Cu2+在高岭土土柱中运移时的吸附特性研究

通过土柱实验对比,研究了Cu~(2+)在高岭土中单一离子运移、两种离子同时运移、两种离子顺序运移时Cu~(2+)的吸附特性,并与Batch试验的结果进行对比分析,结果表明,在初始浓度、pH相同的条件下,各土柱深度土样对Cu~(2+)的吸附量均比Batch试验小;运移试验中Cu~(2+)的单层饱和吸附量Q会随着土层深度的增大而逐渐减小;竞争运移会使高岭土对Cu~(2+)的吸附量减少;先用Pb2+后用Cu~(2+)进行顺序运移时,Cu~(2+)的吸附量显著减少,顺序运移同时运移单一离子运移.综合分析不同情况下运移时的Cu~(2+)在高岭土中吸附特性.     

双功能抑制剂SK10对Cu~(2+)存在下Aβ聚集的抑制和解聚作用

由于β-淀粉样蛋白(amyloidβ-protein,Aβ)的聚集是阿尔茨海默症(Alzheimer’s disease,AD)发病机制中的关键过程,而金属离子Cu~(2+)存在下的Aβ的聚集速率加快,且Cu~(2+)本身会促进活性氧(ROS)的产生,增加神经毒性,因此开发既能螯合Cu~(2+)又能抑制Aβ聚集的双功能抑制剂非常重要.本文将金属螯合三肽(SSH)和Aβ聚集七肽抑制剂相组合,设计合成了新的双功能Aβ聚集十肽抑制剂SSHLVFFARK-通过硫代黄素T(ThT)荧光实验、聚集动力学实验、原子力显微镜检测(AFM)、等温滴定量热和MTT细胞毒性测定等研究了SK10对Cu~(2+)存在下Aβ聚集的抑制和解聚作用以及细胞毒性的抑制作用.实验结果表明:SK10不仅可以抑制Cu~(2+)存在下的Aβ40聚集(ThT荧光强度降低了60%),随着SK10浓度的提高使Aβ40纤维逐渐减少,还能降低Cu~(2+)存在下Aβ40聚集产生的细胞毒性,使细胞活性恢复至90%以上;同样,SK10对Cu~(2+)存在下的Aβ42聚集也有抑制作用.由于SK10对Cu~(2+)具有较强的特异性亲和力,能够螯合复合物中的Cu~(2+),因此能抑制由Cu~(2+)催化产生的活性氧(ROS)对细胞的毒性.进一步研究表明SK10还可解聚形成的聚集体,使已形成的聚集体消失,缓解其产生的细胞毒性,使细胞活性提高到90%.以上研究结果不但体现了SK10的药用潜力,也为今后设计和开发金属螯合Aβ聚集双功能抑制剂提供了思路.     

ZnS:Cu~(2+)(1%)Cd~(2+)(x%)量子点的制备及光学性质研究

利用水热法制备纤锌矿结构Zn0. 99-xCu0. 01CdxS量子点.实验结果表明:Cu~(2+)和Cd~(2+)均取代了Zn2+的位置掺入到Zn S的晶格中,且其尺寸约为(4. 0±1. 0) nm. Zn S:Cu~(2+)(1%) Cd~(2+)(x%)量子点光学性质研究表明,量子点具有来自于Cu~(2+)离子3d轨道以及深能级Cd~(2+)空位的跃迁发射峰,且随着Cd~(2+)离子掺杂浓度的增加其发光强度降低.这可能因为随着Cd~(2+)掺杂浓度的增加,缺陷中心增加,非辐射复合过程增加,致使发射峰强度降低.     

Fe6+对土壤中Cu2+浓度动态变化的影响

为了探究高铁酸钾(Fe~(6+))对于Cu~(2+)在土壤垂直方向上迁移时浓度的影响,采用土柱实验,通过加入薄层示踪剂(Cu~(2+)、Fe~(6+)),以研究Cu~(2+)溶液在下渗过程中浓度的变化,以及Fe~(6+)对其下渗过程中浓度变化的影响;同时探求高铁酸钾(Fe~(6+))对铜污染土壤进行修复时的最佳使用量和最佳作用时间。实验结果表明,Fe~(6+)十分显著地提高了土壤对于Cu~(2+)的吸附作用,有效地控制了Cu~(2+)在土壤中的向下迁移,Fe~(6+)作用于铜污染土壤的最佳使用浓度为100 mg/L,最佳作用时间为5 h。     

蒙脱石层间阳离子交换的分子模拟

蒙脱石是地表最为常见的一种粘土矿物,层间阳离子交换是蒙脱石矿物的基本属性之一,并因此而成为被广泛应用的矿物材料.通过研究钠基蒙脱石(两层水状态)的阳离子交换特征,在分子层次上探究了K~+,Mg~(2+),Ca~(2+),Ba~(2+)从环境溶液进入蒙脱石层间并与Na~+离子的交换行为.模拟结果显示不同离子交换量顺序为:Ba~(2+)Ca~(2+)K+Mg~(2+),即水化能力弱的阳离子更容易和层间Na+离子发生交换;离子的水化能力还与其在蒙脱石层间的空间分布密切相关,水化能力最强的Mg~(2+)离子远离蒙脱石表面而倾向于出现在层间区域的中间,Ca~(2+)与Ba~(2+)离子则部分出现在结构层表面四面体取代位置;K~+离子的分布具有特殊性,被紧缚在硅氧烷六元环中央空穴处.阳离子进入蒙脱石层间是自由能下降的过程,进入层间的阳离子活动性远低于孔隙流体中的离子,其中Ba~(2+)离子的自扩散系数最低.本文在原子层次上揭示的蒙脱石阳离子交换动力学过程有助于加深对粘土矿物-流体相互作用机制的理解.     

黑土对Cu~(2+)的吸附作用及其影响因素

采用批量平衡法研究了东北地区典型黑土对重金属Cu~(2+)的吸附热力学特征,以及离子强度、温度和DOM对黑土吸附Cu~(2+)的影响.结果表明:Freundlich模型能够较好地描述一般条件及其不同影响因素下黑土对Cu~(2+)的热力学吸附过程(R0.985,P0.01).离子强度的增加抑制了Cu~(2+)在黑土上的吸附,不同离子强度作用下黑土对Cu~(2+)的吸附能力顺序为:0.001 mol/L0.01 mol/L0.1 mol/L.温度的增加促进了Cu~(2+)在黑土上的吸附,不同温度作用下黑土对Cu~(2+)的吸附能力顺序为:35℃25℃15℃.浓度范围在0~400 mg/L的DOM能够抑制黑土对Cu~(2+)的吸附,且抑制作用随着DOM浓度的增加而增大.Cu~(2+)在黑土上的吸附量随着p H值的增加而增加,DOM的抑制作用随着p H值的增加而增大.     

疏水性离子液体对含Cu~(2+)废水萃取性能的研究

制备了1-烷基3-甲基咪唑六氟磷酸盐[C_nMIm]PF_6(n=2,4,6)离子液体,以Cu~(2+)为对象,采用紫外光谱分析为检测方法,研究了不同离子液体对重金属离子的萃取性能,研究了螫合剂、萃取平衡时间、溶液pH、离子液体侧链长度、助溶剂以及离子液体用量等因素对萃取重金属的影响.结果表明,螯合剂对离子液体萃取重金属能力影响很大.当体系中未加入螯合剂时,离子液体对Cu~(2+)的萃取率仅为2%左右;而随着螯合剂双硫腙的加入,其萃取效率均达91%以上.3种离子液体中,以[C_6MIm]PF_6的萃取效率最好.同时离子液体在萃取重金属离子过程中,表现出很强的pH摆动效应,当pH2时,Cu~(2+)的萃取率均小于2%,而当pH8时,Cu~(2+)的萃取率均高于90%.利用这一摆动效应,可将Cu~(2+)从废水中分离出来.     

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。     

Cu~(2+)、Zn~(2+)对三疣梭子蟹幼蟹的急性毒性

以三疣梭子蟹幼蟹(体质量为:15.3±1.2 g)为实验动物,采用静水体外暴露法,开展了两种常见重金属离子(Cu~(2+)、Zn~(2+))的急性毒性和加和等毒性强度联合毒性实验。结果表明:(1)Cu~(2+)、Zn~(2+)对三疣梭子蟹幼蟹的96 h半致死质量浓度分别为3.934 mg/L和3.901 mg/L;三疣梭子蟹幼蟹对Cu~(2+)、Zn~(2+)的96 h安全质量浓度分别为0.039 34 mg/L和0.039 01 mg/L,表明两种重金属对梭子蟹幼蟹的毒性相近;(2)Cu~(2+)、Zn~(2+)离子在加和等毒性强度下对三疣梭子蟹幼蟹96 h联合毒性与其浓度配比相关,低毒性强度的Cu~(2+)对Zn~(2+)具有拮抗作用,低毒性强度的Zn~(2+)对Cu~(2+)具有协同作用,当Cu~(2+)、Zn~(2+)毒性强度相当时表现为相互独立作用。     

胶质芽孢杆菌对重金属离子Pb~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)和Cr~(3+)的吸附与解吸特征

采用微生物絮凝方法高效净化重金属废水并回收重金属离子以便循环利用的研究正受到业界的广泛关注.本文研究胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)K02菌株制得的微生物吸附剂对重金属离子Pb~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)和Cr~(3+)的吸附与解吸作用.采用原子吸收法测定不同处理条件下各重金属离子的浓度,发现该吸附剂对单一金属离子的吸附可在2 h内达到平衡,10 min即可达到吸附平衡时吸附量的60%;对5种金属离子的吸附率均随吸附剂用量增加而呈现不同程度的升高趋势;对Zn~(2+)的吸附率在p H值4~7的范围内均较高,但对Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)和Cr~(3+)的吸附率受酸性影响较大;设置的起始离子浓度会显著影响吸附率.在对混合金属离子的吸附中,该吸附剂能同时吸附上述5种金属离子,并显示出对Pb~(2+)较强的选择性,吸附率能达到90%以上.采用草酸、草酸铵、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)和硝酸钠对吸附后的吸附剂进行解吸,发现草酸对Cu~(2+)解吸效果最好,解吸率能达到42.238%;EDTA-2Na对Pb~(2+)解吸率能达到64%以上.试验结果为该菌在处理重金属污染废水中的实际应用提供了基础资料.     

绿色碳点的制备及对Cu~(2+)离子选择性淬灭的机制研究

以可食用的小茴香和大蒜为碳源,采用水热法一步合成了绿色荧光碳点(CDs).通过测量加入不同金属离子和不同浓度Cu~(2+)离子后CDs的荧光光谱,发现该CDs对Cu~(2+)离子具有较高的选择性和灵敏度,最低检出限为2.67μmol·L~(-1).对加入Cu~(2+)离子前后的紫外可见吸收光谱、荧光寿命以及X射线光电子能谱进行表征,得出加入Cu~(2+)离子后荧光淬灭的机制是电子转移引起的动态淬灭.     

Cu2+对UV-nTiO2光催化降解抗生素的影响研究

Cu~(2+)是环境中常见二价金属离子,但其对光催化降解抗生素废水的影响有待探明。为此,构建UV-nTiO_2体系并探究Cu~(2+)共存下三类抗生素(磺胺类抗生素、氯霉素类抗生素及四环素类抗生素)的光催化降解特性。结果表明,Cu~(2+)可显著影响抗生素光催化降解且呈"低浓度促进,高浓度抑制"效应。当Cu~(2+)浓度介于0.001～0.03mol/L时,抗生素降解半衰期(T_(0.5))可降低15%～90%;当浓度介于0.01～0.1mol/L时,T_(0.5)可增大1.5～4倍。结果也表明,Cu~(2+)浓度和T_(0.5)之间的关系可通过正弦函数进行表征(R~20.905),且Cu~(2+)对抗生素光催化降解效率的影响和抗生素的结构特征显著相关(P 0.05)。     

应用重晶石烧制水泥增产节能技术

该技术是综合利用了多种微量组份在水泥熟料烧成中的作用,即利用Be~(2+)、Zn~(2+)、F~-、S~(2-)等微量组份,有效地调节高温熔体特性,降低其熔点和粘度,改善立窑通风;利用劣质煤高硫、低熔点、燃烧慢的特点,控制煤的燃烧速度,稳定立窑底火使其处于最佳状态;利用Ba~(2+)离子调节熟料高温熔体的膨胀系统,改善熟料的易碎性、易磨性;利用Ba~(2+)、Zn~(2+)、F~-、S~(2-)等离子对水泥矿物选择性固溶和活化作用,使C_2 S、C_3S、C_3A等矿物得到活化,提高水泥强度.通过上述作用综合治理立窑煅烧,克服了立窑粘边、架窑等弊病,改善操作条件,达到增产、节煤、节电和稳定产品质量的综合效果,并为劣质煤的充分利用开拓了新的技术途径,具有广泛的推广应用价值.     

Cu2+和Zn2+对模拟胃液中NDMA形成的影响

【目的】在模拟胃液条件下研究重金属Cu~(2+)和Zn~(2+)对内源致癌性N-二甲基亚硝胺(NDMA)形成的影响,并进一步探讨其作用机理。【方法】分别用气相色谱-质谱联用法(GC-MS)和离子色谱法(IC)来测定NDMA、二甲胺(DMA)和亚硝酸根(NO_2~-)含量。【结果】在模拟胃液条件下,Cu~(2+)和Zn~(2+)浓度高于50mg/L时,可以促进NDMA的形成,且当浓度由50mg/L增大到200mg/L时,Cu~(2+)促进率由1.16%增大到94.56%,Zn~(2+)促进率由21.32%增大到45.86%。在重金属浓度为符合或接近符合水质基准值1.0mg/L时,Cu~(2+)和Zn~(2+)对NDMA的形成也分别有16.88%和13.42%的促进率;而当重金属浓度为10mg/L时,两种离子却均抑制NDMA的形成。机理研究表明Cu~(2+)、Zn~(2+)促进NDMA的形成主要是由于其与DMA发生相互作用,进而导致NDMA形成。【结论】高浓度的Cu~(2+)和Zn~(2+)通过与DMA相互作用,形成活性中间体从而促进NDMA的生成。     

HCO_3~-与Ba~(2+)反应形成Ba(HCO_3)_2吗?

鉴于CaCO_3能与CO_2及水反应生成澄清的Ca(HCO_3)_2溶液,化学方程式为: CaCO_3+CO_2+H_2O==Ca(HCO_3)_2有些参考书和一些师生就认为:Ba~(2+)与HCO_3~-能形成类似Ca(HCO_3)_2的Ba(HCO_3)_2溶液,因而可用BaCl_2溶液鉴别CO_3~2离子和HCO_3~-离子(分别生成BaCO_3沉淀和Ba(HCO_3)_2溶液。但是HCO_3~-与Ba~(2+)能形成Ba(HCO_3)_2吗?本文分别从实验上和理论计算上进行探讨。     

重金属对气孔保卫细胞功能和活性的影响

为深入了解重金属的毒性作用,我们选用蚕豆气孔保卫细胞系统检测了Al ~(3+)、Cr~(6+)、Cu~(2+)、Hg~(2+)及电镀废水对气孔开度和细胞活性的影响,发现0.05mg/L的Al ~(3+)、Cr~(6+)、Cu~(2+)、Hg~(2+)作用于蚕豆表皮,可降低叶面气孔开度;抗坏血酸或LaCl_3能阻止金属离子诱发的气孔关闭,说明活性氧和钙离子参与了金属离子诱导的气孔关闭;当金属离子浓度提高至0.5~5mg/L时,气孔保卫细胞活性降低,随着浓度增大,金属离子对细胞的毒性增高。用电镀废水处理同样导致气孔开度减小,细胞活性降低。上述结果表明,环境金属离子含量达到一定值后会对植物细胞的功能产生影响,浓度提高时细胞活性受损,即使单一离子含量达到国家颁布的废水排放标准,也可能直接影响气孔开度,进而干扰植物生理,而高浓度金属离子引发的植物细胞活性丧失,对植物的危害将更为严重。     

碳纳米管负载离子液体对铜离子吸附研究

采用浸渍法将手性离子液体1-乙基-3-甲基咪唑L-酒石酸盐(EMIML-Tar)负载到羧基化多壁碳纳米管(CNTs)上,对水溶液中Cu~(2+)进行吸附,考察了离子液体加入量、EMIML-Tar/CNTs吸附剂用量、Cu~(2+)初始浓度、pH、吸附温度、吸附时间对吸附性能的影响。结果表明,负载离子液体后能显著提高多壁碳纳米管对Cu~(2+)的吸附能力,当Cu~(2+)初始浓度为20 mg/L,吸附剂用量为25 mg,溶液pH为6.0,吸附温度为298 K,吸附时间为30 min时,EMIML-Tar/CNTs吸附剂对Cu~(2+)去除率达96%,吸附量为19.19 mg/g。应用2种动力学模型对吸附过程进行拟合,结果表明吸附过程可以很好地用准一级动力学方程描述。     

铜对草鱼生长及肾脏中免疫相关基因表达的影响

为了探讨水体重金属铜对草鱼(Ctenopharyngodon idellus)的生长和免疫的毒性作用,分别将草鱼在不同质量浓度的Cu~(2+)溶液中暴露30、60和90 d,检测了草鱼的均重和增重率的变化,以及草鱼肾脏中6种免疫相关基因表达的变化.结果表明:与对照组相比,各质量浓度Cu~(2+)暴露均使草鱼在30、60和90 d后的均体质和增体质率下降;0.40和0.60 mg·L~(-1)质量浓度Cu~(2+)暴露60和90 d后,IL-1β,CCL4和TNF-α基因在草鱼肾脏中的表达量均极显著升高(P0.01),而IFN-γ和IgM基因在草鱼肾脏中的表达量均显著或极显著下降(P0.05或P0.01);Cu~(2+)暴露30、60和90 d后,草鱼肾脏中MT基因表达量均随着Cu~(2+)质量浓度的增加先升高后下降,在Cu~(2+)质量浓度为0.10 mg/L时达到最大值.综上,高质量浓度和长时间的Cu~(2+)暴露阻碍了草鱼的生长,引起了草鱼肾脏细胞的炎症反应,降低了草鱼的免疫功能.     

mSiO_2-IDA对Cu~(2+)、Cd~(2+)金属离子的吸附

在介孔二氧化硅(mSiO_2)的表面接枝了亚氨基二乙酸官能团(IDA)合成了mSiO_2-IDA吸附剂,研究了mSiO_2-IDA对Cu~(2+)、Cd~(2+)两种金属离子的吸附效果。通过元素分析仪(EA)、傅里叶红外型光谱仪(FT-IR)等表征手段表明IDA成功地接枝到mSiO_2的表面,考察了溶液的pH、初始浓度和吸附时间对吸附Cu~(2+)、Cd~(2+)的影响。结果显示,当pH=5,t=30min时,2g/L mSiO_2-IDA对溶液中的Cu~(2+)、Cd~(2+)去除率分别达到97.9%和92.1%。通过吸附动力学数据可知,拟二级动力学方程能更好地描述mSiO_2-IDA对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附过程,它属于Langmuir等温吸附模型;多功能光电子能谱仪(XPS)研究显示mSiO_2-IDA对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附机制并不相同。     

水泥固化重金属污染土的强度及环境特性：试验及数值模拟

为了探究碳化作用下水泥固化/稳定化重金属污染土的强度、环境特性,开展碳化作用下水泥固化污染土在重金属种类、重金属含量、水泥掺量、含水率、养护龄期等条件下的强度试验;并用固化土作地基加固桩,通过COMSOL软件模拟桩体在运营期间Zn~(2+)、Cu~(2+)、Pb~(2+)的对流-弥散过程。强度试验表明,Pb~(2+)影响较小,而Cu~(2+)和Zn~(2+)延长了水泥水化、初凝和终凝时间,并显著降低强度。重金属含量的减少和水泥掺量的增大,提高了固化污染土的强度。在早期碳化作用中,形成的碳酸盐沉淀具有骨架作用,提高了固化土的强度;后期沉淀附着在水泥水化产物表面,阻碍碳化反应发生,固化土强度降低。模拟结果表明,前期运移速率Pb~(2+)Zn~(2+)Cu~(2+),后期Cu~(2+)Zn~(2+)Pb~(2+)。复合桩体材料使地下水体中污染物浓度显著降低。