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。

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。

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。

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。

重金属捕集剂XMT处理电镀废水中Cu^(2+)的试验研究

以XMT作为重金属离子捕集剂,进行了电镀废水Cu2+的捕集研究,探讨了XMT加入量、pH、絮凝剂加入量及反应时间等因素对Cu2+捕集效率的影响。结果表明,质量分数为10%的XMT加入量2.0 mL、pH=3～12、质量分数为0.01%的PAM絮凝剂加入量1.0 mL、反应时间10～30 min等优化工艺条件下,Cu2+去除率在99%以上,残余Cu2+质量浓度小于0.05 mg.L-1,出水满足GB 21900-2008一级排放要求。

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。

高分子重金属絮凝剂SSXA对Cu^(2+)的捕集性能研究

以淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物、NaOH、CS2为原料,在一定条件下合成了一种新型高分子重金属絮凝剂——淀粉基黄原酸酯-丙烯酰胺接枝共聚物.研究了该絮凝剂的除Cu2+、去浊机理,并对硫酸铝浓度、初始Cu2+浓度、pH值、浊度等影响其除铜及去浊效能的因素作了考察.实验结果表明:(1)该絮凝剂对Cu2+有很好的捕集功能,但需要与硫酸铝复配以提高其沉降性能,适合复配使用.Al3+与初始Cu2+的体积摩尔浓度比值为0.3较为适宜,此时Cu2+去除率大于98%;(2)pH值对复配体系的除Cu2+、去浊效果影响不大;(3)Cu2+和致浊物质共存时,会互相促进彼此的去除.对初始Cu2+浓度为25mg·L-1、浊度为5~300NTU的水样,处理后出水Cu2+浓度小于0.5mg·L-1、浊度小于3NTU.

重金属Cu^(2+)·Zn^(2+)胁迫对紫花苜蓿种子萌发及生长的影响

[目的]探索Cu2+和Zn2+胁迫对紫花苜蓿种子萌发、根长及植株生长的影响。[方法]重金属胁迫分别设置9个浓度梯度:Cu2+为0、10、25、50、80、100、200、300和400 mg/L;Zn2+为0、50、100、150、200、300、400、500、600 mg/L,利用组织培养方法,研究Cu2+和Zn2+胁迫对紫花苜蓿种子萌发及生长的影响。[结果]低浓度Cu2+≤25 mg/L、Zn2+≤100 mg/L对紫花苜蓿的萌发率、根长和株高生长具有促进作用,并且在Cu2+为10 mg/L、Zn2+为100 mg/L时根长和植株生长达到最佳。随着Cu2+、Zn2+浓度的增加,Cu2+浓度≥50 mg/L,Zn2+≥150 mg/L时对紫花苜蓿萌发率、根系和植株生长抑制作用逐渐加大,高浓度时Zn2+浓度为600 mg/L、Cu2+浓度为400 mg/L时,抑制作用最明显。[结论]不同Zn2+和Cu2+浓度对紫花苜蓿种子的萌发率、根长和植株生长有不同影响作用。

Mycobacterium phlei菌对重金属Pb^(2+),Zn^(2+),Ni^(2+),Cu^(2+)的吸附规律

研究了Mycobacteriumphlei菌株分别对水相中重金属离子Pb2+,Zn2+,Ni2+,Cu2+的吸附规律·结果表明,Mycobacteriumphlei菌株对水相中的这四种重金属离子均有一定的吸附作用;吸附过程均在10min内就达到平衡;pH对吸附过程影响较大,在pH=3 0～4 0时,Mycobacteriumphlei菌对这四种金属离子吸附效果最好;温度升高对Pb2+,Ni2+和Cu2+的吸附过程不利,但Mycobacteriumphlei菌对Zn2+的吸附则是一个吸热过程·重金属离子在Mycobacteriumphlei菌上的吸附的选择性大小的顺序为:Pb2+>Zn2+>Cu2+>Ni2+·

粉煤灰对重金属Cu^(2+)和Zn^(2+)吸附作用研究

选取淮南市洛河发电厂灰场的粉煤灰和粗沙、细粉沙、菜地土颗粒物,在不同的pH和颗粒大小条件下,通过室内实验,探讨了粉煤灰对Cu2+和Zn2+的吸附特性。结果表明,比较4种颗粒物对重金属Cu2+和Zn2+吸附作用(pH为7),吸附能力大小依次为粉煤灰>菜地土>细粉沙>粗沙;粉煤灰对Cu2+吸附能力要比Zn2+大。在同等粒径大小条件下(pH为7)的不同组成的颗粒物吸附能力大小依次为粉煤灰>菜地土>细粉沙。在5种不同pH条件下,粉煤灰在pH为12时吸附最少,在pH为6时吸附最多。不同颗粒物对重金属Cu2+和Zn2+吸附作用与颗粒物组成、粒径大小和pH条件有关。

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.

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。

硅藻土对重金属离子Cu^(2+)的吸附性能研究

研究了提纯硅藻土对Cu2+的吸附影响因素,并对吸附机理进行了初步探讨。试验结果表明:在一定范围内,增加硅藻土用量、延长吸附作用时间、升高吸附温度、提高pH值均可改善对Cu2+的吸附去除效果,其中pH值是最重要的影响因素。硅藻土对Cu2+的等温吸附符合Langmuir方程。

改性硅藻土处理含重金属Cu^(2+)废水

工业废水中有许多重金属离子如Cu2+等,对环境和人体有巨大的危害,在这些废水排入河流、湖泊之前需要进行一系列的处理,使之不会污染环境和危害人体健康。本文研究了改性天然微孔材料——硅藻土吸附模拟废水中重金属离子Cu2+的吸附作用及影响因素。实验研究表明:吸附过程中硅藻土用量、吸附时间、溶液pH值,是影响硅藻土对重金属离子Cu2+吸附去除的主要因素。其中,pH值是影响吸附的最主要的因素。最佳吸附条件:时间60min,pH值4,用土量0.6g。

膨化改性稻壳对核素U^(6+)及重金属Cu^(2+),Pb^(2+)离子的吸附特性

研究了新型吸附剂膨化改性稻壳对放射性废水中的核素U^(6+)及重金属Cu^(2+),Pb^(2+)的吸附特性,考察了pH值、吸附剂用量、温度、时间和初始浓度等影响吸附的因素,分析了吸附过程中各种离子在溶液中的反应动力学、热力学参数及等温吸附规律。通过实验证明稻壳经膨化改性后对核素U^(6+)及重金属Cu^(2+),Pb^(2+)吸附效果明显,当pH值分别为3,5,5,吸附时间为40 min时,溶液中U^(6+),Cu^(2+),Pb^(2+)的去除率分别可达到89.10%,86.84%,96.58%;通过吸附理论拟合研究证明膨化改性稻壳对Cu^(2+),Pb^(2+)的吸附行为符合Langmuir单分子层吸附模型理论,对U^(6+)的吸附行为符合Freundlich等温多分子层吸附模型理论。