Pb^(2+)的检测及去除方法研究进展

近年来铅污染问题日益加重,需要高效、准确、快速的Pb^(2+)检测方法。总结了Pb^(2+)的危害及原子吸收光谱法、高分辨率连续源石墨炉原子吸收光谱法、紫外可见分光光谱法、电化学分析法等检测技术,并对其优缺点进行了简要说明。同时介绍了Pb^(2+)的去除方法及其实际应用,最后对该领域的发展前景进行了展望。

空间站CO_(2)去除系统节气技术研究

针对空间站CO_(2)去除系统周期性真空解吸会损失大量气体的问题,对系统的节气技术进行研究。从分子筛材料的吸附及解吸特性出发,研究影响系统气体损失量的关键因素。结合系统运行流程和运行周期,综合考虑节气泵工作特性、寿命要求和系统的CO_(2)去除性能,提出了满足指标要求的系统节气方案。采用对损失气体进行实测采样的方法对系统的气体损失量进行了试验验证。试验数据及空间站在轨运行数据表明:设计的节气方案可以控制系统的气体损失量小于45 g/d,提出方案满足设计指标要求。

颗粒13X分子筛复合材料去除水中Cu^(2+)的机理及共存Pb^(2+)、Cd^(2+)、Zn^(2+)的影响研究

制备了颗粒13X分子筛复合材料,将其装填为固定床,探究复合材料去除水中Cu^(2+)的机理及共存重金属离子Pb^(2+)、Cd^(2+)和Zn^(2+)对复合材料固定床去除Cu^(2+)性能的影响。结果表明,在进水流速为150 mL·min^(-1)、Cu^(2+)浓度为100 mg·L^(-1)的条件下,固定床运行23.5 h后,Cu^(2+)达到穿透点,复合材料对Cu^(2+)的饱和富集量为1.58 mmol·g^(-1)(铜含量达10.03%)。颗粒13X分子筛复合材料去除Cu^(2+)的机理主要包括离子交换吸附和表面沉淀。Cu^(2+)-Pb^(2+)、Cu^(2+)-Cd^(2+)和Cu^(2+)-Zn^(2+)二元体系的运行结果表明,Pb^(2+)、Cd^(2+)和Zn^(2+)的共存分别使Cu^(2+)的穿透时间提前了34.0%、40.4%和53.6%,进出水中Cu^(2+)浓度相等时复合材料对Cu^(2+)的富集量分别降低到0.28 mmol·g^(-1)、1.08 mmol·g^(-1)和1.55 mmol·g^(-1),影响强弱顺序为Pb^(2+)>Cd^(2+)>Zn^(2+)。水合离子直径和水合能越小、电负性越大的共存重金属离子,对复合材料去除Cu^(2+)产生的不利影响越强。

强化硫化黑染色废水中S^(2-)去除的电絮凝体系

为提高硫化黑染色废水中S-去除效率,以镁、铁作为交替阳极,选择交流电源构建电絮凝-芬顿耦合体系。采用响应曲面法(RSM)对体系参数如施加电压、电解时间、初始pH值、H_(2)O_(2)用量进行优化设计与验证,探究其对S^(2-)去除、色度、化学需氧量(COD)的影响。结果表明:H_(2)O_(2)添加量对废水COD去除率和S^(2-)去除率有一定影响,S^(2-)浓度受多因素的复合效果影响较明显。在施加电压27V、电解时间40min、初始pH值为5.9、H_(2)O_(2)为0.4mL,S^(2-)去除率最高,达到79.41%,此时COD去除率为48.08%,色度30倍。

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。

表面电性对TiO_(2)纳米管-SiC复合填料去除养殖废水中氨氮效率的影响研究

试验旨在探究二氧化钛(TiO_(2))纳米管-碳化硅(SiC)复合填料在净化养殖废水方面的性能。试验采用不同前驱体通过碱性水热合成方法合成3种不同粒径和晶相的TiO_(2)纳米管,测试了3种TiO_(2)纳米管的表面电性、X射线衍射图谱和场发射扫描电镜。研究TiO_(2)纳米管负载于SiC片上并覆盖微生物膜后,在紫外光照射和黑暗条件下去除养殖废水中氨氮污染物的性能。结果表明,晶相为锐钛矿的前驱体合成的TiO_(2)纳米管表面带负电,晶相为金红石和锐钛矿混合的前驱体合成的TiO_(2)纳米管表面带正电,而表面带正电的TiO_(2)纳米管能促进带生物负电的微生物的挂膜,进而促进对养殖废水中氨氮的去除作用;其中,负载P25 TiO_(2)纳米管的SiC片对氨氮的去除率在紫外光照射和黑暗条件下的去除率分别为86.1%和58.9%。研究表明,与黑暗条件相比,紫外光照射会影响TiO_(2)的光催化活性并提高TiO_(2)纳米管-SiC复合填料去除养殖废水中氨氮的效率。

玫瑰花状MoS_(2)对丁基黄原酸钾的吸附-光催化协同去除性能研究

利用水热法合成玫瑰花状MoS_(2),研究其对丁基黄原酸钾的吸附-光催化协同去除性能。结果表明,成功制备了具有光催化性能与吸附性能的玫瑰花状MoS_(2);在pH=7、MoS_(2)用量为25 mg、吸附时间为30 min条件下,MoS_(2)对丁基黄原酸钾的最大吸附容量达110.93 mg·g^(-1);在300 W氙灯下照射30 min时,MoS_(2)对丁基黄原酸钾的降解效率为81.99%;而通过光催化降解-吸附的协同作用,在40 min时丁基黄原酸钾去除率达99.89%;经过5次循环后,MoS_(2)对丁基黄原酸钾的协同去除率仍大于95%。此研究为MoS_(2)在含黄药废水处理方面开辟一种新方法。

聚甲基丙烯酸对STI CMP中SiO_(2)和Si_(3)N_(4)去除速率选择比的影响

在浅沟槽隔离(STI)化学机械抛光(CMP)中,需要保证极低的Si_(3)N_(4)去除速率,以及相对较高的SiO_(2)去除速率,并且要达到SiO_(2)与Si_(3)N_(4)的去除速率选择比大于30的要求。在CeO_(2)磨料质量分数为0.25%,抛光液pH=4的前提下,研究了聚甲基丙烯酸(PMAA)对SiO_(2)与Si_(3)N_(4)去除速率以及二者去除速率选择比的影响,分析了PMAA在影响SiO_(2)与Si_(3)N_(4)去除速率过程中的作用机理。结果表明,PMAA的加入可以降低SiO_(2)与Si_(3)N_(4)的去除速率,当PMAA的质量分数为120×10^(-6)时,SiO_(2)和Si_(3)N_(4)的去除速率分别为185.4 nm/min和3.0 nm/min,去除速率选择比为61。抛光后SiO_(2)与Si_(3)N_(4)晶圆表面有较好的表面粗糙度,分别为0.290 nm和0.233 nm。

进水比对A_(2)O工艺污染物去除效果的影响

为解决低碳农村生活污水处理难题,本研究采用模拟试验和化学分析相结合的方法,对A_(2)O工艺的进水比进行优化。结果表明:厌氧区和缺氧区进水比分别为70.00%和30.00%时污染物整体去除效果最佳,COD、TN、TP、氨氮去除率分别为87.53%、78.35%、84.23%、97.22%。优化的A_(2)O工艺可为农村生活污水处理提供技术支撑。

不同部位的蟹壳对Pb^(2+)和Cd^(2+)去除的比较研究

研究了梭子蟹(Portunus trituberculatus)蟹背壳与其他部位的蟹壳对水溶液中的Pb2+、Cd2+去除作用的差异,以及加入量、处理时间对其去除作用的影响.结果表明:蟹背壳对Pb2+的极限去除率可达89%,其他部位蟹壳则为74%;两种蟹壳对Cd2+的极限去除率均可达97%;在加入质量分数为0.02%、平衡10 min的条件下,蟹背壳对Cd2+的去除率约为63%,其他部位蟹壳则为90%.可见,不同部位的蟹壳在去除水溶液中的Pb2+、Cd2+特性方面存在明显差异.

石墨相氮化碳纳米片负载胱氨酸醌的合成、表征及其对痕量Cd^(2+)和Pb^(2+)的去除

制备自组装聚合物——石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))纳米片负载胱氨酸醌(简写为胱氨酸醌/g-C_(3)N_(4)),采用扫描电子显微镜分析其表面形貌和微观形态,并考察该自组装聚合物对Cd^(2+)和Pb^(2+)的去除效果。结果表明:(1)层叠结构增加了胱氨酸醌/g-C_(3)N_(4)的比表面积,为重金属离子的吸附提供了更多的活性位点。(2)Cd^(2+)和Pb^(2+)的去除率随着胱氨酸醌/g-C_(3)N_(4)中g-C_(3)N_(4)纳米片用量的增加而提升。5 min时,胱氨酸醌/g-C_(3)N_(4)-15(15 mg g-C_(3)N_(4)纳米片负载5 mg胱氨酸醌)对Cd^(2+)和Pb^(2+)的去除率均可达到90%,比胱氨酸醌分别提高了50百分点、24百分点。(3)胱氨酸醌/g-C_(3)N_(4)对Cd^(2+)和Pb^(2+)可实现同步去除。

MoS_(2)/尼龙复合纳滤膜对水中铅离子的去除机理研究

以尼龙微孔滤膜为载体,采用真空辅助自组装法制得MoS_(2)/尼龙复合纳滤膜,借助XRD、SEM、EDS、XPS等研究了其对水中铅离子(Pb^(2+))的去除能力。结果表明,与干膜相比,MoS_(2)/尼龙纳滤湿膜具有更高的水通量和更好的Pb^(2+)去除性能。当MoS 2纳米片负载量为64 mg、Pb^(2+)浓度低于5 mg/L时,湿膜对Pb^(2+)的去除率可达99.8%,通量稳定在230 L·m^(-2)·h^(-1)·bar^(-1)左右。在Pb^(2+)去除过程中,Pb^(2+)与MoS 2纳米片表面的H+发生了离子交换反应,同时与纳米片中的S原子形成了Pb-S键。经5个循环再生周期,MoS_(2)复合纳滤膜对Pb^(2+)仍具有较强的吸附能力,表现出良好的再生性能。

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。

硫酸盐还原菌胞外聚合物(EPS)去除重金属离子Cd^(2+)过程中的交互作用研究

本文以硫酸盐还原菌(Sulfate reducing bacteria,SRB)为试验菌株,探讨了重金属Cd2+对SRB胞外聚合物(Extracellular polymeric substances,EPS)组分和含量的影响以及EPS对Cd2+的去除作用.在试验的不同反应阶段,分别测定总产气量、Cd2+浓度以及EPS中蛋白质、多糖、核酸含量.实验结果表明试验菌株对Cd2+的最大耐受浓度为28.0mg/L;反应结束后Cd2+的去除率可以达到99%,而其中EPS的贡献率最大可以达到10%;蛋白质是SRB菌EPS的最主要组分;固态样品的SEM-EDS表征结果显示Cd2+与H2S生成CdS沉淀从而达到了固定Cd2+的作用.

微生物絮凝剂MBFA9去除水中Pb^(2+)的机理

从土壤中筛选得到一株类芽孢杆菌A9,所产微生物絮凝剂MBFA9对水中Pb2+具有较高的去除作用,并进一步考察了MBFA9对Pb^(2+)的吸附动力学和热力学过程.结果表明:当水中初始Pb2+质量浓度为56.20 mg/L,MBFA9吸附25 min后的去除率最高可达92.73%;MBFA9捕集Pb2+的理论最大值为196.08 mg/g,吸附速率常数k2为0.019 g/(mg·min),动力学特征符合准二级动力学模型,其等温吸附模型与Langmuir方程拟合较好,相关系数R2=0.96;结合红外光谱检测、场发射扫描电镜和能谱分析,探讨了M BFA9去除Pb2+的机理为其表面的官能团如羟基、酰胺基、羧基等在捕集Pb2+过程中与之发生配合作用,对Pb2+的去除贡献了重要作用.

纳米零价铁去除溶液中Pb^(2+)的研究

应用硼氢化钾(KBH4)还原Fe3+来制备的纳米级零价铁,去除溶液中的Pb2+,考察了溶液pH值、纳米零价铁的投加浓度、初始Pb2+质量浓度及反应时间对Pb2+去除效果的影响。实验结果表明:纳米零价铁对溶液中Pb2+具有很好的去除效果,当pH值为5.5、投加质量浓度为0.045 g/L、初始Pb2+质量浓度为40 mg/L、反应时间为60 min时,去除率为99.8%,吸附量为58.89 mg/g。并应用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对制备的纳米零价铁进行了表征分析。

根系和凋落物去除对3种人工林土壤CO_(2)通量日变化的影响

[目的]探究不同碳输入下,滨海人工林林地CO_(2)通量的昼夜动态变化和土壤CO_(2)的日排放量。[方法]采用Li-8100碳通量自动测量系统对尾巨桉、纹荚相思、湿地松3种滨海人工林土壤CO_(2)排放速率进行了监测,同时测定了0~10 cm土层土壤温湿度。[结果]土壤CO_(2)通量日变化幅度较小,尾巨桉和纹荚相思林地白天土壤的CO_(2)排放量高于夜晚,湿地松林地则相反。非生长季纹荚相思和尾巨桉、湿地松林地土壤CO_(2)通量日动态变化均存在显著差异(P<0.05),生长季不同人工林间的土壤CO_(2)通量日动态变化均存在显著差异(P<0.05);非生长季3种人工林去除根系或凋落物后土壤CO_(2)通量降低幅度较小,而生长季去除根系或凋落物后土壤CO_(2)通量均显著降低(P<0.05)。土壤CO_(2)通量与土壤温度呈指数相关关系,土壤CO_(2)通量与土壤湿度呈二次曲线相关关系。[结论]林地土壤CO_(2)排放量因树种和季节而异,土壤CO_(2)通量对根系或凋落物去除的响应也有差异,与植物根系、凋落物输入的数量和质量以及土壤温湿度的影响有关。

改性γ-聚谷氨酸去除重金属Pb^(2+)性能研究

研究了不同改性水平的γ-聚谷氨酸(以下简写为γ-PGA)吸附去除水体中重金属离子Pb2+的性能影响。研究结果表明,交联改性后的γ-PGA与未改性的γ-PGA相比,具有更好的Pb2+吸附性能,在将改性γ-PGA加入到含有Pb2+的水体中并均匀混合之后,随着交联度的提高,改性γ-PGA吸附Pb2+的性能逐渐增加,但在吸附最终结束时,不同改性的γ-PGA对Pb2+吸附去除率均在99%以上。在吸附去除Pb2+影响因素分析中发现Pb2+初始质量浓度和溶液pH对不同改性的γ-PGA吸附去除Pb2+性能的影响较大。随着Pb2+质量浓度的增加,不同改性水平γ-PGA对Pb2+的去除率均略有一定程度的下降。当溶液的pH控制在中性或者偏碱性时,25%改性γ-PGA对Pb2+的去除率能够保持在99%以上,当pH降至4.5和3时,Pb2+去除率分别降为90.76%和78.46%。

黄原酸化改性凹凸棒土对Pb^(2+)的去除性能

以NaOH和CS_(2)为黄原酸化剂,MgSO_4为稳定剂,黄原酸化改性凹凸棒原土(N-XAP)制得了黄原酸化凹凸棒土(X-ATP).X-ATP对Pb^(2+)具有良好的吸附性能,采用单因素试验得到在其处理含Pb^(2+)模拟废水时的最佳条件为温度20^25℃、起始质量浓度400 mg·L^(-1)、吸附剂质量浓度2.0 g·L^(-1)、pH值5.0^6.0、振荡吸附时间30 min.最高去除率可达99.82%,Pb^(2+)残余质量浓度为0.7200 mg·L^(-1),低于国家1级排放标准.对X-ATP及其原料进行了SEM、XRD和粒度分析等结构表征,进一步佐证了其对Pb^(2+)的良好吸附性能.

竹炭对水中Pb^2＋的去除效果及影响因素研究

采用振荡平衡法，研究了4种不同粒径竹炭对水中Pb^2＋的去除效果以及不同环境因素对去除率的影响。结果表明，Pb^2＋在竹炭上的吸附符合Freundlich和Langmuir方程；竹炭对Pb^2＋有很强的吸附能力，竹炭粒径越小，对Pb^2＋的吸附能力越强；吸附时间为4h、pH6.0-7.0、温度25℃、竹炭用量10mg／L为最佳去除条件。