半焦条件优化对油页岩Cd^(2+)、Pb^(2+)吸附性能的影响

为深入研究温度对半焦油页岩Cd^(2+)、Pb^(2+)吸附性能的影响,以新疆巴里坤矿区油页岩(oil shale,OS)渣为原料,在200~800℃下半焦改性,制备出4种半焦油页岩(OS-200、OS-400、OS-600、OS-800)。使用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)、热重分析(thermogravimetric analysis,TGA)、X射线衍射分析(X-ray diffraction,XRD)、比表面积分析方法BET(Brunauer-Emmett-Teller)和傅里叶变换红外光谱分析(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)等技术进行了物相表征,通过吸附试验研究了其对Cd^(2+)、Pb^(2+)的吸附性能。结果表明:通过不同温度的焦化,OS的物理性状、热重特性等均发生明显变化,在未改变其基本矿物成分的基础上改变了—OH、C O和Si—O—Si化学键的活性,增加了其比表面积。OS-600表现出更好的吸附性能,在pH=7,25℃的条件下,Langmuir方程及准二级动力学模型能够更好地拟合吸附过程。拟合结果显示OS-600理论Cd^(2+)最大吸附量为9.04 mg/g,Pb^(2+)最大吸附量为44.84 mg/g。实测OS-600对Cd^(2+)、Pb^(2+)的实测吸附量分别为6.69、35.42 mg/g,分别高出OS原样吸附量的53.44%、71.69%。OS半焦温度以400~700℃为宜,半焦时间不低于2 h,研究结果为半焦OS制备吸附材料时温度条件优化提供了理论支撑。

改性生物炭对Pb^(2+)和Cd^(2+)吸附性能及机理研究

分别通过磷酸、氢氧化钾、铁及微波对小麦秸秆生物炭进行改性,探究改性生物炭投加量、溶液初始pH及重金属离子浓度对重金属Pb^(2+)及Cd^(2+)的吸附影响及改性生物炭对重金属的吸附机理。结果表明,磷酸及氢氧化钾改性使生物炭表面坍塌且孔隙结构连通,铁改性使比表面积降低,微波改性使生物炭产生少量孔隙。磷酸改性促进-OH及C■O的生成,氢氧化钾及铁改性促进-OH的生成,微波改性对生物炭基团的影响较小。改性方法的优异性依次为磷酸改性、铁改性、氢氧化钾改性及微波改性,改性生物炭添加量的增加能够增强对于重金属的吸附,溶液pH为弱碱性时对于Pb^(2+)的吸附效果最佳,Cd^(2+)的吸附效果随着溶液pH增加而增大,Langmuir等温吸附方程能较好反映改性生物炭对于Pb^(2+)及Cd^(2+)的吸附。

Effects of Cd^(2+) and Pb^(2+) on the substrate biofilms in the integrated vertical-flow constructed wetland

The effects of single Cd^(2+)and Pb^(2+),and combined Cd^(2+)and Pb^(2+)on dehydrogenase activity and polysaccharide content of the substrate biofilms in the integrated vertical-flow constructed wetland(IVCW)were studied.Dehydrogenase activities decreased linearly with the increasing concentrations of Cd^(2+)and Pb^(2+)at different times(6,24,72,and 120 h).The activities at both 6 and 24 h were significantly higher than that at 72 and 120 h in the case of single and combined treatments.The single Cd^(2+)and...

Cd^(2+)、Pb^(2+)在根际和非根际土壤中的吸附-解吸行为

采用1次平衡法对Cd2+、Pb2+在小麦根际和非根际土壤中的吸附-解吸行为进行比较研究.结果表明,根际土对Cd2+和Pb2+的吸附能力高于非根际土,2类土壤对Cd2+的吸附等温线与Freundlich方程有较好的拟合性,Pb2+的等温吸附过程可由Langmuir方程与Freundlich方程来描述.双常数方程是描述根际、非根际土Cd2+和Pb2+吸附动力学行为的最优模型,其次为Elovich方程,最差模型是一级动力学方程.Cd2+、Pb2+的解吸存在滞后现象,相比于非根际土,根际土吸附态Cd2+、Pb2+的解吸率更低,Cd2+、Pb2+的解吸量与其初始吸附量之间的关系符合2次幂方程.2类土壤Cd2+、Pb2+的解吸速率随重金属初始浓度的增加而增加,随解吸时间的延长而不断降低.描述根际和非根际土Cd2+、Pb2+的解吸动力学过程的最优模型均为双常数方程,其次为Elovich方程,一级动力学方程拟合效果不佳.

胡敏酸吸附重金属Cu^(2+)Pb^(2+)Cd^(2+)的特征及影响因素

采用碱溶酸沉淀法提取腐殖质中的胡敏酸,研究了胡敏酸对Cu2+、Pb2+、Cd2+的吸附特征及作用机理。结果表明,在相同初始浓度下,胡敏酸对Cu2+的吸附强度要大于对Pb2+和对Cd2+的吸附。吸附强度顺序为Cu2+>Pb2+>>Cd2+。Langmuir、Freundlich和Temkin方程对Pb2+、Cd2+的吸附呈显著关系,但其中Freundlich方程为最佳拟合方程;对Cu2+的吸附,Langmuir等温式拟合程度最高,Freundlich方程其次,Temkin方程则不适合。pH是影响胡敏酸对Cd2+和Cu2+吸附的主要因素,而对Pb2+吸附的影响较小。总体上低pH值均不利于吸附剂对重金属离子的吸附,随着pH值的增加(pH=2~8),不论吸附量还是吸附率都呈上升趋势。通过红外光谱表征反应物,结果表明,胡敏酸与Pb2+、Cd2+的结合点主要发生在羧基和酚羟基之间,而Cu2+与胡敏酸的结合除了在羧基和酚羟基之间外,更多地发生在羧基和羧基之间。

改性粉煤灰吸附废水中Cd^(2+)、Pb^(2+)、Cu^(2+)的试验研究

采用改性后的粉煤灰为主要原料,对含Cd2+、Pb2+、Cu2+的模拟废水进行了吸附实验,结果表明,废水中Cd2+、Pb2+、Cu2+的初始浓度、粉煤灰用量、pH值、吸附时间等因素均能影响粉煤灰对Cd2+、Pb2+、Cu2+的吸附效果。在Cd2+、Pb2+、Cu2+初始浓度均为40mg/L,pH=7,搅拌3h,粉煤灰的投加量分别为14、10、12g/L的条件下,Cd2+、Pb2+、Cu2+的去除率分别达到96.53%、99.21%、97.49%。粉煤灰对Cd2+、Pb2+、Cu2+的吸附等温线符合Freundilich和Langmuir两种模式。

不同pH下有机酸对针铁矿和膨润土吸附Cd^(2+)、Pb^(2+)的影响

用平衡吸附法研究了不同pH下,三种有机酸(乙酸、酒石酸和柠檬酸)对针铁矿和膨润土等温吸附Cd2+、Pb2+的影响。结果表明:在加入的Cd2+、Pb2+浓度分别小于0.2 mmol L-1和4.0 mmol L-1时,针铁矿和膨润土吸附平衡体系的pH随加入重金属浓度的增加而降低,膨润土体系的pH降低更明显。在有机酸作用下,pH对针铁矿和膨润土吸附Cd2+、Pb2+的影响差异显著。3<pH<4.5时,针铁矿Cd2+的吸附率很小;4.5<pH<8时,Cd2+吸附率明显上升,并趋向饱和吸附。针铁矿Pb2+的吸附率从pH3时开始上升,pH5.5时其吸附率基本稳定于95%。三种有机酸作用下,膨润土Cd2+的吸附率均从40%(pH3时)缓慢地上升;pH8时吸附率近90%。pH3时,加入各有机酸的膨润土Pb2+吸附率均在60%左右;pH6时,加入柠檬酸的上升至80%,其他处理均上升至95%。不同pH下,膨润土Cd2+、Pb2+吸附率的变幅为40%~90%,而针铁矿的为3%~90%;有机酸对促进针铁矿吸附Cd2+和Pb2+的影响大小顺序均为:柠檬酸>酒石酸>乙酸,其对膨润土吸附的影响差异不明显。

胞外聚合物对Pb^(2+)和Cd^(2+)吸附行为研究

利用改良离心法从好氧颗粒污泥中提取胞外聚合物(EPS),并研究其对重金属废水中Pb2+和Cd2+的吸附行为。结果表明,EPS对Pb2+和Cd2+具有很强的吸附能力,吸附行为符合Langmuir等温式,拟合得到的最大吸附量分别可达534.76和478.47 mg/g。Pb2+和Cd2+在EPS上存在竞争吸附,EPS对Pb2+的吸附选择性更强。Cd2+对EPS吸附Pb2+有一定的抑制作用,但Pb2+的存在对EPS吸附Cd2+具有显著的抑制作用。傅立叶红外光谱(FT-IR)和三维荧光光谱(EEM)测定表明,实验提取的EPS含有大量疏水和亲水性基团,因此可通过络合作用、离子交换、螯合等多种作用与重金属发生强结合。对重金属起主要吸附作用的是存在于EPS蛋白质组分中的—COOH,—NH2,—CH2—,—OH及—C=O官能团。研究表明,EPS吸附Pb2+的主要机理为离子交换和络合作用,而对Cd2+的吸附则主要通过络合作用完成。

土壤中Pb^(2+),Ca^(2+),Cd^(2+)对苜蓿种子发芽和生长的影响

本试验采用苜蓿盆栽的方法,研究了土壤中Pb2+,Ca2+,Cd2+对苜蓿种子发芽与生长的影响。结果表明,Pb2+,Ca2+,Cd2+单一处理在低浓度时对苜蓿的发芽和生长有一定刺激作用。在浓度为100 mg/kg时,苜蓿种子发芽率Pb2+处理较对照增加了10.66%,Ca2+处理增加了0.66%,Cd2+处理增加了14.00%;Pb2+处理在≤3000 mg/kg浓度时地上部分的长度比对照高出3.73%~13.53%,鲜重高出6.10%~22.95%;地下部分的长度比对照高出13.46%~24.50%,鲜重高出9.54%~211.07%;高浓度时随着浓度的升高而抑制效应增强。Ca2+处理与Pb2+处理趋势相同,但浓度达到3 000 mg/kg就表现出抑制效应;Cd2+的抑制最强烈,当浓度达到500 mg/kg时就表现出明显的抑制效应,浓度为3 000 mg/kg时植株全部死亡。总体来说,Pb2+影响幼苗成活率,而Ca2+对发芽率抑制明显。Cd2+对植株的发芽及生长均有强烈的抑制作用。

碱蓬对Pb^(2+)、Cd^(2+)单一及复合胁迫的反应及其吸收累积特征

采用室外盆栽模拟方法,比较并分析了Pb^(2+)、Cd^(2+)单一及复合胁迫对碱蓬生长的影响及其对Pb^(2+)、Cd^(2+)的吸收和累积规律。结果表明:在单一Pb^(2+)、Cd^(2+)胁迫下,低浓度时(Pb^(2+)20mg/kg、Cd^(2+)5mg/kg)促进碱蓬生长,高浓度时(Pb^(2+)200mg/kg、Cd^(2+)≥20mg/kg)抑制碱蓬生长,富集系数(BF)均>1。Pb^(2+)、Cd^(2+)复合胁迫时,情况较复杂,既有拮抗作用,又有协同作用,与2种重金属浓度密切相关。碱蓬对Cd^(2+)的BF受Pb^(2+)影响显著,且均>1,表明碱蓬是Cd^(2+)的超富集植物;碱蓬对Pb^(2+)的BF主要受Pb^(2+)自身浓度大小的影响,当Pb^(2+)浓度≤200mg/kg时Pb^(2+)的BF>1,Pb^(2+)浓度>200mg/kg时碱蓬对Pb^(2+)的BF反而减小,且<1,加入Cd^(2+)对其影响不显著。碱蓬对Pb^(2+)、Cd^(2+)的富集吸收模式基本符合简单二次方程,这为研究碱蓬在Pb^(2+)、Cd^(2+)复合胁迫下的吸收累积机制提供理论依据,有利于碱蓬被应用于Pb^(2+)、Cd^(2+)污染的高盐碱地区的植物修复实践。

低浓度Pb^(2+)、Cd^(2+)对鲫鱼肝脏组织中HSP70诱导的影响

以鲫鱼 ( Carassius auratus)作为实验对象 ,经过 40 d Pb2 +、Cd2 +不同浓度的暴露后 ,运用 SDS-PAGE和 Western Blot-ting方法检测鱼肝脏组织内应激蛋白 HSP70的诱导表达情况。结果表明 ,在实验浓度下 ,与对照组相比 ,Pb2 + 、Cd2 + 对鱼肝脏内HSP70有显著的诱导 ( P<0 .0 5 ) ,但在 Cd2 +浓度为 0 .2 mg/ L 有停止表达 HSP70的现象 ,可能是由于浓度过高造成了组织病理损伤而破坏了诱导表达机制。实验还发现 ,在实验浓度低于国家渔业用水标准时 ,HSP70仍然表现为明显诱导 ( P<0 .0 5 ) ,充分说明运用分子生物学指标要比传统的环境检测指标敏感 。

Pb^(2+)、Cu^(2+)、Cd^(2+)在胡敏酸上的吸附和竞争吸附

研究了金属离子Pb2+、Cu2+、Cd2+在胡敏酸上的单一吸附和两两组分竞争吸附。结果表明,总体胡敏酸对Cu2+、Pb2+的吸附明显强于Cd2+。Freundlich方程对Pb2+、Cd2+单一金属离子吸附等温线的拟合呈极显著关系,Langmuir方程为胡敏酸吸附Cu2+的最佳拟合方程。Pb2+、Cu2+、Cd2+的两两组分竞争吸附表明,胡敏酸对3种离子均具有"选择性吸附",竞争能力从大到小依次为Pb2+、Cu2+、Cd2+。

Pb^(2+),Cd^(2+)胁迫对棉花保护酶及丙二醛含量的影响

分别用离子浓度为0 mol/L(ck),6 mol/L,10 mol/L,20 mol/L,30 mol/L,50 mol/L,100mol/L的Pb2+,Cd2+溶液处理经过珍珠岩栽培后又在1/2 Hoagland培养液进行培养的棉花幼苗,14 d后对其叶片的保护酶SOD,POD和CAT的活性以及MDA的含量进行测定。结果显示:低浓度Pb2+,Cd2+胁迫下,SOD,POD,CAT活性及MDA含量均高于对照。当Cd2+浓度达到30 mol/L时,SOD,POD及CAT活性最高,随着Cd2+浓度继续升高,SOD,POD及CAT活性随之降低。当Pb2+浓度达到50 mol/L时,SOD,POD及CAT活性最高,随着Pb2+浓度继续升高,SOD,POD及CAT活性随之降低。MDA含量随着Pb2+,Cd2+浓度逐渐升高呈升高的趋势。棉花幼苗对Pb2+胁迫的耐受力大于对Cd2+胁迫的耐受力。

Pb^(2+)、Cd^(2+)混合添食对家蚕生长发育及细胞凋亡的影响

家蚕自3龄起添食单一和混合的Cd2+、Pb2+重金属溶液,观察并记录其生长发育状况,测量各时期体长,提取DNA并分析断裂情况。结果表明,添食Pb2+、Cd2+两种混合重金属离子的家蚕体型比单一添食相应含量Cd2+的大,其体长大于单一添食相同含量Pb2+、Cd2+的家蚕;单一重金属离子作用下的家蚕DNA发生明显的梯状断裂,出现细胞凋亡现象,而混合重金属诱导的家蚕细胞DNA完整,未发生凋亡现象,预示着竞争位点假说在家蚕体内的存在。

四种原料热解产生的生物炭对Pb^(2+)和Cd^(2+)的吸附特性研究

以木屑、米糠、稻杆、玉米秸杆为原料,在300,400,500,600和700 C下,氮气保护的无氧气氛中热解制成生物炭,探讨不同类型生物炭对水溶液中重金属Pb2+和Cd2+的吸附效果。研究发现,对于4种生物质原料而言,在700 C下制备的生物炭对水溶液中Pb2+和Cd2+的吸附效果均优于其他制备温度下获得的生物炭,其中稻杆生物炭(700 C)吸附容量最高,对Pb2+和Cd2+分别为126.58和60.61 mg/g。利用X射线荧光光谱、环境扫描电子显微镜、气体吸附仪等方法,分析700 C下制取的4种生物炭的矿物相元素组成、表面形貌及其比表面积。采用X射线衍射法分析4种生物炭样品在吸附重金属后的矿物相特性,分析其重金属吸附机理。结果表明,4种生物炭对Pb2+和Cd2+的吸附均满足Langmuir等温吸附模型,同时XRD分析显示Pb2+和Cd2+在生物炭表面以碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐和亚硫酸盐形式存在。

固定化细菌对Pb^(2+)和Cd^(2+)吸附的热力学和动力学研究

将天然水体中吸附Pb2+和Cd2+的优势菌种固定化后进行吸附规律研究.结果发现,固定化细菌对重金属吸附的动力学过程包括快速阶段和慢速阶段,其中慢速阶段符合二级吸附速率方程.E lovich模型和双常数速率模型不能描述固定化细菌对Pb2+吸附的动力学过程,但能很好描述固定化细菌对Cd2+吸附的动力学过程.固定化细菌对重金属吸附热力学过程均可以用Henry模型描述,且其对Pb2+的亲和力比对Cd2+的亲和力强.

有机酸对针铁矿和膨润土吸附Cd^(2+)、Pb^(2+)的影响

用平衡吸附法研究了不同浓度的有机酸(乙酸、酒石酸和柠檬酸)对针铁矿和膨润土吸附Cd2+、Pb2+的影响。结果表明:(1)低浓度(<0.6 mmol L-1)有机酸促进供试矿物吸附Cd2+和Pb2+,随着有机酸浓度增加,吸附逐渐被抑制。高浓度(>1.0 mmol L-1)有机酸对Pb2+吸附的抑制作用比对Cd2+的强。有机酸浓度的变化对针铁矿Cd2+、Pb2+吸附率的影响大于对膨润土的。(2)不同Cd2+浓度下,有机酸对膨润土Cd2+吸附强度的影响大于针铁矿。加入高浓度Cd2+(8.0 mmol L-1)时,低浓度有机酸对膨润土吸附Cd2+的促进作用比加入低浓度Cd2+(0.4 mmol L-1)时明显,高浓度有机酸对膨润土吸附Cd2+的抑制作用与低浓度Cd2+时相近。(3)低浓度有机酸(<0.6 mmol L-1)时,酒石酸、柠檬酸对针铁矿吸附Cd2+的促进作用大于乙酸,而它们对膨润土吸附Cd2+的促进作用相似;在三种有机酸高浓度(>1.0 mmol L-1)时,针铁矿对Cd2+的吸附都趋于稳定,而柠檬酸对膨润土吸附Cd2+的抑制作用比乙酸和酒石酸的明显。不同种类有机酸下,矿物对Pb2+吸附率大小的变化基本一致。

Pb^(2+)和Cd^(2+)对水螅毒性作用的初步研究

应用镉、铅两种重金属离子对水螅进行急性和慢性毒性实验.急性毒性实验结果显示,Cd2+96h的半致死浓度为1.81mg/L,Pb2+96h的半致死浓度为10.13mg/L.表明Cd2+和Pb2+均对水螅有毒害作用,且Cd2+的毒性强度大于Pb2+.慢性毒性实验结果显示,随着水螅在含两种重金属离子培养液中世代数的增加,水螅的世代时间有明显延长的趋势;此外,Cd2+为0.0025mg/L时,Pb2+为0.015625mg/L和0.0625mg/L时,水螅的世代时间显著大于对照组的值.表明较低浓度的重金属离子可能对水螅的生长繁殖有促进或刺激作用.

天然水体中优势菌种非活性细胞吸附Pb^(2+)和Cd^(2+)的热力学及动力学研究

研究了长春市伊通河天然水体中优势菌种非活性细胞对Pb2+和Cd2+吸附规律,发现非活性细胞对Pb2+和Cd2+的吸附符合Langmuir和Freundlich热力学方程.非活性细胞吸附Pb2+和Cd2+的动力学过程分为快速阶段和慢速阶段,其中慢速阶段符合二级吸附速率动力学方程.

优势菌种活细胞对天然水体中Pb^(2+)和Cd^(2+)的吸附

通过对天然水环境———伊通河中优势菌种活细胞吸附Pb2 + 、Cd2 + 的研究发现 :pH对Pb2 + 、Cd2 + 吸附的影响是不同的 ,对Pb2 + 的吸附量在 pH =5 .0～ 7.0时变化不大 ,对Cd2 + 的吸附量在 pH =6 .0～ 8.0时变化不大 ;温度对活细胞吸附Pb2 + 、Cd2 + 影响明显不同 ;活细胞对Pb2 + 、Cd2 + 的吸附量随着细菌密度的增加而增大 ,随着渗透压的增大而降低 .图 5表 1参