电厂粉煤灰、炉渣和污泥复合陶粒对低浓度Pb^(2+)的吸附特性

针对重金属污染具有来源广、危害大等特点,通过以电厂废物(粉煤灰、炉渣)和脱水污泥为原料制备一种高效且价廉的陶粒吸附剂,采用吸附影响因素实验、解吸再生实验、吸附动力学模型和等温吸附模型的拟合以及陶粒表征分析,探究陶粒对Pb^(2+)的吸附特性,同时为实现废物资源化利用提供新思路.结果表明:陶粒去除Pb^(2+)的较佳吸附条件为粒径4 mm、pH 4.5~5.0、吸附时间360 min、吸附温度25℃.陶粒再生所用较佳解吸剂为0.5 mol/L的HCl溶液,较佳解吸时间和次数分别为120 min和5次,解吸5次后陶粒对Pb^(2+)的去除率为92.67%.此吸附过程更好地遵循了准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型.陶粒上的O-H、Si-O和金属氧化键在吸附Pb^(2+)的过程中起主要作用.陶粒吸附Pb^(2+)后,出现了新的物相Pb_(2)Cl_(3)OH和PbO,陶粒与Pb^(2+)之间发生化学吸附,为自发进行的放热反应.陶粒处理实际废水中Pb^(2+)的去除率可达93.70%,Pb^(2+)浓度由3.74 mg/L降至0.24 mg/L.研究显示,电厂粉煤灰、炉渣和污泥复合陶粒对Pb^(2+)具有一定的去除效果,可为以固体废物为原料制备的吸附剂在重金属废水处理应用中提供数据支撑.

磁性三乙烯四胺/单宁树脂对Cu^(2+)、Pb^(2+)的吸附性能研究

利用曼尼希反应将三乙烯四胺(TETA)固化到单宁(TA)基体表面,热溶剂法制得磁性单宁基树脂(MTETA-TA)。通过红外光谱、扫描电镜、比表面积及孔隙度分析仪、振动样品磁强计对M-TETA-TA进行表征,表明M-TETA-TA具有疏水性强、比表面积大的优势,Fe_(3)O_(4)的成功引入有效解决吸附剂回收难的问题。对含Cu^(^(2+))、Pb^(2+)废水溶液进行了静态吸附实验,探讨了其对金属的吸附性能。在pH为5的酸性条件下,吸附效果较好;Cu^(^(2+))和Pb^(2+)吸附动力学均符合准二级反应动力学模型,主要为化学吸附;Cu^(^(2+))的吸附等温线符合Langmuir模型,属单层吸附,理论吸附最大值为173.33 mg·g^(-1);Pb^(2+)的吸附等温线符合Sips模型,属多层吸附,理论吸附最大值为217.14 mg·g^(-1)。推测M-TETA-TA对Pb^(2+)的吸附除了螯合、氧化还原等化学反应,还存在静电和离子交换作用,氨基和酚羟基为主要参与官能团。循环再生5次后,仍有较高的吸附性能和磁性强度。

玉米秸秆复合高吸水树脂的制备及对Pb^(2+)的吸附研究

以来源丰富的玉米秸秆、高岭土为原料,以丙烯酸、丙烯酰胺为聚合单体,通过水溶液聚合法制备了复合高吸水树脂,并用红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对其结构进行了表征分析。利用合成的复合高吸水树脂对含Pb^(2+)模拟废水进行了吸附研究,考察了复合高吸水树脂用量、Pb^(2+)初始浓度、吸附时间和溶液pH及对Pb^(2+)去除率的影响,最优条件下复合高吸水树脂对Pb^(2+)的去除率达88.57%,吸附Pb^(2+)后的复合高吸水树脂经处理后可循环使用。

碳化处理对再生微粉吸附Pb^(2+)行为与机理的影响

随着工业的发展,大量含铅废弃物被排放到环境中,给水体带来了严重的污染。本研究采用经碳化处理的再生混凝土微粉(CRCF)作为吸附剂,针对硝酸铅配制的铅污染溶液开展吸附试验,并测试分析了吸附剂的物相、微观结构和稳定性。研究表明,CRCF对Pb^(2+)具有良好的吸附效果,24 h后可达到93.1%(质量分数,下同)的去除率;CRCF对Pb^(2+)的吸附稳定性较高,吸附后仅有极少量的Pb^(2+)浸出;吸附反应中,Pb^(2+)静电吸附在CRCF表面,与CRCF发生离子交换并在表面形成碳酸盐沉淀,最终主要以碳酸盐的形式固定在CRCF中;CRCF可作为一种低成本的Pb^(2+)高效吸附剂,可有效应用于含铅废水的治理,实现废物资源化再利用。

Pb^(2+)对掺杂硼硅酸盐玻璃中CsPbBr_(3)钙钛矿量子点发光性能的影响

硼硅酸盐玻璃包覆钙钛矿CsPbBr_(3)量子点(PQDs@glass)能够大幅提高PQDs的稳定性,使其在LED照明和显示技术中拥有广泛的应用空间。然而,玻璃包覆的同时也导致了PQDs发光强度与量子产率降低。本工作为提高其发光强度探讨了热诱导温度及Pb^(2+)的含量对PQDs@glass结构的影响,当热诱导温度为460℃,Pb^(2+)浓度为6 mol时,其发光强度最高。研究发现,Pb^(2+)浓度的增加会导致玻璃网状结构的致密化,改变玻璃组分的扩散行为,影响PQDs的析晶过程,导致PQDs@glass发光强度的变化。本工作得到量子产率高达95.6%的PQDs@glass,并实现了硼硅酸盐玻璃基质内PQDs的尺寸可控制备。结果表明,PQDs尺寸分布在10 nm左右,超过86%的颗粒尺寸在6~14 nm内,且具有优越的稳定性,经历10次室温至200℃热循环后,发光强度仍能保持初始强度的98.9%。最后,为了验证其在LED照明及显示领域的应用,将制备的量子点微晶玻璃粉料与二甲基硅氧烷(PDMS)混合,得到的LED器件性能优异,色域范围覆盖110%sRGB。本研究为PQDs@glass的大规模制备及其在LED器件领域的应用奠定了基础。

酸改性污泥基复合陶粒对Pb^(2+)的吸附性能研究

以污泥、磷尾矿和赤泥为原料制备陶粒,用盐酸、硝酸和柠檬酸进行改性,研究陶粒对水中Pb^(2+)的吸附效果,并通过扫描电镜(SEM)、表面基团、零电荷点(pHPZC)和傅里叶红外光谱(FTIR)分析陶粒对Pb^(2+)的吸附机理。结果表明,低浓度盐酸或硝酸改性陶粒对Pb^(2+)的去除率更好,柠檬酸改性陶粒对Pb^(2+)的去除率低于未改性陶粒。酸改性陶粒具有比表面积大、孔隙结构发达、酸性基团含量多、等电点低等特点,对Pb^(2+)的吸附同时存在物理吸附和化学吸附过程,可用作含Pb^(2+)废水的处理材料。

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。

Fe_(3)O_(4)掺杂改性电极电化学去除Pb^(2+)的效能研究

为了实现水体中Pb^(2+)的高效电化学去除,采用涂覆法将Fe_(3)O_(4)、粉末活性炭、乙炔黑和聚乙烯醇混合后负载于石墨纸上,制备得到了Fe_(3)O_(4)掺杂改性电极。采用差分柱批式反应器模式进行电化学去除Pb^(2+)实验,考察了电压、温度、运行时间、Pb^(2+)质量浓度对去除Pb^(2+)的影响并评估了电极的重复利用性和稳定性。结果表明,所制备的电极表面孔隙丰富,孔径均匀。电压为1.4 V时,运行150 min后电化学体系对Pb^(2+)的去除率达到了98.73%,延长运行时间可以显著强化Pb^(2+)的去除率。在10~35℃的温度范围内,温度升高有利于Pb^(2+)的电化学去除,电化学体系在不同的Pb^(2+)浓度下均有较好的适用性和适应性,随着Pb^(2+)初始浓度的升高,处理单位体积含Pb^(2+)废水的能耗逐渐增加,但去除单位质量Pb^(2+)的能耗反而降低,拟合结果表明Pb^(2+)的去除过程符合准一级动力学。经过8次循环后,电化学体系仍保持原有的Pb^(2+)去除效果。

基于发夹DNA动态自组装树枝状聚合物放大策略的荧光传感体系测定水中Pb^(2+)的含量

基于GR-5脱氧核酶(GR-5 DNAzyme)对Pb^(2+)的特异性识别和发夹DNA动态自组装树枝状聚合物信号放大策略,构建了一种新型无酶、高灵敏检测Pb^(2+)的荧光传感体系。分别于95℃恒温孵育合成序列扩展GR-5 DNAzyme复合物(GR-5E-S,由GR-5 DNAzyme酶链GR-5E和底物链GR-5S合成)以及Y型骨架(由骨架链Y1、Y2、Y3合成),于25℃恒温孵育合成发夹三聚体(由Y型骨架和发夹链H1、H2、H3合成,其中发夹链H1上修饰有荧光团和猝灭团)。将水样4μL添加到96μL含400 nmol·L^(-1)GR-5E-S,400 nmol·L^(-1)发夹三聚体的反应溶液中,于25℃孵育40 min。当水样中存在Pb^(2+)时,GR-5E-S识别Pb^(2+),底物链被切割,酶链和底物链分开并释放出目标链T,目标链T与发夹链H1杂交触发动态自组装过程,生成树枝状聚合物,于520 nm处测量荧光强度。结果显示:建立的荧光传感体系可在40 min内完成检测;Pb^(2+)的浓度在0.1~10.0 nmol·L^(-1)内与对应的传感体系的荧光强度呈线性关系,检出限(3s/k)为19 pmol·L^(-1);按照标准加入法进行回收试验,回收率为98.0%~108%,测定值的相对标准偏差(n=5)不大于15%。

香草醛取代的苝酰亚胺荧光探针的制备及对Pb^(2+)的识别

将苝酰亚胺衍生物作为荧光团,以苝四酸酐和香草醛为原料,设计并合成了一种高效、有特定反应性能的新型苝酰亚胺类Pb^(2+)荧光探针N,N-双香草醛基-1,6,7,12-四氯-3,4:9,10-苝二酰亚胺(PDI-VBD)。通过质谱、核磁等检测手段对探针分子PDI-VBD的结构进行表征,利用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱法探究了探针PDI-VBD对Pb^(2+)的荧光识别性能。光谱分析研究结果显示,在NMP/H2O溶液体系中,探针分子PDI-VBD对Pb^(2+)显示出较强的选择性识别能力和较高的灵敏度,即苝酰亚胺衍生物PDI-VBD自身的荧光较弱,但与Pb^(2+)结合之后,生成了具有较强荧光的配位化合物。金属离子共存实验证明此荧光探针对Pb^(2+)选择性高,且不受其他金属离子干扰。结果表明,香草醛取代的苝酰亚胺衍生物PDI-VBD是一种新型Pb^(2+)荧光探针,选择性好、灵敏度高,可用于实际水样、食品及环境中重金属Pb^(2+)的检测。

重金属Pb^(2+)对早熟禾种子萌发的影响

[目的]探究重金属铅对早熟禾种子萌发的影响。[方法]用不同浓度Pb^(2+)(20、40、60、80 mg/L)处理早熟禾种子,测定Pb2+对早熟禾种子萌发、叶绿素以及生根等指标的影响。[结果]随着Pb2+浓度的增加,草籽的萌发率、发芽指数降低,但降低趋势不明显。逐日萌发率在第3天出现高峰,早熟禾的根茎长度呈下降趋势。叶绿素a、叶绿素b含量降低明显,类胡萝卜素含量在Pb^(2+)浓度80 mg/L时增加。[结论]早熟禾种子的萌发率在Pb^(2+)浓度20~80 mg/L范围内受影响较小,而叶绿素含量、类胡萝卜素含量以及幼苗根茎的生长受到一定的抑制。

姜黄素修饰CNC传感器与水凝胶制备及其检测和去除Pb^(2+)的研究

本研究利用EDC/NHS耦合法将姜黄素(Cur)接枝于羧基化纤维素纳米晶体(CCNC),制备纳米纤维素接枝姜黄素(CCNC-Cur)传感器和CCNC-Cur复合海藻酸钠(CCNC-Cur-SA)水凝胶吸附剂,用于检测和去除Pb^(2+)。结果表明,CCNC-Cur传感器可特异性吸附Pb2+,利用Image J软件对传感器的颜色深度进行数字化处理后,得到Pb^(2+)的检出限为6.25 mg/L;在静态吸附实验的优化条件下(吸附时间105 min、pH值=5、吸附剂用量0.08 g),CCNC-Cur-SA水凝胶对Pb2+的吸附量达98.3 mg/g。

无机-有机复合材料沸石@聚丙烯酰胺的制备及对Pb^(2+)的吸附研究

重金属污染会引起严峻的环境问题。因此,必须对重金属离子进行测定,但由于重金属离子的含量低并受基体效应影响,检测前需要先将其分离富集。利用一锅法制备沸石@聚丙烯酰胺复合材料,将其作为分离富集材料,结合火焰原子吸收光谱仪,研究对Pb^(2+)的吸附性能。为了得到最佳的吸附性能,对制备条件中的沸石用量进行了优化,并对优化后的复合材料进行了扫描电镜、热重分析和比表面积表征。利用单一变量法,对固相萃取条件中的溶液pH值和振荡时间进行了优化。研究了复合材料在吸附Pb^(2+)过程中的动力学模型、等温线模型和热力学参数。结果表明:在沸石用量为333 mg/g,溶液pH值为5和振荡时间为80 min时,复合材料的吸附效率最佳;沸石@聚丙烯酰胺复合材料吸附Pb^(2+)的过程符合二级动力学和Freundlich模型,且在298.15 K时,热力学参数ΔH=15614.18 J/mol、ΔS=65.2 J/(mol·K)、ΔG=-1878.059 J/mol,是一个吸热且熵增的自发过程;此外,复合材料经过连续三次吸附和解吸实验,对Pb^(2+)的吸附量基本不变,且解吸率保持在89.7%以上,说明沸石@聚丙烯酰胺复合材料具有较好的再生性能。

锌有机骨架材料的合成及对水中Pb^(2+)的萃取性能研究

采用溶剂热法,利用5,11,17,23-四叔丁基-25,26,27,28-四羧基杯[4]芳烃、2,2′-联吡啶和六水合硝酸锌反应制备了一种锌的有机骨架材料(Zn-MOF),并对这种材料从溶液pH值、时间以及Pb^(2+)的初始浓度方面研究了其对Pb^(2+)萃取性能的影响。结果表明,在pH值为4~7范围内,Zn-MOF对Pb^(2+)的萃取效率均能达到99%。且能在20 min内对Pb^(2+)萃取达到平衡。随着Pb^(2+)初始浓度增大,Zn-MOF对Pb^(2+)的萃取容量增大,最大萃取量为243.57 mg·g^(-1)。同时,Zn-MOF对Pb^(2+)的萃取符合Langmuir等温模型和准二级动力学模型。

活性炭的改性及对Pb^(2+)的动力学吸附研究

论文以活性炭为主体吸附剂,进行氯化铁改性,制备出氯化铁改性活性炭吸附剂,并通过FT-IR、SEM、比表面积和孔体积进行表征。实验进一步探究改性活性炭对Pb^(2+)的吸附能力,结果表明,当吸附时间为300min,吸附剂投加量为0.4 g,pH为6时,吸附效果最佳。在此吸附条件下,改性活性炭对Pb^(2+)的去除率达到91.2%。对改性活性炭吸附Pb^(2+)进行动力学吸附研究,结果表明二级速率方程能够更好地描述其动力学吸附过程,吸附的机理可归结为氯化铁改性导致活性炭孔道结构中酸性官能团增加,使得金属阳离子与官能团上的H之间产生离子交换作用,有利于吸附的进行,这一实验结果为后期循环吸附研究提供了新依据。

一步热解法制备Cu/Fe双金属生物炭复合材料及其高效吸附Pb^(2+)性能

使用一步热解法制备了Cu/Fe双金属生物炭复合材料(BC@Cu/Fe-X,X=3、5、10)和Fe生物炭复合材料(BC@Fe)。考察了Cu掺杂量对BC@Cu/Fe-X吸附Pb^(2+)的影响,确定最佳掺杂比例。结果显示BC@Cu/Fe-5吸附Pb^(2+)性能最好。考察了吸附时间、Pb^(2+)浓度、p H、背景离子、空气中老化等实验条件对BC@Cu/Fe-5吸附Pb^(2+)的影响。通过动力学、热力学数据拟合分析了BC@Cu/Fe-5吸附Pb^(2+)的行为,利用X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等表征手段解析了BC@Cu/Fe-5吸附Pb^(2+)前后特征峰变化。BC@Cu/Fe-5吸附Pb^(2+)的机理如下:大约42%的Pb^(2+)被还原为Pb^(0),33%的Pb^(2+)形成Pb O/Pb(OH)2,25%的Pb^(2+)与O—H、C—O、C=O、COO、Fe—O等官能团形成配合物。Cu掺杂可以提高Fe还原Pb^(2+)的能力。

ZnAl-LDH/Al(OH)_(3)复合材料的制备及其对废水中Pb^(2+)的去除性能

利用共沉淀法,以Zn(NO_(3))_(2)和Al(NO_(3))_(3)为原料成功制备了锌铝复合材料ZnAl-LDH/Al(OH)_(3)(标记为ZAL/AH),采用SEM表征了ZAL/AH的形貌,利用FTIR、XPS和XRD分析了样品的结构及组成。结果表明,所制备的ZAL/AH为片状结构,相组成受投料比的影响。其中,ZAL/AH-1具有高的比表面积,达到82.7 m^(2)·g^(-1)。同时,利用所制备的复合材料ZAL/AH对水中的Pb^(2+)离子进行了吸附实验,ZAL/AH-1对Pb^(2+)的去除率能够达到95%。对吸附结果进行了吸附动力学、Freundlich和Langmuir模型拟合,Langmuir拟合计算得到的最大吸附量为143.3 mg·g^(-1)。

应用液质联用代谢组学技术探究Pb^(2+)胁迫对大麦籽粒中差异代谢物及关键通路的影响

为评估铅(Pb^(2+))污染对大麦籽粒的影响。该研究应用液相色谱-质谱联用(LC-MS)代谢组学技术,结合主成分分析(PCA)、偏最小二乘-判别分析(PLS-DA)等多元统计学方法,在正、负离子模式中,将Pb^(2+)胁迫大麦籽粒(GS1600)与对照组(GSCK)中共筛选出50种差异代谢物。研究发现:Pb^(2+)胁迫对大麦中的脂质和类脂分子、有机酸及衍生物、有机氧化合物、有机杂环化合物含量变化影响显著。并通过KEGG功能通路富集分析,筛选出16条代谢通路,其中4条代谢通路(柠檬酸循环、谷胱甘肽代谢、糖氧化物和二羧酸代谢、苯丙烷代谢)为命中差异代谢物的关键代谢通路。结果表明,大麦受到胁迫后,Pb^(2+)通过影响氨基酸代谢、碳水化合物代谢、辅因子和维生素的代谢以及其他次生代谢产物的生物合成对大麦中脂质和类脂分子、苯环型化合物及有机氧化合物等代谢物产生显著影响。说明Pb^(2+)胁迫会对大麦籽粒的营养价值和风味品质造成一定的影响。

磁性生物炭对水中Pb^(2+)的吸附

通过浸渍热解法,以硫酸铁为磁性前驱体制备磁性生物炭。利用FTIR、BET和振动样品磁强计分析磁性生物炭的官能团、比表面积和磁性等。基于Plackett-Burman实验、响应面法优化实验、吸附动力学实验、吸附等温线实验和吸附-解吸实验,研究磁性生物炭对Pb^(2+)的吸附性能。实验结果表明:磁改性可以有效提高生物炭比表面积至230.73 m^(2)/g,对应比饱和磁化强度可达16.02 emu/g;磁性生物炭具有羟基、羧基、醚键等官能团和一定芳香结构;吸附过程存在孔填充、静电吸附、离子交换、络合和阳离子-π吸附作用,且以化学吸附为主,符合准二级动力学方程;Langmuir和Freundlich等温吸附模型均有较好适用性;在酸性条件下磁性生物炭具有较高解吸率;在初始Pb^(2+)质量浓度为117.0 mg/L、磁性生物炭投加量为5.6 g/L、吸附时间为11.9 min的最佳吸附条件下,Pb^(2+)去除率可达91.88%。

室温下方钠石的制备、表征及其对Pb^(2+)的吸附性能

通过改变凝胶液n(Al_(2)O_(3))/n(SiO_(2))比水热法室温制备了一系列方钠石,对合成样品进行表征,并与高温(90℃)制备的方钠石进行比较,考察了其对溶液中Pb^(2+)的吸附性能。结果表明,室温合成会导致Na_(2)OSiO_(2)-Al_(2)O_(3)-H_(2)O四元体系中形成方钠石的相区变宽,提高凝胶液n(Al_(2)O_(3))/n(SiO_(2))有利于晶粒细化,为降低体系的表面能团聚成较大的颗粒。高温制备的方钠石表现为微孔结构,而室温下制备的样品具有微-中孔结构,其比表面积和孔容显著增加,对Pb^(2+)有显著的去除效果。吸附时间为180 min,高温制备样品的Pb^(2+)吸附量为102 mg·g^(-1);凝胶液n(Al_(2)O_(3))/n(SiO_(2))为0.43、0.55、0.68和0.84,室温下制备得到的方钠石Pb^(2+)吸附量分别为124 mg·g^(-1)、130 mg·g^(-1)、140 mg·g^(-1)和155 mg·g^(-1)。所合成的方钠石均可以很好地用Langmuir等温模型拟合,属于单分子层吸附;准二级动力学模型能较好地描述沸石对Pb^(2+)的吸附行为。