豆荚状Fe_(2)VO_(4)/NC纳米线对Pb(Ⅱ)的电化学检测性能研究

通过煅烧聚多巴胺包覆的FeVO_(4)·1.1H_(2)O纳米线得到豆荚状Fe_(2)VO_(4)/NC纳米线,以SEM、XRD、XPS表征了材料的形貌与物相。将其修饰于玻碳电极采用阳极方波伏安法实现对Pb(Ⅱ)的灵敏检测,检测灵敏度62.27μA/μM,理论检出限为0.021μM。电化学检测结果显示,具有内部空间的Fe_(2)VO_(4)/NC相较于裸纳米线对Pb(Ⅱ)的灵敏度有明显提升。通过吸附实验证实,豆荚状Fe_(2)VO_(4)/NC纳米线对Pb(Ⅱ)的吸附最强。此外,对实验的稳定性、重现性、抗干扰性能进行了评估,并且将其成功应用于对实际水体环境的检测,证明该敏感材料具有实际应用的潜能。

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。

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。

基于铁基金属有机骨架电化学传感器检测食品中的Cd^(2+)和Pb^(2+)

目的制备铁负载于六羟基三亚苯基苯水合物(2,3,6,7,10,11-hexahydroxytriphenylenehydrate,Fe-HHTP),将其修饰到玻碳电极(glassycarbonelectrode,GCE)上,构建新型电化学传感器用以快速检测食品中的Cd^(2+)和Pb^(2+)。方法利用一步法制备Fe-HHTP,随后将其与多壁碳纳米管(multi-walledcarbonnanotube,MWCNT)协同作用后滴涂在玻碳电极表面,构建Fe-HHTP-MWCNT/GCE传感器,使用循环伏安法(cyclic voltammetry,CV)和电化学阻抗法(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)对材料进行电化学检测表征,并用差分脉冲阳极溶出伏安法(differential pulse anodic stripping voltammetry,DPASV)同时检测食品中的Cd^(2+)和Pb^(2+)。结果Cd^(2+)和Pb^(2+)在pH 5.75的醋酸盐缓冲液、富集电位为-1.0 V、富集时间为180 s、修饰涂层为3层时,溶出峰电流最大。在优化条件下,发现Cd^(2+)和Pb^(2+)的溶出峰电流的变化趋势和浓度有关,并形成了良好的线性关系。Cd^(2+)和Pb^(2+)的线性范围为5~500 ng/mL,线性相关系数(r2)分别为0.9993和0.9997,检出限分别为0.538和0.592 ng/mL。结论该法可用于检测粮食、饮料、生活饮用水中Cd^(2+)和Pb^(2+)的含量。

KI增敏-碳纳米管修饰电极检测水中Pb^(2+)与Cd^(2+)

本研究以羧化多壁碳纳米管与Nafion复合修饰玻碳电极(GCE),构建了COOH-MWCNTs/Nafion/GCE传感器,以KI作为增敏剂,建立了检测水体中Pb^(2+)、Cd^(2+)的简易电化学分析新方法。在pH=5.0的HAc-NaAc缓冲溶液中,I-浓度为0.04 mol/L等最佳条件下,Pb^(2+)、Cd^(2+)分别在25.0~400μg/L和15.0~450μg/L的质量浓度范围内与峰电流呈良好的线性关系,检出限分别为3.2μg/L和1.3μg/L。用该方法检测水样中Pb^(2+)、Cd^(2+)并进行加标回收实验,Pb^(2+)的回收率为93.5%~105.9%,Cd^(2+)的回收率为94.7%~108.7%,满足分析要求。对传感器的电化学性质进行了初步的探讨。

不同作物秸秆生物炭对溶液中Pb^(2+)、Cd^(2+)的吸附

为研究秸秆生物质炭的性质特征对其吸附重金属的影响,在限氧条件下将粉碎的小麦、水稻、玉米秸秆于450℃热裂解制备三种秸秆炭。研究了三种秸秆炭对溶液中Pb2+、Cd2+的吸附特性,并对其性质特征进行了测定分析。结果表明:三种秸秆炭对Pb2+、Cd2+的吸附符合准二级动力学模型,小麦、水稻、玉米三种秸秆炭对Pb2+的吸附速率分别为0.044、0.019、0.012 mg·g-1·h-1,对Cd2+的吸附速率分别为0.195、0.164、0.070 mg·g-1·h-1。三者对不同浓度下Pb2+、Cd2+的吸附符合Langmuir等温吸附模型,小麦、水稻、玉米三种秸秆炭对Pb2+的吸附容量分别为99.65、110.31、88.82 mg·g-1,对Cd2+的吸附容量分别为30.64、29.39、21.47 mg·g-1;在溶液p H 2.5~3.5时,三者对溶液中Pb2+、Cd2+的去除率急剧增加。小麦和水稻秸秆炭含有较高的碳酸盐、磷酸盐等无机矿物组分以及相对较高的阳离子交换量,对溶液中的Pb2+、Cd2+的去除可能是由于化学沉淀作用较强烈,而玉米秸秆炭的有机碳及官能团含量较高,孔隙结构较好,比表面积大,可能主要通过表面吸附及官能团的络合作用去除溶液中Pb2+、Cd2+。

不同作物原料热裂解生物质炭对溶液中Cd^(2+)和Pb^(2+)的吸附特性

选择由小麦秸秆、玉米秸秆和花生壳经350~500℃热裂解制成的生物质炭,研究生物黑炭对水溶液中Cd2+和Pb2+的吸附特性,分析了pH值、吸附时间、溶液初始质量浓度、生物质炭粒径和投加量对吸附效果的影响。结果表明:生物质炭对Cd2+和Pb2+的吸附约10 min即达平衡;3种生物质炭对Cd2+和Pb2+的等温吸附均可用Langmuir方程和Freundlich方程拟合,玉米秸秆炭对Cd2+和Pb2+的最大吸附量远大于小麦秸秆炭和花生壳炭;在生物黑炭投加量为150 mg(6 g.L-1)时,3种生物黑炭对溶液Cd2+的去除率均在90%以上,玉米秸秆炭对溶液Pb2+的去除率达90.30%,而小麦秸秆炭和花生壳炭的去除率仅为52%和47%,玉米秸秆炭有望成为处理重金属污染废水的新型吸附材料。

Pb^(2+)、Cd^(2+)胁迫作用下蚯蚓、菌根菌及其联合作用对植物修复的影响

以林地下的黄壤为载体,采用盆栽试验研究了Pb2+、Cd2+胁迫作用下接种蚯蚓、菌根菌以及二者联合接种状态下对植物修复的影响。结果表明,蚯蚓可显著提高植物地上部分的生物量,而接种菌根菌可提高植物体内重金属积累的浓度,二者联合作用下植物地上部分吸收的重金属总量最多,修复效率最高。可为植物修复进一步的研究与应用提供一定的科学依据。

Cd^(2+)、Pb^(2+)在根际和非根际土壤中的吸附-解吸行为

采用1次平衡法对Cd2+、Pb2+在小麦根际和非根际土壤中的吸附-解吸行为进行比较研究.结果表明,根际土对Cd2+和Pb2+的吸附能力高于非根际土,2类土壤对Cd2+的吸附等温线与Freundlich方程有较好的拟合性,Pb2+的等温吸附过程可由Langmuir方程与Freundlich方程来描述.双常数方程是描述根际、非根际土Cd2+和Pb2+吸附动力学行为的最优模型,其次为Elovich方程,最差模型是一级动力学方程.Cd2+、Pb2+的解吸存在滞后现象,相比于非根际土,根际土吸附态Cd2+、Pb2+的解吸率更低,Cd2+、Pb2+的解吸量与其初始吸附量之间的关系符合2次幂方程.2类土壤Cd2+、Pb2+的解吸速率随重金属初始浓度的增加而增加,随解吸时间的延长而不断降低.描述根际和非根际土Cd2+、Pb2+的解吸动力学过程的最优模型均为双常数方程,其次为Elovich方程,一级动力学方程拟合效果不佳.

一步法制备MWCNTs/PAMT复合膜电极并用于水中痕量Cd^(2+)、Pb^(2+)的同时检测

通过一步电沉积方式将多壁碳纳米管(MWCNTs)和聚(5−氨基−2−巯基−1,3,4−噻二唑)(PAMT)修饰于玻碳电极表面,形成复合膜。利用循环伏安法和交流阻抗法对所制备的MWCNTs/PAMT复合膜电极进行电化学性能表征。随后,将该电极用于水中痕量Cd^(2+)、Pb^(2+)的同时检测。结果表明:Cd^(2+)和Pb^(2+)在MWCNTs/PAMT复合膜电极上能产生2个独立的差分脉冲信号,信号强度与目标物浓度呈正比。在最佳检测条件下,Cd^(2+)和Pb^(2+)的线性范围分别为1.0~150μg/L和2.0~200μg/L,检测限分别为0.4μg/L和0.3μg/L。6次重复性实验显示,Cd^(2+)和Pb^(2+)检测结果的相对标准偏差分别为3.4%和5.6%。抗干扰实验表明,复合膜电极对Cd^(2+)和Pb^(2+)具有较高选择性响应。本方法制备的MWCNTs/PAMT复合膜电极对水中痕量Cd^(2+)、Pb^(2+)的同时检测具有良好的应用前景。

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Pb^2＋和Cd^2＋对毛竹种子萌发及幼苗早期生长的影响

以毛竹种子为试材,研究不同浓度铅离子(Pb2+)、镉离子(Cd2+)对毛竹种子萌发和幼苗早期生长的影响。结果表明:随着Pb2+和Cd2+浓度的增加,毛竹种子的发芽率呈现出先升高后降低的趋势,发芽指数、活力指数均与浓度呈负相关关系;同时,Pb2+和Cd2+对幼苗根伸长、芽伸长及生物量积累等指标具有显著的抑制作用,并且这种抑制作用随着浓度的升高而增强,尤其是根部,根伸长抑制率最高分别达到96.20%和94.00%;幼苗地上部分与地下部分对Pb2+、Cd2+的积累随着胁迫强度的增加而升高,但地下部分的积累量要显著高于前者,相同浓度下最高差距分别达到地上部分的27.21、6.25倍。

改性粉煤灰吸附废水中Cd^(2+)、Pb^(2+)、Cu^(2+)的试验研究

采用改性后的粉煤灰为主要原料,对含Cd2+、Pb2+、Cu2+的模拟废水进行了吸附实验,结果表明,废水中Cd2+、Pb2+、Cu2+的初始浓度、粉煤灰用量、pH值、吸附时间等因素均能影响粉煤灰对Cd2+、Pb2+、Cu2+的吸附效果。在Cd2+、Pb2+、Cu2+初始浓度均为40mg/L,pH=7,搅拌3h,粉煤灰的投加量分别为14、10、12g/L的条件下,Cd2+、Pb2+、Cu2+的去除率分别达到96.53%、99.21%、97.49%。粉煤灰对Cd2+、Pb2+、Cu2+的吸附等温线符合Freundilich和Langmuir两种模式。

不同pH下有机酸对针铁矿和膨润土吸附Cd^(2+)、Pb^(2+)的影响

用平衡吸附法研究了不同pH下,三种有机酸(乙酸、酒石酸和柠檬酸)对针铁矿和膨润土等温吸附Cd2+、Pb2+的影响。结果表明:在加入的Cd2+、Pb2+浓度分别小于0.2 mmol L-1和4.0 mmol L-1时,针铁矿和膨润土吸附平衡体系的pH随加入重金属浓度的增加而降低,膨润土体系的pH降低更明显。在有机酸作用下,pH对针铁矿和膨润土吸附Cd2+、Pb2+的影响差异显著。3<pH<4.5时,针铁矿Cd2+的吸附率很小;4.5<pH<8时,Cd2+吸附率明显上升,并趋向饱和吸附。针铁矿Pb2+的吸附率从pH3时开始上升,pH5.5时其吸附率基本稳定于95%。三种有机酸作用下,膨润土Cd2+的吸附率均从40%(pH3时)缓慢地上升;pH8时吸附率近90%。pH3时,加入各有机酸的膨润土Pb2+吸附率均在60%左右;pH6时,加入柠檬酸的上升至80%,其他处理均上升至95%。不同pH下,膨润土Cd2+、Pb2+吸附率的变幅为40%~90%,而针铁矿的为3%~90%;有机酸对促进针铁矿吸附Cd2+和Pb2+的影响大小顺序均为:柠檬酸>酒石酸>乙酸,其对膨润土吸附的影响差异不明显。

改性甘蔗渣对Pb^(2+)、Cd^(2+)的吸附行为研究

为提高废弃甘蔗渣对重金属离子Cd2+和Pb2+的吸附能力,文章采用简单的方法制备了乙二胺四乙酸二酐(EDTAD)修饰的甘蔗渣。经FTIR分析,有大量的羰基修饰在了甘蔗渣的表面,为其吸附重金属离子提供了更多的活性位点。实验结果表明:经过修饰后的甘蔗渣对Cd2+和Pb2+的吸附量分别为46.46 mg/g、119.36 mg/g,是未修饰的3.69和12.31倍,且均能在20 min内达到最大吸附量并保持平衡,其吸附符合Langmuir等温吸附模型,且吸附过程遵循二级动力学模型。在pH 4~7范围内,修饰SCB对Cd2+和Pb2+具有较高的吸附能力。除此之外,在Cd2+、Pb2+、Cu2+和Zn2+共存的情况下,修饰SCB对Pb2+仍能保持较高的吸附量。修饰后的甘蔗渣对Cd2+和Pb2+的吸附能力有了显著提高,且具有一定的抗干扰能力,有望应用于实际工业废水处理。

胞外聚合物对Pb^(2+)和Cd^(2+)吸附行为研究

利用改良离心法从好氧颗粒污泥中提取胞外聚合物(EPS),并研究其对重金属废水中Pb2+和Cd2+的吸附行为。结果表明,EPS对Pb2+和Cd2+具有很强的吸附能力,吸附行为符合Langmuir等温式,拟合得到的最大吸附量分别可达534.76和478.47 mg/g。Pb2+和Cd2+在EPS上存在竞争吸附,EPS对Pb2+的吸附选择性更强。Cd2+对EPS吸附Pb2+有一定的抑制作用,但Pb2+的存在对EPS吸附Cd2+具有显著的抑制作用。傅立叶红外光谱(FT-IR)和三维荧光光谱(EEM)测定表明,实验提取的EPS含有大量疏水和亲水性基团,因此可通过络合作用、离子交换、螯合等多种作用与重金属发生强结合。对重金属起主要吸附作用的是存在于EPS蛋白质组分中的—COOH,—NH2,—CH2—,—OH及—C=O官能团。研究表明,EPS吸附Pb2+的主要机理为离子交换和络合作用,而对Cd2+的吸附则主要通过络合作用完成。

土壤中Pb^(2+),Ca^(2+),Cd^(2+)对苜蓿种子发芽和生长的影响

本试验采用苜蓿盆栽的方法,研究了土壤中Pb2+,Ca2+,Cd2+对苜蓿种子发芽与生长的影响。结果表明,Pb2+,Ca2+,Cd2+单一处理在低浓度时对苜蓿的发芽和生长有一定刺激作用。在浓度为100 mg/kg时,苜蓿种子发芽率Pb2+处理较对照增加了10.66%,Ca2+处理增加了0.66%,Cd2+处理增加了14.00%;Pb2+处理在≤3000 mg/kg浓度时地上部分的长度比对照高出3.73%~13.53%,鲜重高出6.10%~22.95%;地下部分的长度比对照高出13.46%~24.50%,鲜重高出9.54%~211.07%;高浓度时随着浓度的升高而抑制效应增强。Ca2+处理与Pb2+处理趋势相同,但浓度达到3 000 mg/kg就表现出抑制效应;Cd2+的抑制最强烈,当浓度达到500 mg/kg时就表现出明显的抑制效应,浓度为3 000 mg/kg时植株全部死亡。总体来说,Pb2+影响幼苗成活率,而Ca2+对发芽率抑制明显。Cd2+对植株的发芽及生长均有强烈的抑制作用。

棘孢曲霉(Aspergillus aculeatus)对Pb^(2+)和Cd^(2+)的吸附特征

为了研究棘孢曲霉(Aspergillus aculeatus)对溶液中Pb^(2+)和Cd^(2+)吸附过程的特征,分别从动力学、热力学和吸附等温线三方面进行了实验,同时还研究了pH、温度、时间、重金属离子起始浓度和吸附剂用量对吸附过程的影响。等温吸附过程可以用Langmuir方程来描述。在实验设定条件下,棘孢曲霉对Pb^(2+)和Cd^(2+)最大吸附量分别为71.2 mg/g和59.8 mg/g;动力学实验数据很好的符合二级动力学方程,吸附达到平衡的时间为3 h;热力学实验数据显示该吸附过程为自发的、吸热的过程。

检测恶性腹水中VEGF、CD44v6和MMP-2、MMP-9的临床意义

背景及目的:恶性腹水中找到癌细胞有确诊意义,但阳性率很低。因此从腹水中寻找理想的癌性标记物已成为当前研究的主要课题。本课题拟通过检测腹水中血管内皮生长因子(vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)、细胞粘附分子CD44v6、基质金属蛋白酶-2,-9(matrixmetalloproteinase-2,-9,MMP-2,-9)的水平并进行分析,以期为临床腹水诊治提供科学依据。方法:收集肝硬化腹水36例、结核性腹水8例、恶性腹水23例。采用ELISA法检测VEGF、CD44v6含量,用明胶酶谱法检测MMP-2,-9活性。结果:恶性腹水中VEGF、CD44v6含量分别为(640.74±264.81)ng/L、(89.22±38.20)μg/L,明显高于肝硬化腹水犤(67.05±51.91)ng/L,(44.79±18.02)μg/L犦和结核性腹水犤(88.25±24.12)ng/L,(50.25±12.57)μg/L犦(P<0.01)。肝硬化腹水、结核性腹水不能检出MMP-2,-9,而恶性腹水MMP-2检出率为87.0%,MMP-9检出率为78.3%。结论:恶性腹水中VEGF、CD44v6水平显著升高而MMP-2,-9阳性。联合检测腹水中VEGF、CD44v6、MMP-2,-9的水平可作为临床良、恶性腹水的鉴别诊断依据之一。

碱蓬对Pb^(2+)、Cd^(2+)单一及复合胁迫的反应及其吸收累积特征

采用室外盆栽模拟方法,比较并分析了Pb^(2+)、Cd^(2+)单一及复合胁迫对碱蓬生长的影响及其对Pb^(2+)、Cd^(2+)的吸收和累积规律。结果表明:在单一Pb^(2+)、Cd^(2+)胁迫下,低浓度时(Pb^(2+)20mg/kg、Cd^(2+)5mg/kg)促进碱蓬生长,高浓度时(Pb^(2+)200mg/kg、Cd^(2+)≥20mg/kg)抑制碱蓬生长,富集系数(BF)均>1。Pb^(2+)、Cd^(2+)复合胁迫时,情况较复杂,既有拮抗作用,又有协同作用,与2种重金属浓度密切相关。碱蓬对Cd^(2+)的BF受Pb^(2+)影响显著,且均>1,表明碱蓬是Cd^(2+)的超富集植物;碱蓬对Pb^(2+)的BF主要受Pb^(2+)自身浓度大小的影响,当Pb^(2+)浓度≤200mg/kg时Pb^(2+)的BF>1,Pb^(2+)浓度>200mg/kg时碱蓬对Pb^(2+)的BF反而减小,且<1,加入Cd^(2+)对其影响不显著。碱蓬对Pb^(2+)、Cd^(2+)的富集吸收模式基本符合简单二次方程,这为研究碱蓬在Pb^(2+)、Cd^(2+)复合胁迫下的吸收累积机制提供理论依据,有利于碱蓬被应用于Pb^(2+)、Cd^(2+)污染的高盐碱地区的植物修复实践。