玉米秸秆生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附机理研究

以玉米秸秆为原料,在350℃和700℃热解温度下分别制备了两种生物炭(BC350和BC700),并对其理化性质进行了表征。在700℃下制备的生物炭芳构化程度更高,疏水性更强,比表面积更大,孔结构发育更加完全。研究Cd(Ⅱ)在两种生物炭上的吸附发现,Two-site Langmuir吸附等温模型比One-site Langmuir吸附等温模型能更好描述Cd(Ⅱ)在生物炭表面的吸附。BC700对Cd(Ⅱ)的吸附容量大于BC350,解吸率远小于BC350,吸附效果更好;离子交换和阳离子-π作用两种吸附机理同时存在并共同作用,前者分别占BC350和BC700总吸附容量的13.7%和1.1%,后者分别占86.3%和98.9%,阳离子-π作用是最主要的吸附机理。红外光谱FTIR分析表明,生物炭表面的含氧官能团和π共轭芳香结构分别提供不同机理的吸附位点。由于具有更多的离子交换位点,BC350对Cd(Ⅱ)吸附受pH影响较BC700更大。

微生物吸附低温水体中Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)离子研究

利用从活性污泥中分离、纯化、筛选得到的霉菌,进行吸附水体中Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)离子研究。结果表明:在Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)质量浓度分别为300mg/L时,菌种生长良好。吸附水体中Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)的最佳条件:pH值5.0,时间1h,温度10℃。吸附规律符合Langmuir等温吸附模型,由回归方程得到Cr(Ⅵ)的表观最大吸附量为14mg/g;Cd(Ⅱ)的表观最大吸附量为52mg/g。对菌种吸附低温水体中两种重金属离子时pH值变化影响及其吸附动力学进行了研究。证明该菌可以有效地去除低温水体中Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)离子。

1,2-双(2,4-戊二酮基-3-硫醚基)乙烷对Cd(Ⅱ)离子的识别与萃取性能研究

通过紫外光谱分析方法,考察了双β-二酮分子1,2-二(3-硫醚基-2,4-戊二酮基)乙烷对Cd(Ⅱ)离子的识别性能和萃取性能,并用该分子对合成水样中Cd(Ⅱ)离子的含量进行了浓度分析实验。结果表明,1,2-二(3-硫醚基-2,4-戊二酮基)乙烷对Cd(Ⅱ)离子具有良好的识别性能和优良的萃取性,两者形成的是1∶1型配合物,并且1,2-二(3-硫醚基-2,4-戊二酮基)乙烷可以对水样中Cd(Ⅱ)离子含量进行分析测定。

木犀草素和Cd(Ⅱ)离子络合反应的光谱及计算研究(英文)

用密度泛函理论(DFT)计算研究了木犀草素与镉离子通过不同方式结合所形成的若干种典型结构,包括天然木犀草素分子与镉离子、去质子的木犀草素分子与镉离子、去质子的木犀草素分子与水化镉离子在不同位点结合所形成的所有产物结构,并且确定了木犀草素与镉离子结合的准确位置。结果表明,木犀草素与镉离子的络合反应发生在5-羟-4-酮位。去质子的木犀草素分子与镉离子的络合能力强于天然木犀草素分子。通过计算概念DFT指数比较了木犀草素及不同配合物之间的反应活性差别。此外,为了进一步验证理论研究所得出的结论,本工作还从实验角度进行了研究,在合成木犀草素-镉配合物的基础上,通过红外和紫外可见光谱分析方法来判断配合物的结构。结果表明,理论计算结果与实验结果很吻合良好。

碘化钾-Cd(Ⅱ)-罗丹明B离子缔合分光光度法测定土壤中微量镉

将0. 5 g土壤进行消解,采用碘化钾-Cd(Ⅱ)-罗丹明B离子缔合分光光度法测定土壤中微量镉,最佳反应条件:加入2 m L浓度1 mol/L H2SO4,20%碘化钾-抗坏血酸溶液3 m L,显色40 min,在波长588 nm处测定离子缔合物吸光度。结果表明,Cd(Ⅱ)浓度在0. 25～2. 0μg/m L范围内符合郎伯-比尔定律。本方法测定结果相对标准偏差小于2%,方法检出限2. 1μg/kg,加标回收率98. 90%～100. 60%。实验表明,校园内土壤镉含量0. 035～0. 050 mg/kg范围内,几乎无金属镉污染。

D006树脂对Cd(Ⅱ)的吸附性能研究

通过树脂筛选实验,选用大孔强酸性阳离子树脂D006作为Cd(Ⅱ)的吸附材料,通过静态实验考察吸附时间、振荡转速、溶液pH和树脂用量对吸附效果的影响,并探讨了吸附的热力学和动力学性能,同时对树脂进行了再生实验。结果表明,D006树脂对Cd(Ⅱ)的平衡吸附量可达20.98mg/g;D006树脂吸附Cd(Ⅱ)的最佳条件为吸附时间120min、振荡转速120r/min、溶液pH 2.9左右、树脂用量0.20g;D006树脂对Cd(Ⅱ)的吸附过程符合Langmuir方程,为单分子层吸附;准二级动力学模型能较好地描述Cd(Ⅱ)在D006树脂上的吸附行为,吸附的活化能为5.46kJ/mol,该吸附过程主要为物理吸附;于30℃下采用1mol/L硫酸对吸附后的D006树脂进行脱附,脱附率可达到96%以上,可实现对Cd(Ⅱ)的富集与回收。

Cu,Zn,Se,Cd离子对河流弧菌Ⅱ毒性的研究

本文用１０倍稀释法确定了河流弧菌Ⅱ在Ｃｕ，Ｚｎ，Ｓｅ，Ｃｄ离子中的半致死浓度是３．５６×１０－２、４．４６×１０－３、３．６９、２．７８×１０－５μｇ／ｍｌ。细菌吸收了这几种离子后其超微结构发生了明显变化。这些离子能诱导细菌内的核糖体增多，ＤＮＡ纤丝凝聚成棍棒或块状。以Ｃｕ、Ｚｎ离子诱导ＤＮＡ纤丝聚集较为明显，类核区扩大或出现透明区，而Ｓｅ、Ｃｄ离子处理的菌核区不明显。而且４种离子对细胞壁也有不同程度的破坏，Ｚｎ离子使细胞壁粗糙与胞膜分离明显，Ｃｕ、Ｚｎ离子处理的样品细胞质集中在周边，细胞质内出现明显的电子致密颗粒。尤其是４种离子混合作用的细菌，上述现象更为明显。Ｓｅ离子毒性相对较弱，细菌的超微结构没有明显的变化。Ｃｄ离子处理的细菌超微结构变化明显。首先，细胞壁呈泡状外突，最后小泡处破裂。细胞质内出现许多电子密度大的颗粒（可能是聚缩的ＤＮＡ），类核区不明显，但范围比对照正常菌明显扩大，其内的ＤＮＡ纤丝聚缩成短棍状或块状，散布在细胞质中。

新型粉末状聚苯乙烯气凝胶表面改性及吸附Cd(Ⅱ)特性

采用浓硫酸对新型粉末状聚苯乙烯气凝胶(PPA)进行表面改性,进一步研究了改性粉末状聚苯乙烯气凝胶(mPPA)对溶液中Cd(Ⅱ)的吸附特性。结果表明:浓硫酸表面改性对PPA纳米形貌和孔结构影响不大,PPA和mPPA均呈现独特的微孔-中孔-大孔呈层次化分布的孔结构特征。表面改性可以大幅度提升气凝胶对Cd(Ⅱ)的吸附率,适当增加表面改性时间、溶液pH、吸附温度和吸附时间,有助于mPPA对溶液中Cd(Ⅱ)的吸附,其吸附率可达99.2%。mPPA对Cd(Ⅱ)的吸附动力学符合准二级动力学方程;该吸附为自发进行的吸热过程,属于物理吸附和化学吸附的协同作用,但以物理吸附为主。

Fe_3O_4-羧甲基纤维素-聚乙烯亚胺微球的制备及对Cd^(2+)的吸附性能

利用静电自组装的方法,将羧甲基纤维素(CMC)组装到Fe3O4上得到Fe3O4-羧甲基纤维素(Fe3O4-CMC),再用戊二醛将聚乙烯亚胺(PEI)交联到Fe3O4-CMC上,制备出Fe3O4-羧甲基纤维素-聚乙烯亚胺(Fe3O4-CMC-PEI)微球。用透射电镜、X射线衍射、红外光谱、X射线光电子能谱和震动样品磁强计对Fe3O4-CMC-PEI微球进行了表征,用原子吸收分光光度计测定了其对Cd2+离子的吸附性能。结果表明,CMC组装到Fe3O4表面,Fe3O4-CMC和PEI在戊二醛的作用下发生交联得到Fe3O4-CMC-PEI微球。Fe3O4-CMC-PEI微球的粒径为10~30nm,饱和磁化强度为55.20A·m2/kg。Fe3O4在微球中的结构没有发生改变,仍为纯单一相的反尖晶石型结构。Fe3O4-CMC-PEI微球对Cd2+离子表现出了良好的吸附性能,饱和吸附容量为69.44mg/g,吸附等温数据符合Langmuir模型,吸附动力学符合拟二级反应动力学模型。

镉(Ⅱ)、汞(Ⅱ)离子催化四苯基卟啉锌(Ⅱ)的生成反应动力学研究

在二甲基甲酰胺和水混合溶剂中及在大阳离子Ｍ（Ⅱ）（Ｍ（Ⅱ）＝Ｃｄ（Ⅱ）、Ｈｇ（Ⅱ））的催化下，用分光光度法研究了四苯基卟啉锌Ｚｎ（Ⅱ）ＴＰＰ的生成反应动力学，提出了反应机理：Ｍ（Ⅱ）＋Ｈ２ＴＰＰＫ２Ｍ（Ⅱ）＊Ｈ２ＴＰＰＭ（Ⅱ）＊Ｈ２ＴＰＰ＋Ｚｎ（Ⅱ）ｋ３→Ｚｎ（Ⅱ）ＴＰＰ＋Ｍ（Ⅱ）＋２Ｈ＋Ｚｎ（Ⅱ）＋Ｈ２ＴＰＰＫ１Ｚｎ（Ⅱ）＊Ｈ２ＴＰＰＺｎ（Ⅱ）＊Ｈ２ＴＰＰｋ１→Ｚｎ（Ⅱ）ＴＰＰ＋２Ｈ＋Ｚｎ（Ⅱ）＊Ｈ２ＴＰＰ＋Ｚｎ（Ⅱ）ｋ２→Ｚｎ（Ⅱ）ＴＰＰ＋Ｚｎ（Ⅱ）＋２Ｈ＋研究了温度对反应动力学参数的影响，求得各平衡步的ΔｒＨ０ｍ，ΔｒＳ０ｍ及其他基元反应的活化参数Δ≠Ｈｍ，Δ≠Ｓｍ。

基于纸基印迹预富集的痕量镉电化学传感器

重金属镉离子(Cd(Ⅱ))是水体质量评价的重要指标之一,本文提出一种基于纸基印迹预富集的痕量镉电化学传感器构建方法,将离子印迹技术、丝网印刷技术、蜡印法和电化学还原有机结合,合成纸基Cd(Ⅱ)印迹聚合物膜(Cd(Ⅱ)-IIP@paper),获得改性后的纸基电极(rGO/SPCE@paper)。通过优化石墨烯沉积时间、预富集时间、模板离子洗脱时间等实验条件,发现在5~100μg/L浓度范围内Cd(Ⅱ)溶出峰电流与浓度表现出良好的线性关系,检出限为0.91μg/L(S/N=3)。结果表明:Cd(Ⅱ)-IIP@paper具有较好的重复性和稳定性,制备的电化学传感器表现出良好的选择性,将其应用于实际水样中Cd(Ⅱ)的检测,回收率在94.0%~104.4%之间,具有较强的实用价值。

铜(Ⅱ)离子与神经红蛋白的相互作用

利用紫外可见吸收光谱、荧光光谱、同步荧光光谱及圆二色(CD)光谱研究了铜髤离子与神经红蛋白(NGB)的相互作用。结果表明,Cu2+离子使NGB在280nm处的紫外吸收增强,说明Cu2+与NGB发生了相互作用;Cu2+使NGB内源性荧光发生猝灭,其猝灭机制为静态猝灭;同步荧光光谱表明,Cu2+使色氨酸微环境的疏水性有所降低,Cu2+对NGB的作用位点更接近于色氨酸;CD光谱显示Cu2+没有引起NGB二级结构明显的变化。

红壤不同发育程度对重金属离子Cu(II)和Cd(II)吸附的影响

分别从安徽郎溪、湖南长沙和广西柳州采集发育于第四纪红色黏土母质的红壤,研究土壤发育程度对重金属离子Cu(II)和Cd(II)吸附的影响以及重金属离子在红壤表面的吸附机制,为土壤重金属污染防治和修复提供参考。结果表明,3种红壤对Cu(II)和Cd(II)的吸附量均随土壤发育程度的增加、阳离子交换量的降低而减小,其吸附量大小依次为:安徽红壤>湖南红壤>广西红壤;在相同条件下,3种红壤对Cu(II)的吸附量大于对Cd(II)的吸附量。广西红壤对Cu(II)的吸附量随着介质离子强度的增大而降低,说明重金属离子在红壤表面上的吸附机制随着所处介质条件的变化而变化。

镉离子(Ⅱ)印迹聚合物的制备及性能研究

为有效应对环境中重金属镉的污染问题,文中采用沉淀聚合法,以Cd(Ⅱ)为印迹离子,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂,通过对印迹聚合体系的条件进行系统优化,制备了系列镉离子印迹聚合物(Cd(Ⅱ)-IIPs)及相应的非印迹聚合物(NIPs),同时在竞争离子的存在下,考察了其对Cd(Ⅱ)的吸附效果及识别选择性。结果表明:以4-乙烯基吡啶(4-VP)为功能单体,模板与功能单体和交联剂的摩尔比为1∶4∶30时,制备的聚合物(Cd(Ⅱ)-IIP_(9))对Cd(Ⅱ)的吸附效果最好。吸附过程主要以准二级动力学为主,更符合Freundlich多层吸附行为,吸附量为529.73 mg/g,印迹因子达1.87。说明与非印迹聚合物NIP 9相比,Cd(Ⅱ)-IIP_(9)对Cd(Ⅱ)具有较高的吸附量和良好的识别选择性,有望用于环境中Cd(Ⅱ)的分离去除。

镉离子(Ⅱ)印迹复合膜的研制及传质机理研究

以Cd(Ⅱ)为印迹离子,采用表面印迹法,对基膜种类、功能单体的种类和用量、致孔溶剂的种类及比例、交联剂的用量及基膜浸泡时间等实验条件进行了优化,优化出制备Cd(Ⅱ)离子印迹复合膜(Cd(Ⅱ)-IICMs)的最佳实验条件,制备了26种Cd(Ⅱ)离子印迹复合膜(Cd(Ⅱ)-IICM1-26)及对应的非印迹复合膜(NCM1-26)。在最佳实验条件制备的Cd(Ⅱ)-IICM6,其吸附量为376.98mg/g,印迹因子为1.56。采用氮气吸附(BET)和扫描电镜(SEM)表征了Cd(Ⅱ)-IICM6和IICM6的结构,使用Langmuir模型和Freundlich模型对其吸附行为进行线性拟合,并结合电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)研究了它们的渗透选择性。结果表明:Cd(Ⅱ)-IICM6对Cd(Ⅱ)的吸附行为符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型,吸附过程主要以双分子层吸附和化学吸附为主。在“竞争离子”Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的存在下,Cd(Ⅱ)-IICM6对Cd(Ⅱ)具有良好的渗透选择性,其传质机理符合Piletsky的“门”模型,说明Cd(Ⅱ)-IICM6有望用于复杂样品中Cd(Ⅱ)的分离与富集。

一种镉(Ⅱ)配位聚合物的合成及其作为Fe^(3+)和Mn^(2+)双响应荧光化学传感器的表现

以三(4-(1 H-咪唑-1-基)-苯基)胺(Tipa),富马酸(H^(2)fuma)和Cd(NO_(3))_(2)·6H_(2)O为原料,溶剂热法在100℃下合成了一种新的Cd(Ⅱ)配合物[Cd(fuma)(Tipa)_(3)Cl]_(n)(CP1),其结构经X-射线单晶衍射,IR,元素分析表征。CP1属单斜晶系,C 2/c空间群,晶胞参数a=21.5503(10)A,b=14.9847(6)A,c=18.2554(10)A,α=90°,β=99.687(5)°,γ=90°。固体荧光激发依赖测试结果显示配合物CP1对激发光具有依赖性,并研究了其变温荧光,液体荧光的测试结果显示,CP1可以作为检测Fe^(3+)和Mn^(2+)离子的双响应荧光化学传感器。

磁性Fe_3O_4@SiO_2@CS镉离子印迹聚合物的制备及吸附性能

以SiO2包覆的纳米Fe3O4为载体,壳聚糖(Chitosan,CS)为功能配体,γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷为交联剂,制备了磁性Fe3O4@SiO2@CS镉离子印迹聚合物(Magnetic ion-imprinted polymer,M-IIP).采用扫描电镜和红外光谱对该磁性印迹聚合物进行了表征.结果表明,壳聚糖在环氧基硅烷交联作用下,实现了印迹壳层在磁性Fe3O4表面的接枝,该印迹材料是边长为60～120 nm的立方体.吸附性能实验表明,M-IIP对Cd(Ⅱ)的吸附符合一级动力学吸附模型;M-IIP对Cd(Ⅱ)/Cu(Ⅱ),Cd(Ⅱ)/Zn(Ⅱ),Cd(Ⅱ)/Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)/Hg(Ⅱ)的相对选择系数分别为2.92,3.43,8.97和9.20.原子吸收光谱检测结果表明,该磁性Fe3O4@SiO2@CS离子印迹聚合物可用于水溶液中Cd(Ⅱ)的分离,Cd(Ⅱ)回收率在98%以上.

氧化石墨烯/有机改性膨润土复合材料的制备及其对Cd(Ⅱ)的吸附

以氧化石墨烯(GO)、膨润土(Bent)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为原料,合成了GO/有机改性Bent(OM-Bent)复合材料,用其处理浓度为10mg·L-1的含Cd(Ⅱ)废水。研究了GO/OM-Bent复合材料中GO含量、pH、GO/OM-Bent复合材料投加量、反应时间、Cd(Ⅱ)初始浓度及共存离子对GO/OM-Bent复合材料吸附Cd(Ⅱ)的影响。结果表明:在pH值为6、GO质量分数为30wt%、GO/OM-Bent复合材料投加量为200mg·L-1时,GO/OM-Bent复合材料吸附Cd(Ⅱ)效果最佳,120min即达到平衡,较同等条件下OM-Bent和GO单独作用时Cd(Ⅱ)吸附量分别高12.01mg·g-1和5.39mg·g-1;准二级动力学模型能很好地描述其吸附过程,吸附等温线符合Langmuir模型,温度为303 K时,GO/OM-Bent复合材料对Cd(Ⅱ)的最大吸附量为133.33mg·g-1。解吸实验结果表明,经5次吸附-解吸循环实验后,Cd(Ⅱ)的吸附率仍高达83.5%,说明GO/OM-Bent复合材料具有很好的循环再生性能。

氧化活性炭吸附Cd(Ⅱ)离子及表面活性剂对其吸附量的影响

研究了氧化活性炭对Ｃｄ（Ⅱ）离子的吸附以及多种表面活性剂对吸附量的影响．发现氧化活性炭对Ｃｄ（Ⅱ）离子有较强的吸附作用，外加阴离子表面活性剂能显著提高Ｃｄ（Ⅱ）的吸附量，而外加阳离子和非离子表面活性剂则降低Ｃｄ（Ⅱ）的吸附量。

微波辅助反相乳液法合成镉离子印迹聚合物及其固相萃取性能研究

以β-环糊精和丙烯酰胺为功能单体,环氧氯丙烷为交联剂,过硫酸铵为引发剂,通过微波辅助反相乳液法制备镉离子印迹聚合物(Cd(Ⅱ)-IIP),并用扫描电子显微镜观察其形貌特征,发现洗脱后Cd(Ⅱ)-IIP的表面存在复杂的孔隙结构,即Cd(Ⅱ)的特异性结合位点,使得Cd(Ⅱ)-IIP可识别并吸附Cd(Ⅱ)。吸附等温线结果表明,Cd(Ⅱ)-IIP的吸附过程符合Langmuir模型(r2>0.99)。用Scatchard模型分析其对Cd(Ⅱ)的吸附性能,发现Scatchard方程对Cd(Ⅱ)-IIP吸附过程的拟合结果呈线性关系,结合位点的离解常数KD为72.99 mg/L,最大表观结合能力Qmax为130 mg/g。优化得到最佳萃取条件为:以甲醇-乙酸(7∶1)为洗脱液,Cd(Ⅱ)质量浓度10μg/L,pH 7.0。该萃取柱重复使用5次后,萃取效率仍在70%以上。在竞争离子Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)存在下,萃取柱对不同离子的萃取效率分别为97.58%、15.07%、5.28%和40.2%,说明Cd(Ⅱ)-IIP具有良好的选择性。该方法的检出限为0.809 4μg/L,相对标准偏差为2.7%。将Cd(Ⅱ)-IIP固相萃取柱用于实际环境水样处理,Cd(Ⅱ)的加标回收率为93.6%~101%。