Cd^2＋和Ni^2＋在粉煤灰上的吸附特性

考察了粉煤灰对Cd2+和Ni2+的单组分吸附和双组分吸附性能。结果表明,粉煤灰可有效吸附水溶液中的Cd2+和Ni2+,去除率随pH升高而增加。吸附约60 min后趋于平衡。粉煤灰对Ni2+的吸附容量高于Cd2+。单组分吸附平衡符合Freundlich模型和Redlich-Peterson(R-P)模型。双组分吸附时,Ni2+和Cd2+之间存在明显的竞争吸附效应;随干扰离子浓度升高,竞争吸附效应增强。不同模型拟合结果表明,双组分吸附平衡符合Freundlich竞争吸附模型。脱附实验表明,Cd2+比Ni2+易于脱附;0.1 mol/L HCl、0.1 mol/L HNO和0.05 mol/L HSO的脱附效果接近,对Cd2+脱附率>60%,对Ni2+脱附率>35%。

碳纳米管溶胶对水中微量Cd^2＋与Cu^2＋吸附的研究

采用强酸表面氧化法对碳纳米管进行处理,制备稳定具有高效吸附性能的碳纳米管溶胶,用于去除水中低质量浓度重金属Cd2+,Cu2+。研究表明,在实验的pH值为2.5—9.5,对Cd2+的去除,吸附起主要作用,优化的pH值为6.0;对Cu2+的去除,pH<6.7时,吸附起主要作用,在pH>6.7时,金属离子沉淀是主要的去除原因,在pH=9.5时,达到最大去除率。在相同碳纳米管溶胶投加质量浓度情况下,对Cd2+的吸附去除率远远大于对Cu2+的去除。碳纳米管溶胶对Cd2+,Cu2+的吸附等温线呈线性,对Cd2+的吸附性能优于对Cu2+的吸附性能。

狭叶香蒲吸收Cd^2＋的动力学特征

采用水培方法,加入Cd2+浓度为0、0.2、0.4、0.6、1、1.2、1.5mg·L-1,分别在4、8、12、24h研究狭叶香蒲幼苗吸收Cd2+的动力学特征。结果表明,狭叶香蒲对Cd2+的吸收基本符合Michaelis-Menten动力学模型。在上述几个时间段中,以0～4h时间段内狭叶香蒲对Cd2+吸收的最大吸收速率Vmax最大,Km最小,α值也最大,此时根系吸收能力最强。随时间的延长(4～24h),Vmax变小,但是净吸收速率V仍在增加。用V-C作图法和L-B作图法求解动力学参数结果差异不大,且两种方法曲线模拟的相关性均较好。

Cd^2＋对红裸须摇蚊Propsilocerus akamusi的急性毒性研究

采用急性毒性实验方法,研究了水环境中常见污染物Cd2+对红裸须摇蚊Propsilocerus akamusi的急性毒性,结果表明,Cd2+对红裸须摇蚊在24h、48h以及72h的半致死浓度(LC50值)分别为235.63(95%CI:160.96～418.82)、165.17(95%CI:140.65～198.35)及94.12(95%CI:81.93～108.78)mmol·L-1Cd。Cd2+对红裸须摇蚊幼虫的毒性与对其他摇蚊物种幼虫有明显不同,该物种对Cd2+急性毒性不敏感,有非常强的耐受能力。同一时间不同浓度的Cd2+处理对CAT活性影响的LSD法多重比较检验结果显示,24h与48h的各浓度Cd2+对CAT活性都没有明显差异,只是在72h时CAT活性在对照组与其他处理浓度组之间的差异达到了显著性水平。时间因子对CAT活性的影响则主要表现为Cd2+浓度在400mmol·L-1时,72h处理组与48h处理组的活性表现出显著差异,CAT活性在72h时被显著抑制。

Cr^6＋、Pb^2＋、Cd^2＋胁迫下条斑紫菜保护酶系统的响应

研究了不同Cr6+、Pb2+、Cd2+处理浓度对条斑紫菜(Porphyra yezoensis)超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、总抗氧化力(TAC)等保护酶系统的效应作用。结果表明,SOD、POD、TAC活性均随着处理浓度的增加,表现为先升高、后降低的总体趋势;但可溶性蛋白含量均比对照组高。Cd2+处理浓度为0~10mg/L、Cr6+浓度为0~20mg/L、Pb2+浓度为0~30mg/L时,SOD、POD、TAC应激性升高达最高值,之后迅速降低。相关指数分析显示,POD对Cr6+、Pb2+、Cd2+较SOD敏感。TAC为衡量机体抗氧化系统功能状况的综合性指标,SOD、POD在抗氧化系统适应重金属胁迫中起主要作用。条斑紫菜对重金属污染有较强的耐受性,相比较而言,Cd2+的毒性最高,Pb2+次之,Cr6+最弱。POD、SOD、TAC可以作为条斑紫菜受环境重金属污染胁迫的生化生理指标。

砂壤土不同pH值对Cd^2＋吸附行为的影响

采用1次平衡法,研究了不同pH值条件下重金属Cd2+的吸附特性。结果表明:在砂壤土中,相同pH值条件下,Cd2+的吸附量随体积分数的增加而增加,但各个阶段增加速度存在明显差别:初始体积分数为(0.1~1)×10-6时,随着平衡体积分数的增加,吸附量变化较为缓慢;初始体积分数为(10~40)×10-6时,吸附量随着体积分数的增加而迅速增加;当体积分数大于40×10-6时,随着体积分数的增加,吸附量增长速度开始减慢。不同pH值条件下,随着pH值的升高,吸附量逐渐增加,当pH为3时,同等体积分数条件下吸附量最小,pH为11时,吸附量最大,在pH值从7变化为9时,变化最为明显。Freundich方程能较好的模拟不同pH值条件下的土壤对重金属Cd2+的吸附特性。

腐殖酸与Cd^2+的结合特性及其影响因素

利用纳米粒度及Zeta电位仪、离子选择电极法等,研究腐殖酸与Cd^(2+)结合的荷电特性、聚集特性和结合能力,探讨pH值、离子强度和温度对腐殖酸与Cd^(2+)结合的影响规律及机制.结果表明,pH值从5.0升高到6.0时,腐殖酸与Cd^(2+)结合的Zeta电位绝对值增大,其结合的条件稳定常数和表观结合容量增大.离子强度从0.01 mol·L^(-1)增大到0.1 mol·L^(-1)时,腐殖酸与Cd^(2+)作用后Zeta电位绝对值减小而聚集性增大,导致其结合的表观结合容量减小.温度从20℃升到50℃时,腐殖酸与Cd^(2+)结合稳定性减弱,其结合的条件稳定常数减小,而表观结合容量增大.在pH为6.0、离子强度为0.01 mol·L^(-1)、温度为20℃条件下,商品腐殖酸和天然腐殖酸与Cd^(2+)结合的条件稳定常数(lg K)分别为6.34和6.31,表观结合容量分别为1.15 mmol·g^(-1)和0.94 mmol·g^(-1).

Cd^2＋、Cu^2＋、Zn^2＋、Pb^2＋对菹草生长胁迫影响及其应答机制

为探求不同浓度的Cd^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)、Pb^(2+)对菹草(石芽)的生长发育的胁迫及其应答机制,对菹草(石芽)的生长状况、叶片的叶绿素、可溶性蛋白质、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶系统等进行了分析。结果如下:Cu^(2+)、Cd^(2+)质量浓度大于0.5 mg/L,植株无法正常生长或存活;Cu^(2+)胁迫下,植株受损程度相对严重。Zn^(2+)、Pb^(2+)质量浓度小于10 mg/L时,菹草仍可以正常生长,但Pb^(2+)胁迫程度比Zn^(2+)较轻。综上,在相同质量浓度下,4种重金属对菹草(石芽)的胁迫强弱依次为Cu^(2+)、Cd^(2+)、Zn^(2+)、Pb^(2+)。本研究为生态修复中水生植物的金属阈值提供了有价值的参考。

赤泥陶粒功能材料制备及其吸附溶液中Cd^2+的试验研究

基于以废治废的理念,以污染性废渣赤泥为原料对陶粒制作工艺进行优化,制备出新型吸附功能材料赤泥陶粒,研究了其对Cd^2+的吸附性能。研究对象选取Cd(NO3)2溶液为模拟废水,分别考察了Cd^2+浓度、赤泥陶粒质量、溶液pH值、温度与时间对赤泥陶粒吸附性能的影响,分析了赤泥陶粒的再生效果。结合正交试验及单因素试验确定出赤泥陶粒吸附Cd^2+的最优条件:Cd^2+质量浓度为10 mg/L,赤泥陶粒质量为1.4368 g,pH值为7.0,温度为35℃,振荡时间为60 min,在此条件下赤泥陶粒对Cd^2+的吸附率为100%,赤泥陶粒可以成为去除废水中Cd^2+的一种新选择。

黄瓜Cd^2＋抗性的变化及其与蛋白质组分改变的关系

研究了在不同浓度Cd^2＋液处理下，黄瓜幼苗（cucumis sativus．L）蛋白质组分与含量的改变及其对于幼苗生长的影响．实验结果显示，随Cd^2＋处理浓度的增加（0．2～1．0mmol／L），黄瓜幼苗的根长、鲜重减少，叶绿素含量降低，但干重减少不明显．在1．0mmol／LCd^2＋溶液处理下，与对照相比，黄瓜幼苗的根、胚轴、叶绿体中的蛋白质组分发生变化，即蛋白缺失、新蛋白合成以及蛋白表达量的上调或下降，同时其生化性状（蛋白质组分、叶绿素含量）的变化与幼苗生长抑制呈正相关．

改性稻壳生物炭对水中Cd^2+的吸附性能研究

为提高生物炭对水中Cd^2+的吸附去除性能,以BC1和BC22种稻壳生物炭为基础材料,分别采用NaOH和FeCl 3溶液制备得到NBC1和NBC2以及FBC1和FBC2改性稻壳生物炭,并通过吸附动力学和等温吸附实验研究6种生物炭对水中Cd^2+的吸附性能。结果表明,对于50 mg·L^-1 Cd^2+溶液,当生物炭投加量为1 g·L^-1时,BC1、BC2对Cd^2+的吸附量分别为14.76和13.72 mg·g^-1,NBC1、NBC2对Cd^2+的吸附量分别为未改性稻壳生物炭的3.26和2.47倍,而FBC1、FBC2对Cd^2+的吸附量则仅为未改性稻壳生物炭的1.03和0.74倍,NaOH改性稻壳生物炭能显著提高稻壳生物炭对Cd^2+的吸附能力,而FeCl 3改性对稻壳生物炭吸附Cd^2+的能力影响不大。稻壳生物炭对Cd^2+的吸附符合准二级动力学和Langmuir模型,为单分子层吸附过程;NBC1和NBC2对Cd^2+的最大吸附量(131.58和98.04 mg·g^-1)明显高于FBC1和FBC2(30.30和23.26 mg·g^-1)。与FeCl 3改性相比,NaOH改性显著增强稻壳生物炭对Cd^2+的吸附能力,其主要原因为NaOH使生物炭表面碱性含氧官能团增多,从而增强了生物炭与Cd^2+之间的离子交换和沉淀作用。

污泥腐殖酸对Cd^2+的吸附特性

为了促进污水处理厂剩余污泥的资源化利用,探索S-HA(sludge-based humic acid,污泥腐殖酸)对溶液中重金属Cd^2+的吸附特性.采用国际腐殖酸协会(IHSS)推荐的方法提取S-HA,通过元素分析、FT-IR(傅里叶红外光谱分析)和SEM-EDS(外观形态分析)等方法,考察溶液pH和共存阳离子对吸附过程的影响,并对吸附过程分别进行了吸附动力学模型、等温吸附模型和吸附热力学模型拟合,同时通过对比S-HA吸附前后的红外光谱和扫描电镜-能谱图片,探索S-HA对Cd^2+的吸附机制.结果表明:①S-HA表面呈松散的簇团状,含有大量的羧基、醇羟基和酚羟基等含氧官能团,芳香度较高,含有较多的脂肪链结构;S-HA在吸附水中Cd^2+的过程中,Cd^2+与S-HA表面上的酚羟基、羧基等官能团发生了络合作用.②S-HA对Cd^2+的吸附量随溶液pH升高而增加,溶液中Na^+、NH4^+和Ca^2+等共存阳离子的存在不利于S-HA对Cd^2+的吸附,其中Ca^2+的存在对S-HA吸附Cd^2+影响最大.③S-HA对Cd^2+的吸附由快吸附、慢吸附和吸附平衡3个阶段组成,吸附平衡时间为12 h;吸附过程符合准二级动力学模型,其整体吸附速度由液膜扩散和颗粒内扩散共同控制;吸附等温线符合Freundlich等温吸附模型,25℃下的最大吸附量为19.29 mg g,Cd^2+在S-HA上的吸附是自发吸热反应.研究显示:污水处理厂剩余污泥提取的S-HA对Cd^2+具有较好的吸附效果;S-HA对Cd^2+的吸附过程同时存在着物理吸附和化学吸附;高pH对S-HA吸附Cd^2+有促进作用,而高离子强度对S-HA吸附Cd^2+有抑制作用.

巯基改性磁性介孔二氧化硅的制备及其对重金属Cd^2＋的吸附研究

以稻壳灰为硅源、Fe3O4为磁性材料制备磁性介孔二氧化硅(MMS);随后对其进行巯基改性制备巯基改性磁性介孔二氧化硅(TMMS),并考察了搅拌时间、反应温度、氨水添加量对TMMS表面巯基浓度的影响,研究了巯基浓度对Cd^(2+)吸附效果的影响;最后,对MMS与TMMS的结构进行表征,并通过吸附等温线对MMS与TMMS对Cd^(2+)吸附效果进行比较。结果表明:当反应时间8 h、水浴温度80℃、催化剂氨水添加量750μL时,TMMS的表面巯基浓度达到0.131mmol/g;巯基浓度越高,TMMS对Cd^(2+)的吸附效果越好;MMS与TMMS两种材料的骨架均为无定形的SiO2结构,BET多点比表面积分别为581.769 m2/g与405.665 m2/g;MMS与TMMS对Cd^(2+)的等吸附温模型更符合Langmuir模型,都属于单分子层吸附;在Langmuir模型中,TMMS的饱和吸附量为33.33 mg/g,大于MMS的饱和吸附量(21.50 mg/g)。因此,巯基改性有利于TMMS对Cd^(2+)的吸附,可达到有效脱除废水中Cd^(2+)的目的。

微生物陈化可提升麦秆水热炭对Cd^2+吸附性能

为提升水热炭对Cd^2+的吸附性能,使用麦秆水热炭,在厌氧发酵条件下对其进行微生物陈化改良,通过扫描电镜(SEM)、比表面积和孔分析(BET)、红外光谱分析(FTIR)、X射线光电子能谱分析(XPS)等现代技术手段对水热炭微生物改良前后的表面特性进行了系统表征,并通过吸附实验考察了微生物陈化过程对水热炭吸附Cd^2+的过程及机制。结果表明:随陈化时间的增加,水热炭的比表面积提升近5倍;pH由酸性逐渐接近中性;水热炭陈化后表面负电荷增多;O/C增加、H/C减少;表面C-C键强度降低,而含氧官能团相对强度增加。微生物陈化过程显著提升了水热炭对Cd^2+的吸附能力。微生物陈化水热炭对Cd^2+的吸附能力与体系pH值和温度呈正相关。微生物陈化水热炭对Cd^2+的吸附机制以化学吸附为主导,主要为单分子层均相吸附;官能团络合、表面静电作用、离子交换、π键配位作用对Cd^2+的吸附起到了重要作用。研究表明,微生物陈化处理可显著改变水热炭的孔隙结构并提升对Cd^2+的吸附性能。

海藻酸钠-改性碳纤维复合材料对水中Cd^2+的吸附研究

采用海藻酸钠与改性聚丙烯腈基碳纤维(PAN-CF)制作复合材料吸附去除水溶液中的Cd^(2+),考察不同吸附时间和溶液pH对Cd^(2+)吸附效果的影响。结果表明,改性后PAN-CF的表面官能团增加,表面能提高,相比于未改性PAN-CF制备的复合材料,改性PAN-CF能够缩短复合材料对Cd^(2+)的饱和吸附时间,增加Cd^(2+)饱和吸附量,随着溶液pH的升高,复合材料对Cd^(2+)的吸附量呈先增加后下降的趋势,pH=6时Cd^(2+)的吸附量最大,为162.8mg/g。

岩溶区石灰性土壤对Cd^2＋吸附的解吸特性及滞后效应

采用一次平衡法对Cd^(2+)在岩溶区典型石灰性土壤(棕色石灰土和黑色石灰土)中的解吸特性及滞后效应进行研究.结果表明,Cd^(2+)在两种石灰性土壤中的解吸量及解吸率均随初始Cd^(2+)浓度和吸附量的增加而增大,解吸量与吸附量呈极显著二次幂函数关系;Cd^(2+)于两种土壤中的解吸率均较小,分别为4.64%—28.93%(棕色石灰土)和2.27%—10.02%(黑色石灰土),显然黑色石灰土对Cd^(2+)的固持性较好.Linear模型是描述Cd^(2+)在2种石灰性土壤中解吸等温模型的最佳方程.Cd^(2+)吸附-解吸等温线不重合,解吸等温线明显滞后于吸附等温线,表明滞后效应的存在.基于Freundlich系数、Cd^(2+)分配系数及吸附量与解吸量间的差异3种方法计算滞后指数,计算结果表明,石灰土中Cd^(2+)初始浓度越高则解吸滞后程度越大,且黑色石灰土中Cd^(2+)的滞后程度略高于棕色石灰土.

重金属Pb^2＋和Cd^2＋对毛竹种子萌发及幼苗早期生长的影响

以毛竹种子为试材,研究不同浓度铅离子(Pb2+)、镉离子(Cd2+)对毛竹种子萌发和幼苗早期生长的影响。结果表明:随着Pb2+和Cd2+浓度的增加,毛竹种子的发芽率呈现出先升高后降低的趋势,发芽指数、活力指数均与浓度呈负相关关系;同时,Pb2+和Cd2+对幼苗根伸长、芽伸长及生物量积累等指标具有显著的抑制作用,并且这种抑制作用随着浓度的升高而增强,尤其是根部,根伸长抑制率最高分别达到96.20%和94.00%;幼苗地上部分与地下部分对Pb2+、Cd2+的积累随着胁迫强度的增加而升高,但地下部分的积累量要显著高于前者,相同浓度下最高差距分别达到地上部分的27.21、6.25倍。

改性菜籽粕对废水中Cd^2+吸附特性与机理研究

分别采用NaOH和KMnO4对菜籽粕(CZP)进行改性得到去除Cd^2+吸附剂CZP-N和CZP-K,对他们进行了表征及吸附机理分析,并研究对吸附效率的影响因素。结果表明,CZP-N表面含氧官能团增多,CZP-K中Mn元素主要以MnO2的形式负载至其表面。CZP-N与CZP-K中官能团极性与亲水性均增强,芳香性减弱。当溶液pH为4、投加量为2 g/L、吸附时间4 h、初始Cd2+的质量浓度100 mg/L时,CZP-N、CZP-K吸附量分别为63.53、45.35 mg/g。吸附过程均符合Langmuir吸附等温模型,CZP、CZP-N、CZP-K理论最大吸附量分别为59.94、93.67、78.77 mg/g。菜籽粕作为一种农业废弃物在治理水体重金属方面极具潜力。

Cu^2＋和Cd^2＋在改性纳米黑碳表面上的吸附-解吸

通过Cu2+或Cd2+单体系和Cu2+-Cd2+复合体系中Cu2+或Cd2+的吸附-解吸试验,研究了改性纳米黑碳(MBC)对Cu2+和Cd2+的吸附特性和吸附稳定性.结果表明:Cu2+和Cd2+在MBC上的吸附可以分为快、慢2个阶段,30 min达到饱和吸附量的90%以上.Cu2+和Cd2+在MBC上的吸附等温线均能用Langmuir方程和Freundlich方程拟合.Cu2+和Cd2+在MBC上的最大吸附量分别为417和245 mmol/kg,n值分别为2.56和3.85.MBC对Cu2+和Cd2+是优惠吸附,且对Cu2+的吸附能力大于Cd2+.吸附在MBC上的Cu2+和Cd2+的解吸率均随着吸附量的增加而增大,Cu2+在MBC上的解吸率为1.45%～20.20%,Cd2+为2.67%～31.40%.Cu2+和Cd2+在MBC上存在着竞争吸附,其最大吸附量均随着竞争离子浓度的增加而降低.MBC对Cu2+吸附量和吸附稳定性均大于Cd2+.MBC对重金属有强的吸附作用,可探索其在含重金属废水处理和重金属污染土壤钝化修复中的应用.

Cd^2＋胁迫对石菖蒲生理生化特性的影响

通过水培实验,研究了不同浓度(0、50、200、400μmol/L)下和不同时间内(3、7、11d)Cd2+对石菖蒲(Acorus ta-tarinowiiSchott)叶片抗氧酶活性、叶绿素含量、脂质过氧化程度以及脯氨酸含量的影响。结果表明:(1)超氧化物歧化酶(SOD)活性在3d时随着胁迫浓度的增大而增加,但7d和11d时都是在50μmol/L浓度下达到峰值,然后降低,但都高于对照;除400μmol/L处理下SOD随胁迫时间延长呈先降后升的趋势外,其余浓度处理下均升高。(2)过氧化物酶(POD)活性在胁迫3d和7d时均随着胁迫浓度的增大而增加,11d时在200μmol/L处理下达到峰值,然后降低;各浓度处理组均随着胁迫时间的延长POD活性呈下降趋势。(3)过氧化氢酶(CAT)活性在不同时间内随着胁迫浓度的增加呈先增后降趋势,并且各浓度处理组的CAT均随胁迫时间的延长而增加。(4)叶绿素含量在不同胁迫时间内均在200μmol/L处理下达到峰值,然后降低;除400μmol/L处理下的叶绿素随胁迫时间延长而增加外,其余浓度处理组均呈下降趋势。(5)丙二醛(MDA)含量和脯氨酸(Pro)含量均随着胁迫浓度的增加和胁迫时间的延长而增加。研究结果分析表明石菖蒲对Cd2+胁迫有一定的耐受性。