好氧堆肥对生物炭理化性质及吸附Cd^(2+)稳定性的影响

生物炭可作为畜禽粪污好氧堆肥中去除重金属的功能材料,但堆体内部复杂的环境变化会影响生物炭的理化性质,从而影响其对重金属吸附的稳定性。将普通秸秆生物炭(BC)和磁性秸秆生物炭(FBC)置于牛粪中进行30 d好氧堆肥试验,研究两种生物炭基本理化性质及对Cd^(2+)吸附稳定性的影响。结果表明:堆肥处理使BC和FBC的比表面积分别增加20.56%和76.64%,总孔容分别下降2.36%和3.70%,平均孔径分别下降19.17%和46.54%,表面官能团发生变化,FBC的饱和磁化强度下降43.67%。堆肥后,饱和吸附Cd^(2+)的两种生物炭BC和FBC的TCLP提取态Cd(TCLP-Cd)占比和TCLP提取液pH(TCLP-pH)均呈下降趋势,其中TCLP-Cd占比分别从28.31%和22.85%显著下降至26.76%和13.85%(P<0.05),TCLP-pH分别从3.66和3.29显著下降至3.51和3.14。综上,堆肥老化改变了两种生物炭的理化性质,降低了其酸可提取态Cd的含量,提高了其吸附Cd 2+的稳定性,且FBC中Cd^(2+)的稳定性更强。

疏水性离子液体为溶剂对Co^(2+)和Cd^(2+)废水的萃取性能

研究了疏水性离子液体[Bmim]PF6(1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)、[Hmim]PF6(1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)和[Omim]PF6(1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)对Co2+和Cd2+的萃取性能.结果表明,未加入螯合剂时,离子液体对Co2+和Cd2+的萃取率都很低.螯合剂的加入大大提高了离子液体对重金属离子的萃取性能,Co2+和Cd2+的萃取率分别由原来的2.06%和1.82%提高到96.37%和93.68%.不同螯合剂对离子液体萃取Co2+和Cd2+有一定的影响.离子液体碳链长度的增加有利于Co2+和Cd2+的萃取.与传统有机溶剂相似,离子液体萃取重金属离子过程中具有很强的pH摆动效应,当pH<2时,Co2+和Cd2+的萃取率几乎为0,而当pH>6时,Co2+和Cd2+的萃取率均大于90%.运用萃取过程中的pH摆动效应对Cd2+进行反萃取,实现了离子液体的回用.

Cd^(2+)-H_2O系羟合配离子配位平衡

根据配位化学热力学平衡原理,绘制了Cd2+-H2O系配合离子浓度pc—pH图、镉羟合配离子分率αn—pH图及Cd(OH)2条件溶度积pKS—pH图。pc—pH图描述了Cd(OH)2(s)溶解平衡时,镉的总离子平衡浓度与pH的关系。当pH为9.84～13.31时,Cd(OH)2的溶解度最小;αn—pH图指出了各种羟合配离子分率与pH关系,每种羟合配离子都对应有其存在的最佳pH范围。Cd(OH)2(s)的条件溶度积pKS—pH图表明:当pH值在9.5～10.5范围内,Cd(OH)2(s)的条件溶度积最小。研究结果可为中和水解法去除废水中镉等技术提供理论依据。

耐镉菌株的分离及其对Cd^(2+)的吸附富集

采用梯度浓度驯化的方法,筛选分离出一株能高度耐镉和富集镉的菌株,初步鉴定为假单胞菌属(Pseudomonassp.).该菌株在含Cd2+浓度4500mg/L的液体细菌培养基中能够生存,当cd2+浓度为100mg/L时,pH值为6-8有利于提高菌株耐镉能力,Cd2+为低浓度时菌株积累cd2+,菌体对Cd2+浓度为100mg/L的积累率达99.1%,冻干菌体对Cd2+的吸附量为8.786mg/g干菌体;当Cd2+浓度大于909mg/L时,菌体表现出外排Cd2+现象,红外分析和电镜观察表明,菌株细胞壁在吸附Cd2+中起重要作用,67.4%的Cd2+吸附在细胞壁上.

红麻纤维对Zn^(2+)、Cd^(2+)、Cu^(2+)、Ni^(2+)离子的吸附

测试了红麻纤维对 Zn2 +、Cd2 +、Cu2 +、Ni2 +的饱和吸附容量等 ,探讨了温度、时间、介质酸度对吸附性能的影响 .结果表明 :在一定条件下 ,红麻纤维对 Cu2 +、Cd2 +的吸附性能较好 ;对 Zn2 +的吸附性能一般 ,对Ni2 +的吸附性能较差 .

腐殖酸对巯基功能化离子印迹聚合物吸附Cd^(2+)的增效作用

复合污染条件下共存的有机物可能对水溶液中重金属的吸附去除产生抑制作用,作为天然水体中有机物的代表,腐殖酸(Humic acid,HA)对水体中重金属的迁移转化等具有极其重要的影响.采用表面印迹法合成了巯基功能化离子印迹聚合物IIP-MPTS/SiO_2,利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)等方法对其进行了表征.以HA作为共存有机物,以IIP-MPTS/SiO_2作为吸附剂,研究HA对IIP-MPTS/SiO_2吸附去除水体中Cd^(2+)的影响.HA与Cd^(2+)相互作用的紫外吸收光谱表明,基于Cd^(2+)浓度的HA分子聚合增强作用,增大了分子体系的共轭程度,使紫外光谱吸收峰红移;溶液离子强度的增大也促进紫外光谱吸收带的红移和吸收强度的增大.吸附实验表明,Cd^(2+)在IIP-MPTS/SiO_2上的吸附容量随溶液pH值(2.00—8.00)的升高而逐渐增大;共存HA对Cd^(2+)在IIP-MPTS/SiO_2上的吸附具有增效作用,但降低了吸附反应速率;吸附行为符合拟二级动力学模型,吸附等温线可以用Langmuir模型描述;吸附过程为自发吸热反应,HA的存在增大了吸附反应的自发程度,吸附能垒降低.结合XPS分析结果,推断共存HA促进Cd^(2+)吸附的原因是,HA作为配位体桥梁而形成IIP-MPTS/SiO_2-HA-Cd^(2+)稳定的三元配位化合物,通过富集而促进Cd^(2+)的吸附.

磁性Fe_3O_4@SiO_2@CS镉离子印迹聚合物的制备及吸附性能

以SiO2包覆的纳米Fe3O4为载体,壳聚糖(Chitosan,CS)为功能配体,γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷为交联剂,制备了磁性Fe3O4@SiO2@CS镉离子印迹聚合物(Magnetic ion-imprinted polymer,M-IIP).采用扫描电镜和红外光谱对该磁性印迹聚合物进行了表征.结果表明,壳聚糖在环氧基硅烷交联作用下,实现了印迹壳层在磁性Fe3O4表面的接枝,该印迹材料是边长为60～120 nm的立方体.吸附性能实验表明,M-IIP对Cd(Ⅱ)的吸附符合一级动力学吸附模型;M-IIP对Cd(Ⅱ)/Cu(Ⅱ),Cd(Ⅱ)/Zn(Ⅱ),Cd(Ⅱ)/Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)/Hg(Ⅱ)的相对选择系数分别为2.92,3.43,8.97和9.20.原子吸收光谱检测结果表明,该磁性Fe3O4@SiO2@CS离子印迹聚合物可用于水溶液中Cd(Ⅱ)的分离,Cd(Ⅱ)回收率在98%以上.

黄麻纤维对水中痕量Cd^(2+)离子的吸附性能

以黄麻纤维为吸附剂,对水溶液中痕量Cd^(2+)离子的吸附性能进行了研究。采用扫描电镜对黄麻纤维的微观结构进行了观察,单根纤维的直径约50~100μm,纤维内部有很多直径约为数μm的孔道。考察了水溶液的初始p H值、吸附剂与Cd^(2+)离子溶液的接触时间对吸附效率的影响。结果表明,接触时间120 min、溶液的初始p H值为7~8,黄麻纤维对Cd^(2+)离子具有最佳的吸附效率。采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型对黄麻纤维等温平衡吸附Cd^(2+)离子的实验数据进行了拟合,发现Langmuir模型很好地描述了黄麻纤维对Cd^(2+)离子的吸附行为(R2≥0.993),吸附属于单分子层吸附,平衡吸附量为4.62 mg/g。吸附Cd^(2+)离子前后的FTIR分析表明,羧基是黄麻纤维吸附Cd^(2+)离子的主要作用位点,在实验条件下,仍然存在没有被Cd^(2+)离子配位的自由羧基。

Cd^(2+)-PAN-聚乙烯醇共振瑞利散射法测定水中痕量镉

研究了在聚乙烯醇(PVA-124)存在下Cd2+与1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(PAN)作用的共振瑞利散射(RRS)光谱特征。基于RRS的增强,建立了一种测定水中痕量Cd(Ⅱ)的新方法。在pH=8.50的NH4Cl-NH4OH的缓冲介质中和PVA-124存在下,Cd2+与PAN形成配合物,其RRS明显增强。Cd2+的浓度在0.017~1.00μg/mL范围内与分析信号具有良好的线性关系(r=0.996)。方法的检出限为5.30 ng/mL;相对标准偏差1.25%~1.31%;样品加标回收率为98.75%~102.85%。

几种典型微塑料对镉离子的吸附行为及其影响因素研究

选取环境中5种典型微塑料聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)和聚对苯二甲酸乙二酯(PET),研究其对重金属镉离子(Cd^(2+))的吸附行为及影响因素。结果表明,微塑料对Cd^(2+)的吸附动力学更符合准二级动力学模型,吸附平衡时的吸附量由大到小顺序为PVC、PP、PS、PET、PE。微塑料比表面积与Cd^(2+)吸附量表现为显著正相关,比表面积是影响Cd^(2+)吸附的重要性质,而微塑料的其他性质(如结晶度、特殊官能团)也会对Cd^(2+)吸附产生影响。弗伦德利希(Freundlich)和朗格缪尔(Langmuir)模型均能较好拟合这几种微塑料对Cd^(2+)的等温吸附行为,对Cd^(2+)存在着单层和多层吸附且是非均质吸附过程。环境因素pH值、温度和共存重金属离子均会对吸附过程产生影响,pH值在3.0~7.0时,微塑料对Cd^(2+)吸附量先增加后减少,PS微塑料在pH值为5.0时吸附量最大,其他微塑料pH值为6.0时吸附量最大;微塑料对Cd^(2+)的吸附属于吸热过程,随吸附体系温度增加(15~35℃)吸附量也增加;共存重金属铅离子(Pb^(2+))或铜离子(Cu^(2+))会与Cd^(2+)产生竞争吸附而减少微塑料对Cd^(2+)的吸附,Pb^(2+)的竞争吸附作用要大于Cu^(2+)。静电引力作用是这5种微塑料吸附Cd^(2+)的主要机制。

纳米MnO_2/Fe_3O_4对镉离子的静态吸附

采用水热合成法将Mn O_2包覆于纳米Fe_3O_4的表面,制备出纳米Mn O_2/Fe_3O_4,并将其用于含镉溶液的吸附。考察了吸附效果的影响因素,并研究了纳米Mn O_2/Fe_3O_4的重复使用性能。实验结果表明:在初始镉离子质量浓度为10 mg/L、吸附剂投加量为4 g/L、吸附温度为20℃、溶液p H为6.0、吸附时间为12 h的条件下,镉离子去除率由使用纳米Fe_3O_4时的3%增至使用纳米Mn O_2/Fe_3O_4时的96%;在初始镉离子质量浓度为50 mg/L、纳米Mn O_2/Fe_3O_4投加量为4 g/L、吸附温度为20℃、溶液p H为6.0、吸附时间为1 h的条件下,镉离子去除率达78%,吸附量为9.7 mg/g;经5次重复使用后,纳米Mn O_2/Fe_3O_4对镉离子的去除率仅比首次使用时降低了10百分点,具有良好的重复使用性能。

硫化氢系统分析中Cd^(2+)离子分析方法的改进

改进了硫化氢系统分析中Cd2+离子的分析方法并应用于教学，收到了良好的效果．

氧化石墨烯包封的酵母细胞对镉离子的吸附作用

采用逐层(LBL)技术将氧化石墨烯(GO)包封在酵母细胞(Yeast)表面(Yeast@GO),采用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、Zeta电位对其进行了表征。Yeast@GO与Yeast的生长曲线测试结果表明,GO的包封并未对Yeast的生长产生不利影响,同时将Yeast的延滞期缩短了1/3。不同浓度的Cd^(2+)对Yeast和Yeast@GO细胞的生长具有不同程度的抑制作用,抑制作用呈浓度依赖性。采用单细胞电感耦合等离子质谱(SC-ICP-MS)技术检测了单个Yeast和Yeast@GO细胞对不同浓度Cd^(2+)的吸附能力,发现两种酵母细胞对Cd^(2+)均有吸附作用,并且随着Cd^(2+)处理浓度的升高,酵母细胞吸附的Cd^(2+)增多;在相同的Cd^(2+)浓度下,Yeast@GO比Yeast吸附更多的Cd^(2+)。

镉抗性植物内生菌EB12-6菌株的筛选及去除Cd^(2+)的初步研究

从生长于沈抚污灌区的野生东方蓼、狗尾草、稗草、山莴苣等植物组织中分离纯化出46株植物内生菌,经用含Cd^(2+)培养基筛选,得到对重金属镉具有较强抗性的细菌菌株EB12-6。观察其形态特征,研究对Cd^(2+)去除情况以及温度、p H、O_2、Na Cl对菌株生长的影响,结果表明:EB12-6菌株为好氧革兰氏阴性菌,有鞭毛;在p H为7.5,37℃温度,培养时间36 h,初始Cd^(2+)浓度为20 mg/L条件下,对Cd^(2+)去除率可达63.88%。

pH值对嗜镉菌吸附Cd^(2+)的影响机理研究

重金属严重影响着人类的健康,Cd2＋的危害性更严重,1955年发生在日本的＂痛痛病＂震惊世界,就是镉的污染所致;调查显示目前我国某些水系的重金属（包括镉）已超过地表水3-4类标准。

金属离子(Zn^(2+)、Cd^(2+))光控释放分子体系的设计与反应机理

金属离子的光控释放能够实现金属离子定时、定点、定量的释放，这对研究金属离子的生理功能、控制金属离子诱导的生理响应以及开发金属离子潜在的医用价值都具有十分重要的意义．目前国内外有关Zn^2＋和Cd^2＋的光控释放体系的研究还比较少，并且已报道的Zn^2＋和Cd^2＋。

一种基于1,5-萘二胺的席夫碱荧光探针的合成及其对Cd^(2+)的荧光识别

以1,5-萘二胺和2-甲基吲哚-3-甲醛为原料,设计合成了一个基于席夫碱的荧光探针1,经1H NMR,13C NMR,IR和HRMS表征了探针1的结构.光谱分析实验结果显示,探针1能够高选择性、高灵敏度的检测溶液中隔离子的含量,检出限为0.26μmol·L^(-1).推测识别机理为Cd^(2+)对探针1发生诱导聚集,抑制了C=N旋转异构化,导致荧光增强.

负载纳米ZnS阳离子树脂选择性去除浓锌溶液中痕量级Cu^(2+)和Cd^(2+)

通过将ZnS纳米粒子负载在阳离子树脂D001中制备负载纳米ZnS阳离子树脂吸附剂,即ZnS@D001,吸附湿法冶金锌浸出液中共存杂质金属离子(如Cu^(2+)和Cd^(2+))。在10 g/L Zn^(2+)的合成溶液中实现了对Cu^(2+)的高度优先吸附,而对Cd^(2+)没有任何吸附效果。吸附后的ZnS@D001树脂可以被1 mol/L HNO_(3)有效解吸,然后再次加载ZnS。同时利用含有Cu^(2+)和Cd^(2+)的锌离子溶液进行固定床柱吸附,经过吸附处理后,可以有效去除溶液中铜杂质,纳米ZnS树脂可作为锌冶炼行业深度净化锌液的潜在功能材料。

茉莉酸甲酯调控水稻幼苗镉吸收与分布的机制

茉莉酸甲酯(Methyl jasmonate, MeJA)是高等植物体内普遍存在的植物激素,在植物生物与非生物胁迫的生理响应及抗逆中发挥着重要的作用.本研究通过水培实验,探讨了外源茉莉酸甲酯对镉(Cadmium, Cd)胁迫下水稻幼苗生长及Cd吸收、分布的影响.结果显示,MeJA可有效缓解Cd胁迫引起的植物生长抑制,并使得水稻根部和地上部Cd含量分别下降14.42%和11.63%.非损伤微测显示,MeJA可以有效减少Cd^(2+)离子内流,降低植物对Cd的吸收.此外,MeJA改变了细胞壁结构和多糖组分含量,使得水稻根部和地上部的细胞壁厚度分别增加了27.02%和39.96%,细胞壁多糖(果胶、纤维素和半纤维素)中的Cd含量也相应增加.有效阻控了Cd进入细胞质和细胞器,降低了Cd的生物毒性.水稻Cd吸收与转运能力的降低与吸收转运相关基因OsNramp1、OsNramp5、OsHMA2表达量降低有直接关系.研究结果为降低水稻Cd累积提供了一条有效的途径.