Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片高效率去除废水中重金属的研究

通过刻蚀剥离法制备了Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片,探究了其对废水中重金属离子的吸附特性。通过SEM、XRD、AFM、FT-IR、Raman对Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片的形貌和结构进行了表征,通过ICP-MS对处理前后水体中重金属离子的含量进行了测试。结果表明剥离的Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片表面含有结构缺陷和羟基,当水体中Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)初始浓度为50 mg/L时,47.5 mg Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片对其的去除效率高达90%以上,尤其是对Pb(Ⅱ)的去除效率达到了98.81%,吸附性能远高于大孔树脂、硅藻土和活性炭等常见吸附试剂。在Na(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)4种离子共存溶液中,Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片对于Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的去除依然可以达到92%以上。通过动力学和吸附等温拟合,Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片对Pb(Ⅱ)的吸附符合拟二级动力学模型和Langmuir等温模型,对Pb(Ⅱ)的最大吸附量和最低检出限分别为81.7 mg/g和0.0094 mg/L。Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片对重金属离子的吸附特性在化学工业、食品加工的废水处理中具有良好的应用前景。

Na_(2)S改性生物炭高效吸附重金属离子:制备及吸附机理

以废弃芦苇为原料、硫化钠(Na_(2)S)为改性剂,制备了对Pb^(2+)、Cd^(2+)、Zn^(2+)具有高效吸附性能的Na_(2)S改性生物炭(BCS)。通过扫描电镜-能谱(SEM-EDS)、红外光谱(FTIR)、元素分析等手段对改性前后的生物炭进行了表征。结果显示,Na_(2)S改性能够为生物炭引入多种含硫官能团,提升孔体积并增加比表面积。Langmuir模型拟合结果表明,随着改性剂Na_(2)S溶液浓度的增加,BCS对重金属离子的吸附能力得到提升。在pH为2.0~6.0的范围内,BCS对重金属离子的吸附能力随pH增加逐步增强。在pH=6.0时,BCS对Pb^(2+)、Cd^(2+)、Zn^(2+)的最大吸附量分别为494.99、131.14、94.89 mg/g。根据动力学实验结果可知,BCS对重金属离子的吸附行为符合伪二级动力学模型。吸附机理主要包括表面官能团的络合、离子交换和静电吸附。本研究可为废弃物的再利用以及废水中的重金属的高效去除提供一种环境友好且可行的解决方案。

MoS_(2)及其改性膜去除水中重金属及核素研究进展

近年来,由于工业、核电及其相关产业的快速发展,水中重金属及核素污染不能忽视,水体安全保障成为全球关注的重要问题。二硫化钼(MoS_(2))纳米材料在杀菌、储氢和水净化等领域备受关注,膜技术由于操作简单、效率高等优点成为去除水中重金属及核素的选择之一。本文综述了近5年来MoS_(2)基纳米材料及膜材料在去除水中重金属及核素的研究进展,重点介绍了MoS_(2)合成与改性的主要方法、MoS_(2)去除重金属及核素过程中的主要影响因素及作用机理、MoS_(2)改性膜制备及膜技术去除水中重金属及核素的前沿研究等,旨在高效去除重金属和核素。

H_(2)O_(2)氧化对不同温度制备的污泥炭特性及重金属的影响

为探究污泥炭的生态风险,利用H_(2)O_(2)氧化模拟污泥炭的化学老化过程,探究不同浓度的H_(2)O_(2)对污泥炭理化性质及其重金属(Cr、Ni、Pb、Zn)总量和形态变化的影响,并利用风险评价指数法(RAC)对污泥炭中这4种重金属的生态风险进行评价。结果表明,随着H_(2)O_(2)浓度升高,污泥炭含C量总体下降,含O量总体上升,H/C比总体增大,芳香度降低。低浓度的H_(2)O_(2)(体积分数5%)氧化使得400℃制备的污泥炭比表面积降低,600、800℃制备的污泥炭比表面积增大,高浓度的H_(2)O_(2)(体积分数20%)氧化与之结果相反。与原污泥相比,热解后各重金属均富集在污泥炭中,BCR分级提取后发现,污泥炭中重金属生物有效态占比显著降低,且600、800℃制备的污泥炭重金属形态更不易受H_(2)O_(2)氧化影响。结合RAC分析,当热解温度为600℃时,污泥炭中4种重金属的生态风险最低,可为污泥的资源化安全利用提供参考。

铁尾矿中重金属去除技术研究进展

中国钢铁工业取得了飞速发展,在生产大量钢铁、极大促进国民经济建设的同时,也产生了海量的铁尾矿,2013年就已经达到了8.39亿吨。尾矿的大量堆积会占用土地资源,而且含有的Pb、Cu、Cd和Zn等重金属对环境具有潜在的风险,但尾矿同时也具有可观的再利用价值,提高尾矿的利用效率对于促进循环经济的发展、推动双碳进程具有重要意义。概述了我国尾矿资源的现状和铁尾矿中重金属去除的常见方法,重点介绍了超临界CO_(2)处理技术的原理与去除效果,以期为铁尾矿中重金属的高效去除提供指导。

重金属污染物CuCl_(2)对粉土边坡稳定性影响研究

重金属污染物CuCl_(2)对黄土状粉土边坡整体稳定性具有较大影响。为探究黄土状粉土中CuCl_(2)含量对边坡稳定性的影响,选择污染场地黄土状粉土为研究对象,按CuCl_(2)占黄土状粉土总质量的0%、8%、16%混合配比,将含CuCl_(2)黄土状粉土与水调配成含水率为15%的试样,对试样进行室内直接剪切试验与边坡案例极限平衡计算分析。研究表明:①随CuCl_(2)含量增加,土样抗剪切强度、粘聚力、内摩擦角呈降低趋势,试样在法向应力150 kPa条件下应力-应变曲线呈“S”型,在法向应力100 kPa、50 kPa条件下应力-应变曲线遵循对数曲线关系;②通过对研究区斜坡工程地质详细调查,发现斜坡失稳破坏除受低频强降雨、灌溉、活断层、人类工程扰动等因素影响外,污染物CuCl_(2)对斜坡稳定性影响不容忽视;③理正边坡软件基于极限平衡法-瑞典条分法计算结果显示,随CuCl_(2)含量增加,边坡稳定性系数减小,但CuCl_(2)含量达到10%后,即使继续增加,边坡稳定性系数基本保持不变。

SiO2纳米颗粒对猪粪好氧堆肥过程中重金属形态分布和细菌群落的影响

以猪粪和秸秆为原料,SiO_(2)纳米颗粒(SiO_(2)NPs)为添加剂,研究添加4个浓度梯度下(0、0.5、1.0和2.0 g/kg)SiO_(2)NPs对好氧堆肥过程中腐熟度指标、重金属总量和形态分布规律以及细菌群落的影响,并探讨影响重金属生物利用度的因素。结果表明,添加SiO_(2)NPs提高堆体温度并延长堆肥高温期。与堆肥前相比,堆肥后的pH显著升高,而电导率和C/N显著降低。种子发芽指数由堆肥前的50%升高到堆肥后的163%~182%。添加SiO_(2)NPs有利于重金属组分由生物可利用形态(可交换态和可还原态)向稳定形态(可氧化态和残渣态)转化,Cu和Zn的钝化效率可分别达到65.10%~83.89%和6.62%~27.93%,极显著高于CK处理(分别为52.09%和1.83%,P<0.01)。添加SiO_(2)NPs增加嗜热菌科的丰度,提高总细菌的多样性和丰富度。与Cu相关的优势细菌门为厚壁菌门(Firmicutes),与Zn相关的被鉴定为变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)。偏最小二乘路径模型分析表明Cu的生物利用度受环境因素(C/N和电导率)和细菌的交互作用,而Zn的生物利用度受细菌和温度的直接影响。

SiO_(2)气凝胶的制备、改性及其重金属离子吸附性能的研究进展

废水中重金属离子污染对人类健康造成了严重危害,吸附法因其高效经济、选择性好等优势备受关注。SiO_(2)气凝胶具有高比表面积(>500m^(2)/g)、高孔隙率(>80%)、可控的表面基团及稳定的物理化学性质等特点,是一种具有潜力的重金属离子吸附剂。本文首先简述了SiO_(2)气凝胶的制备及其对微观结构的影响研究进展,重点综述了SiO_(2)气凝胶官能化方法及其吸附废水中重金属离子的吸附性能和影响因素,并分析了其吸附机理和吸附动力学过程,指出了实现SiO_(2)气凝胶低成本短流程的可控制备、有效官能化及高效吸附多种重金属离子是未来的发展方向。

CO_(2)浓度升高和有机肥-化肥施用对水稻光合作用、抗氧化酶活性和重金属含量的影响

依托中国水稻FACE平台(Free air CO_(2)enrichment),研究了化肥和50%有机肥等氮替代化肥2种施肥方式下,大气CO_(2)浓度升高(环境大气+200μmol/mol)对水稻光合作用、抗氧化酶活性以及铜和锌吸收的影响。结果表明,单独大气CO_(2)浓度升高显著增加了抽穗期水稻叶片的净光合速率、丙二醛含量和成熟期水稻子粒中锌含量,但显著降低了抽穗期水稻叶片气孔导度和抗氧化酶活性。50%有机肥等氮替代化肥处理下,对比正常大气CO_(2)浓度,大气CO_(2)浓度升高显著增加了过氧化物酶活性,但降低了水稻叶片气孔导度和蒸腾速率、丙二醛含量和水稻子粒中铜和锌含量。因此,50%有机肥等氮替代化肥有助于提高水稻对CO_(2)浓度升高的适应性。

改性聚苯乙烯树脂对重金属废水的吸附效能研究

以氯甲基化聚苯乙烯树脂(氯球)为原料合成超高交联聚苯乙烯树脂JL,并采用水杨酸进行修饰,得到改性聚苯乙烯树脂JL-BHA,对JL-BHA的红外光谱进行分析,研究了JL-BHA投加量、温度以及重金属Cu^(2+)初始浓度对重金属废水的吸附效能。结果表明:JL-BHA的合成是成功的,当JL-BHA的用量从0.01g增加至0.1g时,Cu^(2+)的去除率先增加后稳定,Cu^(2+)的吸附量逐渐降低,Cu^(2+)去除率最高为84.58%。随着Cu^(2+)初始浓度的增加,JL-BHA对Cu^(2+)的吸附量也逐渐增加,但是对Cu^(2+)的去除率却逐渐下降,而温度对Cu^(2+)去除效果影响较小。

降雨pH对煤矸石中重金属和SO_(4)^(2-)释放行为的影响

以高硫煤矸石为研究对象,采用静态淋溶试验探究在模拟降雨pH分别为2、3、5、7的条件下,煤矸石中重金属Mn、Cu、Zn和SO_(4)^(2-)的释放规律及动力学行为。结果表明,酸性条件更有利于重金属和SO_(4)^(2-)释放,随时间增加表现为先快速释放后逐渐稳定的趋势。在降雨pH为3时,重金属Mn、Cu、Zn的累积释放量最大,分别达到60.40、29.11、5.86 mg/kg。在降雨pH为2时,SO_(4)^(2-)的累积释放量最大,达到了25027.27 mg/kg。动力学结果表明,重金属释放由界面化学反应控制,而SO_(4)^(2-)由固体膜层界面和扩散混合控制,且在重金属与SO_(4)^(2-)释放的过程中产生大量H^(+),使淋出液pH<1.52。本研究结果可以从污染物源头释放的角度为煤矸石堆场重金属及SO_(4)^(2-)污染防控和监管提供理论依据。

水稻秸秆的改性及其对重金属Cu^(2+)的吸附

重金属Cu^(2+)可直接或间接危害人体,作为天然吸附剂的农业废弃物因价廉易得、来源广泛、吸附高效等优点备受青睐。选用水稻秸秆(RS)为吸附原料,分别经酸、碱改性后得到H_(2)SO_(4)-RS和NaOH-RS,通过红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积(BET)对改性前后吸附材料的表面官能团、表观形貌和结构等理化性质进行分析,考察投加量、吸附时间、初始Cu^(2+)浓度和离子强度对吸附效果的影响,并结合吸附动力学、吸附等温线和热力学模型对吸附过程进行探讨。结果表明:改性水稻秸秆对Cu^(2+)达到吸附平衡所需的投加量和时间较之未改性RS大大减少,去除率由42.0%分别提升至85.9%(H_(2)SO_(4)-RS)和90.0%(NaOH-RS);随初始Cu^(2+)浓度和离子强度的增大,RS的吸附性能显著降低,H_(2)SO_(4)-RS有所降低,而NaOH-RS只是稍有下降,NaOH-RS对150 mg/L含Cu^(2+)溶液的去除率仍达到84.2%,离子强度c_(NaCl)=0.1 mol/L时去除率维持在86.1%;吸附动力学和吸附等温实验表明水稻秸秆对Cu^(2+)的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型;热力学分析显示,相同温度下RS、H_(2)SO_(4)-RS和NaOH-RS吸附Cu^(2+)过程的ΔG逐渐减小,且改性后两种吸附剂的ΔG均小于0,ΔH由改性前的正值转变为负值,说明水稻秸秆改性后吸附Cu^(2+)的自发性更强,为自发的放热过程。利用改性后的水稻秸秆去除水中重金属Cu^(2+),吸附率高的同时还可实现农业废弃物变废为宝的目的。

原位聚合包覆SiO_(2)纳米纤维棉的制备及重金属吸附性能

近年来,重金属离子的去除是复杂环境中水处理面临的难点问题之一,静电纺丝制备的三维SiO_(2)纳米纤维棉具有耐高温、耐强酸的特点,是复杂环境中水处理的理想前驱体材料。以三维SiO_(2)纳米纤维棉作为基底,在引发剂偶氮二异丁腈作用下催化乙烯苯磺酸和乙二苯单体发生原位聚合,实现聚乙烯苯磺酸在SiO_(2)纳米纤维棉表面均质包覆,制备SiO_(2)@聚乙烯苯磺酸纳米纤维棉。通过SEM、FT-IR等表征方法揭示了该纳米纤维棉的形貌和化学组成,采用热重分析仪对其进行热稳定性测试,并研究了该纳米纤维棉在高温、酸性条件下的吸附再生性能。结果表明:SiO_(2)@聚乙烯苯磺酸纳米纤维棉对Cu^(2+)、Cd^(2+)和Pb^(2+)有很高的吸附容量,当pH值为5.5和初始离子浓度为100 mg/L时,吸附容量分别为73.0、91.0、161.0 mg/g,当温度为80℃时吸附容量仍可达81.0、64.0、123.0 mg/g;吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温吸附,具有较强的再生性能,经10次离子脱附-吸附循环,Cu^(2+)、Cd^(2+)和Pb^(2+)的容量保持率分别为83.5%、81.1%、77.6%。

危废替代燃料对水泥熟料性能、重金属含量及节煤减碳影响的应用研究

本文系统研究了危废替代燃料对水泥熟料的力学性能、凝结时间、矿物组成、重金属含量及节煤减碳的影响规律。结果表明:危废替代燃料对熟料的力学性能产生一定的影响。随着危废投料量的增加,熟料的KH值依次增大,熟料中SiO_(2)被CaO饱和成C3S的程度增加;熟料中C3S、C2S、C3A、C4AF四种主要矿物含量受危废替代燃料的影响较小。重金属的含量随危废投料量的增加而增大,但均能满足GB 30760—2014的要求。危废替代燃料热值在7500~8600 kJ/kg范围时,最佳投料量范围在1.6~2.7 m3/h,此时最大节煤量达到1.59 kg/t.cl,CO_(2)最大减排量为4.39 kg/t.cl。

磷酸盐对纳米二氧化钛吸附水体中重金属离子行为的影响和机理分析

纳米二氧化钛(n TiO_(2))被广泛应用于去除水体中的重金属。磷酸盐作为水体中普遍存在的无机阴离子,能够对重金属离子在n TiO_(2)上的吸附特征产生影响。本文聚焦磷酸盐存在条件下n TiO_(2)胶体颗粒对典型重金属离子(Zn^(2+)和Cd^(2+))的吸附行为,以电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定吸附平衡后水相中重金属离子的浓度。通过批量吸附实验考察不同水化学条件下(离子强度和共存阴离子),磷酸盐对n TiO_(2)胶体颗粒吸附水体中Zn^(2+)和Cd^(2+)特征的影响规律。采用经典吸附等温线模型对实验数据进行拟合,并结合纳米颗粒的Zeta电位和粒径变化等表征手段揭示了相关吸附机制。研究发现:①磷酸盐的存在能有效地增强重金属在n TiO_(2)上的吸附,Zn^(2+)和Cd^(2+)的最大吸附量分别由121.1mg/g和84.7mg/g增加至588.3mg/g和434.8mg/g,增加了3.8~4.1倍。这主要由于磷酸盐能够通过桥连作用形成金属-磷酸盐-n TiO_(2)三元络合物以及增加重金属离子和胶体颗粒之间的静电引力,从而增强n TiO_(2)对重金属离子的吸附。②背景溶液中离子强度的增加会降低n TiO_(2)对重金属离子的吸附效果。当背景溶液中离子强度(NaCl浓度)从0增加至10mmol/L时,n TiO_(2)与金属离子之间的静电吸引会减弱,同时Na+与重金属离子竞争n TiO_(2)表面吸附位点亦降低了n TiO_(2)对重金属离子的吸附。③共存竞争性阴离子(如Cl-、NO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-))会削弱磷酸盐对n TiO_(2)吸附金属离子的增强作用,抑制顺序为:SO_(4)^(2-)>NO_(3)^(-)>Cl-,即与其离子半径的数量级成反比。这是由于共存阴离子与磷酸盐竞争n TiO_(2)表面的吸附位点所致。研究结果表明,磷酸盐可以显著地增强n TiO_(2)对重金属离子的去除效能,但是去除效能的大小会受到背景溶液中水化学条件的影响。

重金属(Cd^(2+)、Zn^(2+))胁迫对番茄幼苗抗氧化酶系统的影响

采用温室水培试验 ,研究不同浓度Cd2 + 、Zn2 + 对番茄幼苗抗氧化酶系统的影响。结果表明 ,随着Cd2 + 、Zn2 + 胁迫浓度的增大 ,番茄幼苗生长明显受抑制 ,生物量积累、株高和叶面积下降。番茄根系和叶片中的丙二醛 (MDA)含量增加 ,而可溶性蛋白含量减少。抗氧化酶系统中超氧化物歧化酶 (SOD)、抗坏血酸过氧化物酶 (APX)、过氧化物酶 (POD)和过氧化氢酶 (CAT)活性上升。酶活性高浓度下变化明显。叶片中SOD、CAT活性大于根系 ,但活性变化小于根系 ,而POD则相反 ,且叶片中活性变化高于SOD、APX、CAT。抗氧化酶活性的上升能够提高幼苗适应和抵抗重金属胁迫的能力。

微囊藻水华的资源化利用:吸附重金属离子Cu^(2+)、Cd^(2+)和Ni^(2+)的实验研究

为将捞取的微囊藻水华资源化,用作重金属生物吸附剂,本文研究了在不同金属离子浓度和不同pH条件下微囊藻水华对重金属Cu2+、Cd2+和Ni2+的吸附效果.研究结果显示,重金属离子浓度分别为20.00、60.00、100.00和140.00μg/ml时,150 mg干重微囊藻水华对Cu2+的去除率分别为67.79%、37.47%、35.93%和34.70%,对Cd2+的去除率分别为73.31%、65.87%、60.09%和42.37%,对Ni2+的去除率分别为47.89%、31.87%、28.46%和21.61%.在较低的重金属浓度(20.00μg/ml)下,微囊藻对3种重金属的去除率最高.但从单位微囊藻生物量吸附重金属量来看,金属离子初始浓度越高,吸附重金属的总量越高;在相同金属浓度下,微囊藻水华对3种金属的吸附效率:Cd2+>Cu2+>Ni2+.微囊藻吸附Cu2+的最适pH为5.0,Cd2+和Ni2+均为6.0,20.00μg/ml浓度时去除率分别达到了71.90%、85.67%和55.43%.微囊藻裂解释放的可溶性物质对重金属吸附影响不大.研究结果显示微囊藻水华可作为重金属吸附剂有效地运用于重金属污水处理.

微波消解体系与聚四氟乙烯滤膜对PM_(2.5)中重金属测定的影响

采用4种微波消解体系对聚四氟乙烯（ PTFE）材质滤膜采集的PM2．5样品进行消解，利用电感耦合等离子体质谱（ ICP-MS）测定样品中Cr、Mn、Cu、As、Cd 5种重金属元素含量，并计算其空白加标和样品加标回收率，建立了测定PTFE材质滤膜采集的PM2．5样品中重金属元素的最优微波消解体系。结果表明，4种消解体系下，空白加标回收率和样品加标回收率均处于合理范围，分别为95.3％～116.3％和93.3％～118.5％。其中，HNO3放置过夜＋H2 O2消解体系具有空白值低、测定稳定性强、操作简便、绿色环保、对人体健康危害小等优点，能够满足大批量PM2．5样品中重金属总量的快速、高效、准确分析的要求。

重金属Cd^(2+)和Cu^(2+)胁迫下泥蚶消化酶活性的变化

为了探讨重金属Cd2+和Cu2+胁迫对泥蚶消化酶活性的影响,运用酶学分析的方法,按《渔业水质标准》(GB 11607)规定的Cd2+、Cu2+最高限量值的1、2、5、10倍设置重金属离子Cd2+、Cu2+浓度及其组合,研究了在重金属Cd2+、Cu2+胁迫下,30d内泥蚶3种消化酶活性的变化规律。结果表明:与空白对照组相比,在重金属Cd2+、Cu2+或其组合的胁迫下,较低浓度组泥蚶的淀粉酶活性实验前期增强(即被诱导),实验后期减弱(即被抑制),较高浓度组泥蚶的淀粉酶活性从实验一开始就减弱,并保持在较低水平,毒性比较,同一重金属高浓度>低浓度,不同重金属及其组合Cu2+>(Cd2++Cu2+)组合>Cd2+;泥蚶脂肪酶的活性实验前期增强,实验后期转为微减弱或减弱,毒性比较,同一重金属高浓度>低浓度,不同重金属及其组合(Cd2++Cu2+)组合>Cu2+>Cd2+;泥蚶胃蛋白酶的活性实验前期增强,且活性呈现升高-降低-再升高-再降低的变化,实验后期分别表现微增强、微减弱和减弱,毒性比较,同一重金属高浓度>低浓度,不同重金属及其组合(Cd2++Cu2+)组合>Cu2+>Cd2+。可见:环境中的Cd2+和Cu2+对泥蚶的消化酶活性起着明显的影响作用。

PM_(2.5)重金属元素组成特征研究进展

PM2.5,即细颗粒物,是国际大气环境领域的研究热点。重金属元素是PM2.5的重要组分,对其进行研究,能更好地识别污染来源、判断污染物的迁移转化途径、评估污染危害毒性,从而更有效地防治和控制环境空气污染。在查阅大量文献资料的基础上,本文从组成元素、分布特征、元素相关性及生物效应等方面对PM2.5重金属组成特征的研究进展进行较系统的归纳和总结,提出未来该研究需关注的方向,以期为后续的深入研究提供参考。