优,在溶液pH值为6、初始溶液Cd2+浓度为50mg/L、生物炭加入量为2g/L、吸附时间为6h时,氨气改性生物炭对Cd2+的吸附容量可达12.3mg/g;拟二级动力学方程和等温吸附模型均能较好地描述改性生物炭对Cd2+的吸附过程,其中氨气改性生物炭的Langmuir与Freundlich吸附常数最大。

黄河水中悬浮粒子对镉离子的交换吸附等温线

研究了黄河水中悬浮粒子对 Ｃｄ２ ＋ 的交换吸附等温线以及赖氨酸和门冬氨酸对吸附作用的影响．研究结果得到一类具有一个“拐点”、两个“平台”的新型河流等温线，用分级离子交换等温式求出平衡常数 Ｋ１ 和 Ｋ２ ．当低浓度的氨基酸存在时，对镉与悬浮粒子的交换吸附起促进作用．促进作用的程度与氨基酸的等电点有关，赖氨酸的促进作用较门冬氨酸大．

碳羟磷灰石吸附水溶液中镉离子的动力学研究

碳羟基磷灰石(CHap)对水溶液中镉离子的吸附过程是一个复杂的非均相固液反应过程,从动力学角度来看,大致可分为两个阶段:初期阶段反应速度快,动力学过程复杂;后期阶段反应速度较慢,并符合一级反应动力学方程。实验表明:反应速率常数k1与温度T之间的关系符合阿累尼乌斯公式,吸附的活化能为Ea=6.075J/mol,吸附的频率因子A=220s-1。同时,k1与镉离子初始浓度呈负相关性,与介质pH值、CHap用量呈正相关性。

食品中镉离子胶体金免疫层析快速检测方法的建立及应用

目的:建立更加灵敏、特异的食品镉离子胶体金免疫层析快速检测方法。方法:用1-(4-异硫氰苄基)乙烯基二胺-N,N,N’,N’-四乙酸(1-(4-isothiocyanobenzyl)ethylenediamine-N,N,N’,N’-tetraacetic acid,iEDTA)鳌合镉离子合成Cd^(2+)-iEDTA半抗原,异硫氰酯法制备免疫原Cd^(2+)-iEDTA-牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)和包被原Cd^(2+)-iEDTA-鸡卵清蛋白(ovalbumin,OVA),电感耦合等离子体发射光谱法和聚丙烯酰胺凝胶法进行鉴定;用Cd^(2+)-iEDTA-BSA免疫Balb/C小鼠,细胞融合技术筛选Cd^(2+)-EDTA单克隆抗体(mAb)杂交瘤细胞株,体内诱生腹水法制备Cd^(2+)-EDTA mAb;应用Cd^(2+)-EDTA mAb建立Cd^(2+)残留胶体金免疫层析快速检测方法 (Cd^(2+)-Strip),并测定其性能。结果:免疫原偶联成功,Cd^(2+)-iEDTA-BSA中BSA与Cd^(2+)的含量分别为7.1 mg/mL和191.7μg/mL;筛选出1A3C11、2B7D8、2E10G9、4F3E7共4株杂交瘤细胞,经9次传代分泌抗体稳定,亲和力最高的2E10G9株亲和常数(Ka)为7.58×10~8 L/mol,对Cd^(2+)-iEDTA的半数抑制浓度为16.3μg/L,与Hg^(2+)-EDTA的交叉反应(cross-reaction,CR)率为18.6%,与其他重金属离子无CR;Cd^(2+)-Strip的检测时间为10 min,检出限为5μg/L,其检测结果与竞争ELISA试剂盒(Cd^(2+)ELISA-Kit)、电感耦合等离子体发射光谱法符合率为100%。结论:制备出了亲和力高、特异性强的Cd^(2+)mAb,建立了灵敏、特异、快速、简便的食品镉离子胶体金免疫层析快速检测方法。

Al-MCM-41介孔分子筛对镉离子吸附性能的研究

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,合成Al-MCM-41介孔分子筛,通过X-ray粉末衍射、氮气吸附-脱附等温线对样品进行了表征.采用Al-MCM-41为吸附剂,乙酰丙酮为螯合剂对含有二价镉离子的溶液进行了吸附实验,结果表明:Cd2+能定量吸附在Al-MCM-41分子筛上,静态饱和吸附量约为136.86 mg/g,吸附性能符合Langmuir吸附方程特征,并且随吸附液pH值的增大,Cd2+去除率也随之增加.Al-MCM-41介孔分子筛作为吸附剂,对处理有毒金属离子的废水具有积极意义.