磁性生物氧化锰制备及对As(Ⅲ)的吸附效果研究

通过席夫碱反应制备了磁性生物氧化锰(MBMO),分析了磁性材料的物理化学特征,研究了pH、As(Ⅲ)浓度、共存阴离子、盐度、再生条件等因素对废水中砷(As(Ⅲ))吸附固定效果的影响。结果表明:制备的MBMO具有良好的磁响应性能,可实现MBMO的快速分离回收;MBMO对废水中As(Ⅲ)具有良好的吸附性能,当As(Ⅲ)初始浓度为0.2mg/L时,MBMO对As(Ⅲ)的去除率为95.86%;随着溶液初始pH的增加,As(Ⅲ)的去除率随之增加;当Cl-浓度为0.1~10mmol/L、盐度在0.2%~5%时,MBMO对As(Ⅲ)的去除率没有显著影响;共存PO43-和SiO32-离子会显著影响As的吸附效率,且随着浓度的增加去除率降低;0.1mol/L NaOH溶液能实现MBMO的再生,循环3次后As(Ⅲ)的去除率仍在80%以上。总体而言,MBMO是一种高效的As污染环境修复生物材料。

生物炭负载锰掺杂纳米四氧化三铁吸附除锑研究

为提升晶态铁系金属氧化物的吸附容量、提高对印染废水中高溶解度和稳定性的Sb(OH)_(6)^(-)去除效果,制备生物炭负载锰掺杂纳米四氧化三铁,探究其吸附效果与联用生物炭负载提升吸附容量的机理。吸附实验表明,在初始pH为7.0±0.5、温度25℃、初始锑浓度200μg/L条件下,吸附剂除锑的最优条件为锰铁比0.3、负载比0.2、投加量0.3 g/L,此时模拟废水中锑含量可降至38μg/L,在更低投加量、更温和pH、室温条件下有更高的吸附容量。且吸附剂的循环使用性能较好,经三个吸附-脱附循环后吸附量仍达86%。吸附容量机理研究发现,生物炭负载提升吸附容量的机理为缓解团聚、提高吸附剂表面带正电强度、增强其对Sb(OH)_(6)^(-)的离子交换吸附作用。

锰生物氧化的研究进展及在水处理中的应用

自然界中锰氧化物的形成主要是通过微生物作用,而锰的微生物氧化机制较为复杂,除了多铜氧化酶、过氧化物酶外,最近发现微生物生成的超氧化物可能也参与了锰的氧化.微生物生成的生物锰氧化物具有较高的吸附氧化活性,其微观结构和活性会随时间快速变化.比如,锰的生物氧化初级产物具有强的诱导Mn(Ⅱ)氧化的活性,而次级产物则几乎没有.锰的生物氧化过程复杂而又广泛进行着,尤其在含锰水体的处理单元中发挥着重要的净水作用,为了深刻理解生物锰氧化物,对锰氧化细菌和真菌、锰生物氧化机理、生物锰氧化物的吸附氧化特征及潜在的工程应用等当前研究热点问题进行了综述.

真菌菌株XS3-2-5对含锰废水中Mn(Ⅱ)的生物氧化作用

该研究以一株从锰污染土壤中筛选、分离得到的具有高Mn（Ⅱ）耐受性并具有氧化Mn（Ⅱ）的特性的真菌菌株XS3-2-5为对象,考察了p H值和Mn（Ⅱ）初始浓度对该菌株生长及其氧化Mn（Ⅱ）能力的影响,并结合扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线能量色散谱（EDS）、X射线光电子能谱（XPS）等方法,对经过菌株XS3-2-5氧化后的生物锰氧化物进行了表征。ITS（internal transcribed spacer）r RNA基因测序结果表明,该菌株属于Phaeosphaeriopsis sp。pH和Mn（Ⅱ）初始浓度对该菌株的生长速度无显著影响。该菌株（湿重）在p H 5-7范围内对Mn（Ⅱ）（300μmol/L）的氧化率接近200 mg/g。SEM、TEM、EDS和XPS的分析结果表明,Mn（Ⅱ）经过该菌株氧化后的生物锰氧化物主要为二氧化锰。

生物炭-锰氧化物复合材料对红壤吸附铜特性的影响

锰氧化物作为改性材料应用于制造复合材料一直是环境领域的研究热点,锰氧化物改性的复合材料在水处理、空气清新剂等领域应用广泛。但目前,将生物炭-锰氧化物复合材料作为吸附材料改变土壤对铜吸持能力的研究还不多见。采用等温平衡吸附法,测定生物炭-锰氧化物复合材料对红壤吸附铜的能力影响,并应用Freundlich方程Cs=KfCen分析红壤对铜的吸附特征。结果表明:不同用量的生物炭-锰氧化物复合材料加入后,均会明显提高红壤对铜的吸附量。添加0.5%、1.0%、2.0%和4.0%生物炭-锰氧化物复合材料的红壤处理,其铜的吸附量较未添加处理分别增加了63.1%、130%,310%和509%。Freundlich吸附方程能较好的描述不同用量生物炭-锰氧化物复合材料影响红壤对铜的吸附特征。添加0.5%、1.0%、2.0%和4.0%炭-锰材料处理的分配系数(Kf值)分别为0.176、0.286、0.653和0.800。生物炭-锰氧化物复合材料用量为4.0%时,分配系数(Kf值)较对照红壤提高了5倍,生物炭-锰氧化物复合材料加入红壤后对红壤pH值影响不大,对CEC(阳离子交换量)有较大的影响;生物炭-锰氧化物复合材料用量为4.0%时,CEC为5.59 cmol·kg-1,较对照增加了14.1%,温度升高,有利于提高红壤对铜的吸附能力。生物炭-锰氧化物复合材料加入红壤后,红壤在1034.63、537.22、471.45 cm-1处有吸收峰出现,红壤表面-OH、Mg-O、Si-O等活性官能团数量明显增加。生物炭-锰氧化物复合材料增加红壤对铜的吸附机制可能是红壤表面Mg-O、Si-O等官能团与铜形成了Mg-O-Cu-、Si-O-Cu-络合物,提高了红壤对铜的吸持能力。从土壤化学与土壤修复的角度出发,生物炭-锰氧化物复合材料可用于铜污染红壤修复。

锰氧化菌及其生物锰氧化物在环境污染修复中的应用研究进展

目前,重金属和有毒有机污染物的环境污染受到社会广泛的关注。已有的研究表明,环境中广泛存在的锰氧化菌能修复环境中的Mn(Ⅱ)污染及生产锰氧化物(简称生物锰氧化物);生物锰氧化物较化学合成氧化锰矿物结晶弱,粒径小,Mn价态高,结构中八面体空穴多,比表面积大,具有比化学合成锰氧化物更强的吸附、氧化和光还原溶解特性;生物锰氧化物能吸附Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Co(Ⅲ)、Cd(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)等多种重金属,氧化Co(Ⅱ)、As(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)、U(Ⅳ)、Ce(Ⅲ)等低价重金属离子,降解乙炔基雌二醇等有机污染物,是具有广泛应用前景的环境材料。

锰氧化菌激活及生物氧化锰去除乙炔基雌二醇试验研究

利用污水厂好氧污泥进行锰氧化细菌的激活试验,探究pH值以及初始Mn 2+浓度对激活效果的影响,采用高通量测序技术分析激活前后微生物群落变化,利用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)技术对产生的生物氧化锰进行表征,研究pH值和投加量对生物氧化锰去除乙炔基雌二醇(17α-ethinylestradiol,EE2)的影响。结果表明:pH值为7、初始Mn 2+浓度为1 mmol/L时,Mn 2+氧化率7 d内能达到83.3%,锰氧化菌激活效果最好。XRD结果表明:生物氧化锰主要含有MnO 2、Mn 3O 4、Na 3Mn(PO 3)CO 3等3种成分。高通量测序结果表明:经过激活后,芽孢杆菌属(0.75%)、不动杆菌属(1.26%)、假单胞菌属(1.36%)、鞘氨醇杆菌属(1.81%)、黄杆菌属(2.39%)、微杆菌属(2.97%)、气单胞菌属(7.35%)的丰度显著增加,典型的锰氧化细菌菌属总丰度达到17.89%。EE2在反应pH值为4.0、生物氧化锰投加量为20 mg/L的条件下去除效果最好,48 h后EE2的去除率可达97.7%,其中,生物氧化锰对EE2的去除率可达76.9%。

生物遗态氧化锰基镁铝水滑石的制备及铅吸附性能

本文以棉花为模板,浸渍醋酸锰溶液进而再煅烧的方法制备出具有棉花生物遗态的氧化锰.以氧化锰为基底,采用水热合成法制备出氧化锰基镁铝水滑石.利用热重差热(TG-DTA)分析、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其进行表征.将所得样品在500℃下煅烧,研究所得氧化物对铅离子的吸附性能,对吸附剂用量、初始浓度、温度、时间等对吸附有影响的因素进行了系统的研究.结果表明,在25℃下,50 mg生物遗态氧化锰基镁铝氧化物吸附浓度为50 mg·L-1的铅离子溶液,去除率可达99%以上,吸附可在120 min基本达到平衡,吸附动力学模型符合准二级动力学.吸附等温线符合D-R模型,吸附属于物理吸附,且升温有利于吸附.

利用赖氨酸芽孢杆菌产生的生物锰氧化物吸附和回收金离子

研究了1株从锰污染的土壤中分离的细菌M14,初步鉴定其为赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus sp.)。该菌在生长过程中可以将Mn(Ⅱ)氧化成不溶于水的以Mn(Ⅳ)为主的生物锰氧化物。再利用这种生物锰氧化物去吸附和解析溶液中的金离子,从而达到了贵重金属回收再利用的目的。该菌保藏于中国典型培养物保藏中心,其保藏号为CCTCC NO:M2012084。本研究结果在净化和回收采矿等废水方面具有良好的应用前景。

生物氧化锰矿物的研究进展

生物氧化锰矿物具有很强的氧化、催化及吸附能力,对表生元素地球化学循环有重要驱动作用,在环境科学领域具有重要应用价值。本文通过应用文献计量学方法对2001—2010年、2011—2020年生物氧化锰矿物国内外研究状况进行归纳分析,发现对生物氧化锰矿物的研究具有如下较为突出的特点:1)未命名的锰矿物较多;2)诱导矿化微生物物种范围扩大;3)微生物驱动锰氧化机制增多。作者提出需要在以下几方面开展进一步的研究:1)微生物驱动机制仍需更深层次完善;2)较为单一的室内实验与自然环境微生物诱导锰矿化存在较大差异;3)自然界微生物诱导形成的锰矿物与室内单一条件试验诱导合成的锰矿物在结构类型的不同。

生物氧化锰对水体中17β-雌二醇的氧化降解

采用锰氧化细菌生成的生物氧化锰为氧化剂,以化学氧化锰为对照,研究其对17β-雌二醇(E2)氧化降解的反应动力学,考察相关因素(如pH、氧化锰投加量等)对氧化降解的影响。结果表明,E2对生物氧化锰的氧化作用有较强的反应感受性,其被生物氧化锰降解的效果要优于化学氧化锰;在pH 7.0,E2与氧化锰的投加比为1:10条件下,60 h时E2被生物氧化锰和化学氧化锰分别降解了69.7%和39.3%,且两种反应体系均表现为复杂的反应动力学,对其4 h的反应进行1级动力学拟合,得到相关性系数分别为0.895和0.935;通过相关影响因素的研究,发现生物氧化锰对E2的氧化降解速率与氧化锰的投加量呈正相关,与pH呈负相关;此外,生物氧化锰反应体系中的雌激素总体活性降低更为明显,反应过程中检测到了1个主要产物为雌酮(E1)。

生物锰氧化物对4种重金属的吸附特性研究

通过培养锰氧化细菌Sphingopyxis sp.4-15,制备生物锰氧化物,研究了生物锰氧化物的结构性质及其在不同影响因素下对4种重金属Cu、Zn、Cr和As的吸附特性。结果表明该生物锰氧化物中含有MnO_(2)、Mn_(3)O_(4)和MnO等晶体锰氧化物,包裹在菌体细胞表面呈现出规则的花球状。其锰主要以高价态的Mn^(4+)和Mn^(3+)形式存在,平均孔径为35.56 nm,比表面积为41.49 m^(2)/g。锰氧化物对重金属的吸附过程受pH值影响,最适pH值为4~6;离子强度对吸附过程干扰较小;升高温度有利于其对Cu和Zn的吸附,而对As的吸附产生抑制;锰氧化物对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、As(Ⅲ)的吸附在反应360 min时可达到平衡,对Cr(Ⅲ)的吸附在反应5 min内达到平衡;在4种重金属最大初始浓度下,生物锰氧化物对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、As(Ⅲ)的吸附量依次为:70.184、15.140、9.141、0.089 mg/g,具有较大的重金属吸附容量。

丝瓜络固定生物氧化锰吸附重金属离子

为了考察丝瓜络固定生物氧化锰对不同重金属离子的吸附特性,本研究将锰氧化芽孢杆菌Bacillus cereus CP133固定于经过NaOH预处理的丝瓜络表面并合成生物氧化锰,制备复合生物吸附剂LIBMOs;通过扫描电镜(SEM)和傅里叶红外变换光谱(FTIR)分析LIBMOs的表面性质;考察LIBMOs对重金属离Pb^(2+)、Cd^(2+)、Cu^(2+)和Zn^(2+)的吸附特性。结果表明,NaOH预处理改善了丝瓜络的表面性质,提高了亲水性,使其能够高效地固定Bacillus cereus CP133和生物氧化锰微粒。NaOH预处理丝瓜络固定生物氧化锰的比例明显高于未经处理的天然丝瓜络,14 d后生物氧化锰固定化比例分别为79.66%和49.39%;采用Langmuir和Freundlich模型对LIBMOs吸附重金属离子的等温吸附实验数据进行拟合的结果表明,Pb^(2+)和Cd^(2+)的吸附行为同时符合Langmuir和Freundlich模型(R2>0.95),但Langmuir模型能更好地拟合LIBMOs对4种重金属离子的吸附行为(R2>0.98)。LIBMOs对Pb^(2+)、Cd^(2+)、Cu^(2+)和Zn^(2+)理论饱和吸附量(LIBMOs 2.0 gžL^(-1),pH 6.0和25℃时)分别为0.81、0.68、0.51 mmolžg^(-1)和0.41 mmolžg^(-1)。采用准一级动力学模型和准二级动力学模型对吸附动力学实验数据进行拟合,4种重金属离子的吸附动力学过程更符合准一级动力学模型(R2>0.95)。以上结果表明,用丝瓜络制备的LIBMOs可作为处理重金属废水的吸附剂。

生物锰氧化物对偶氮染料的脱色作用

偶氮染料废水由于其有机成分复杂、色度高、毒性强、难降解等而被视为急待处理的废水之一.生物锰氧化物由于其高催化活性而具有很大的控制水污染的潜力.本文研究Pseudomonas putida QYS-1产生的生物锰氧化物用于甲基橙和刚果红的脱色,对于相同初始浓度的甲基橙和刚果红,生物锰氧化物对其的脱色效果存在显著的差异,刚果红脱色率比甲基橙高59%.通过生物锰氧化物的循环利用,表明生物锰氧化物随着循环利用次数的增加,其自身活性及对偶氮染料的脱色作用显著降低.

锰氧化微生物及其在土壤环境中的作用

锰是自然环境中活跃的过渡金属,微生物介导的锰氧化过程及其锰氧化产物在土壤环境中起着重要作用。越来越多的研究表明锰氧化微生物种类繁多,代谢多样,调控复杂。为了更好地了解和应用该类微生物,需要掌握其代谢机理以及生理生化特征。土壤环境是锰氧化微生物重要的栖息地,然而土壤环境复杂、异质性强,这使得锰氧化微生物与土壤环境之间的相互作用极其复杂,需要开展更多的研究工作。综述了目前报道的锰氧化微生物分类、锰氧化代谢途径以及微生物锰氧化在土壤环境中的作用,并对将来的研究工作进行了展望。

生物炭/锰氧化物复合材料对苯甲酸的吸附研究

以香蕉皮为原料,通过浸渍-焙烧的方法制备了生物炭/锰氧化物复合材料。研究了生物炭/锰氧化物复合材料吸附去除苯甲酸的工艺条件以及吸附等温线、动力学以及热力学过程。结果表明,在温度为25℃、溶液pH=4.0、苯甲酸底液质量浓度为100 mg/L、吸附剂投加量为2 g/L的条件下,生物炭/锰氧化物复合吸附剂对苯甲酸的去除率为94.76%。此外,生物炭/锰氧化物复合吸附剂对苯甲酸的等温吸附过程服从Langmuir模型,饱和吸附量为68.213 mg/g;吸附动力学过程服从准二级动力学方程;吸附热力学研究表明,该吸附过程能自发进行。

锰氧化微生物及其介导产物氧化锰的研究进展

根据近年文献介绍了自然界中广泛存在的锰氧化微生物,包括细菌、真菌和藻类,它们促进了锰的生物地球化学循环,阐述了其介导生成生物氧化锰的机理。这种由微生物介导产生的生物氧化锰比表面积大,反应活性高,在污染控制领域展示出良好的应用前景。详细介绍了生物氧化锰对污染物的吸附和降解特性以及锰氧化微生物协同氧化锰对废水中污染物的去除效果,针对锰氧化微生物介导生物氧化锰的形成机理及其在污染物生态修复领域应用目前存在的问题和研究现状进行总结,对未来的研究方向进行了展望。

锰氧化酶的研究进展

我国水资源的锰污染问题日益严重,生物除锰技术作为一种经济、高效的技术,已经成为当今除锰领域的研究热点。该技术的核心是微生物分泌锰氧化酶将低价锰离子氧化去除,锰氧化酶的活性直接关系到除锰效率的高低,因此,对锰氧化酶性质及其氧化机理的研究是非常必要的。文章对锰氧化酶的种类及其理化性质进行了概述,在此基础上分析了锰氧化酶活性的影响因素及其氧化产物,以此为我国今后生物除锰技术的应用提供理论参考。

锰氧化物与环境中有机物的作用及其在环境修复中的应用

锰氧化物在陆地和海洋环境中含量丰富,作为天然强氧化剂之一,广泛地参与自然界中有机和无机化合物的氧化还原反应.锰氧化物通过吸附、氧化偶合或氧化分解等方式与多种有机物,如酚及取代酚、芳香胺、腐殖酸、氨基酸,甚至多环芳烃、多氯联苯、内分泌干扰物等相互作用.本文对锰氧化物与多种有机物的反应机理、影响锰氧化物对有机物吸附性能和反应活性的因素进行了综述,同时介绍了天然矿物锰氧化物、化学合成锰氧化物及生物氧化锰的特点及其在环境修复中的应用前景.

锰氧化菌筛选、特性分析及在环境修复领域的应用

近年来,越来越多的学者发现锰氧化菌在环境修复领域具有较大的应用潜力。锰氧化菌是一类能够将Mn(II)氧化成Mn(III/IV)等难溶性生物氧化锰的微生物,而生物氧化锰的特殊结构决定了其在环境修复中的重要作用。不同锰氧化菌的生存条件和性能均不相同,对污染物的固定效率和降解能力也不相同,因此,研究锰氧化菌及其诱导生物氧化锰的矿物特征对重金属和有机污染环境修复具有重要的科学意义。本研究介绍了锰氧化菌的筛选、特性分析及在环境修复领域的应用,并展望了锰氧化菌在环境修复领域的应用前景和面临的挑战,为后续其在环境修复领域的应用提供参考。