南方酸性红壤区5种典型土地利用土壤Pb、Cu的吸附解吸特征

研究了南方酸性红壤5种典型土地(马尾松、杉木、竹林、茶园、稻田)利用的土壤对Cu、Pb的吸附-解吸特性。结果表明,(1)在Pb~(2+)、Cu~(2+)最大初始浓度(100 mg·L~(-1))条件下,Pb、Cu的吸附量表现为稻田(2 254.35、1 254.63 mg·kg~(-1))﹥杉木林(2 237.33、732.81 mg·kg~(-1))﹥马尾松林(2 010.66、581.94 mg·kg~(-1))﹥竹林(1 730.47、470.56 mg·kg~(-1))﹥茶园(1 574.01、322.69 mg·kg~(-1)),这与土壤中有机质和阳离子交换量(Cation exchange copaeifg,CEC)大小顺序一致。(2)Cu和Pb的吸附等温线用Langmuir和Freundlich方程拟合的相关性达到显著水平(P0.05)。土壤对Pb的吸附强度(1/n)表现为稻田(0.711 7)杉木林(0.695 3)马尾松林(0.647 9)竹林(0.533 4)茶园(0.462 5),对Cu的吸附强度(1/n)表现为稻田(1.061 7)马尾松林(0.839 6)杉木林(0.537)竹林(0.517 7)茶园(0.421 7)。(3)在实验最大吸附量条件下,马尾松、杉木、竹林、茶园、稻田土壤Pb的解吸率分别为4.85%、2.72%、6.07%、5.47%、1.45%,Cu的解吸率分别为27.31%、25.95%、35.09%、52.82%、14.89%,Cu的解吸率远大于Pb的。(4)当Pb~(2+)、Cu~2共存时,Pb的竞争能力大于Cu的,不同土壤Pb和Cu的竞争作用表现为稻田﹥杉木林﹥马尾松林﹥竹林﹥茶园。茶园土壤Cu的解吸率较大,外源Cu易被茶树吸收,影响岩茶品质;且研究区内降雨量大且集中,Cu~(2+)随径流向区域内水体流失的风险较大。     

重金属污染对花生和大豆种子萌发和幼苗生长的影响

为了探究油料作物花生(Arachis hypogaea)和大豆(Glycine max)在重金属铅(Pb~(2+))、镉(Cd~(2+))、铜(Cu~(2+))和铬(Cr~(6+))污染耕地综合利用上的可能性,采用水培试验研究了不同浓度重金属Pb~(2+)(0、5、10、20、50 mg·L~(-1)和80 mg·L~(-1))、Cd~(2+)(0、0.5、1、5、10 mg·L~(-1)和20 mg·L~(-1))、Cr~(6+)(0、3、5、8、12 mg·L~(-1)和14 mg·L~(-1))和Cu~(2+)(0、50、100、150、300 mg·L~(-1)和600 mg·L~(-1))对花生和大豆种子萌发和幼苗生长的影响.结果表明:在试验浓度范围内,大豆种子的萌发率显著高于花生种子(P0.05),当Cd~(2+)≤10 mg·L~(-1)、Cu~(2+)为150 mg·L~(-1)或Cr~(6+)为14 mg·L~(-1)时,大豆的根长和芽长抑制率均显著高于花生(P0.05),说明这几类重金属污染土壤更适合种植花生.而在试验浓度范围内,当Pb~(2+)≥50 mg·L~(-1)、Cu~(2+)为600 mg·L~(-1)或Cr~(6+)为5 mg·L~(-1)时,花生的根长和芽长抑制率均显著高于大豆(P0.05),说明这几类重金属污染土壤更适合种植大豆.     

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.     

多组分重金属复合体系在高岭土中的吸附差异

重金属环境污染问题日趋严重。针对利用黏土矿物高岭土治理多组分重金属环境污染的问题,本文研究了三种重金属离子镉(Cd~(2+))、铅(Pb~(2+))和铜(Cu~(2+))在土壤中广泛存在的高岭土于不同理化条件下(包括吸附时间、pH值、离子强度、重金属离子初始浓度)的吸附行为特性,以及两相与三相多组分重金属之间的竞争吸附行为。研究结果表明:在恒温条件下吸附达平衡后,高岭土对Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+)的吸附率均大于70%;当反应体系pH7.0时,高岭土对这三种离子的吸附率可达90%以上;而当离子强度大于0.05 mol/L时,吸附率降低近一半。在复合体系中,不同重金属离子在高岭土表面的竞争吸附作用使高岭土对各重金属离子的吸附量小于单一组分,其中,高岭土对三种重金属离子的吸附能力大小为Cu~(2+)Cd~(2+)Pb~(2+)。研究结果表明,高岭土对Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+)都具有良好的吸附能力,其吸附量受pH值、离子强度和竞争吸附作用的影响较大。     

磷酸改性稻秆和稻叶对Pb2+的静态吸附研究

本研究以农业废弃物稻秆和稻叶为原料,以尿素为催化剂,采用一步法制备了磷酸改性的稻秆和稻叶生物吸附剂,并利用SEM、EDS和Zeta电势等手段对改性前后的稻秆和稻叶进行表征。结果表明,磷酸基团被成功地修饰在稻秆和稻叶表面。在静态实验条件下,探究了磷酸改性稻秆和稻叶对Pb~(2+)初始浓度、吸附时间、酸度及双组份体系中Cd~(2+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)、Ca~(2+)等干扰共存离子及其初始浓度对Pb~(2+)吸附的影响。结果表明,改性后的稻秆和稻叶对Pb~(2+)的吸附量分别提高了3.6倍和4.5倍,对Pb~(2+)的吸附可在30 min达到平衡,吸附最佳适用pH范围均在4.0-5.5,共存离子实验结果表明,Cd~(2+)、Zn~(2+)和Cu~(2+)对铅离子吸附的干扰不大,Ca~(2+)的干扰较小,改性吸附剂可望用于含铅废水的处理中。     

羟基磷灰石的制备及对Pb~(2+)的选择性吸附

为了提高对Pb~(2+)的吸附选择性及吸附量,采用共沉淀法,以CaCl_2和(NH_4)_2HPO_4为原料、葡萄糖碱性溶液为反应介质,制得羟基磷灰石(Ca_(10)(PO_4)_6(OH)_2,HAP)。采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、纳米粒度仪、物理吸附仪对样品进行表征,并考察HAP对Pb~(2+)的最优吸附条件和在Pb~(2+)和Cd~(2+)混合溶液中HAP对Pb~(2+)的吸附选择性。结果表明:制备的HAP呈细小的颗粒状,粒径均匀分布,平均粒径为220 nm左右,结晶度较差;将HAP样品在600℃马弗炉中煅烧2 h后,样品结晶度变大,但吸附效果远低于未煅烧的样品,因此选择未煅烧的样品作为吸附剂。在HAP用量为0.1 g/L、pH=6、温度为30℃、Pb~(2+)初始质量浓度为140.3 mg/L、饱和吸附时间为60 min的条件下,HAP对Pb~(2+)的吸附量达到1 412 mg/g左右;在Pb~(2+)和Cd~(2+)混合溶液(Pb~(2+)初始质量浓度为70.8 mg/L,Cd~(2+)初始质量浓度为83 mg/L)中,HAP对Pb~(2+)的吸附量是Cd~(2+)吸附量的2.26倍,对Pb~(2+)的选择性系数达到1 961.73。     

黄芪废渣活性炭的制备及其对 Cu2+和Cd2+的吸附特性

以黄芪废渣(AS)为原料,用KOH为活化剂制备黄芪废渣活性炭(ASC)并用于对水溶液中Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附.考察了KOH质量浓度、活化时间、活化温度和浸渍比(活化剂体积(mL):黄芪废渣质量(g))等因素对黄芪废渣活性炭碘吸附值和得率的影响;通过扫描电子显微镜、比表面积测定和X射线衍射等方法对黄芪废渣活性炭进行表征.结果表明,在KOH质量浓度为20%,浸渍比3∶1,温度为600℃,活化炭化时间为80 min时,制备的黄芪废渣活性炭的比表面积为1 519.53 m~2·g~(-1),对重金属离子Cu~(2+)和Cd~(2+)在20℃,pH分别为5.0和6.0时饱和吸附量分别为1.98和1.04 mmol·g~(-1).     

有机质对河流沉积物吸附重金属的影响研究

研究了去除有机质前后河流沉积物(CK、QC)对重金属Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附行为影响.结果表明,沉积物对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附量均随着加入重金属浓度的增加而增加;去除有机质后,河流沉积物对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)的理论最大吸附量较原河流沉积物理论最大吸附量分别降低了36.60%、16.58%和25.52%;沉积物对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附过程适用Langmuir方程和Freundlich方程描述(P0.001);有机质的去除,可导致沉积物对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附率下降;伪二级动力学方程可适合用来描述Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)在沉积物上的吸附过程(P0.01),表明以化学吸附为主.原沉积物CK对重金属离子的吸附能力为Cu~(2+)Zn~(2+)Cd~(2+),去除有机质后沉积物对重金属的吸附能力降低.     

玉米秸秆生物炭对重金属镉、铅的吸附性能

利用玉米秸秆制备生物炭,进行吸附重金属Cd~(2+)和Pb~(2+)试验,分析生物炭吸附重金属的吸附量及吸附效率.试验结果表明:Cd~(2+)的最优吸附条件是pH为5,120 min吸附平衡.Pb~(2+)的最优吸附条件是pH为1,60 min吸附平衡;生物炭对养殖废水中Pb~(2+)和Cd~(2+)具有较好的吸附效果,吸附去除率分别为85%和98%,生物炭对Pb~(2+)的吸附效果明显优于Cd~(2+);Cd~(2+)和Pb~(2+)在秸秆生物炭表面上的吸附过程符合Freundlich等温吸附模型.     

黄芪废渣生物吸附剂的制备及其对Pb~(2+)的吸附

以黄芪废渣为原料,用均苯四甲酸二酐对其进行化学改性,并将其用于模拟废水中Pb~(2+)的吸附.通过傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜等方法对改性黄芪废渣生物吸附剂进行表征.结果表明:改性后黄芪废渣羧基官能团增加,表面粗糙,更有利于对Pb~(2+)的吸附.在pH值为5.0,吸附时间为1h,吸附剂量为10g·L~(-1)的条件下,对浓度为500mg·L~(-1)的Pb~(2+)吸附率为99.53%.改性吸附剂对Pb~(2+)的吸附可以用准二级动力学方程描述,等温吸附符合Langmuir和Freundlich模型,根据Langmuir方程,25℃时最大吸附量为193.1mg·g~(-1),高于黄芪废渣改性前的最大吸附量(58.89mg·g~(-1)).改性后的黄芪废渣生物吸附剂可以再生重复使用5次以上.     

NaOH改性珍珠岩对重金属离子的吸附研究

以珍珠岩为吸附剂,经NaOH溶液改性后,进行Cd~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)的吸附实验,研究吸附剂碱改性对重金属离子的吸附性能.结果表明,碱改性后珍珠岩对Cd~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)的吸附去除率明显高于未改性的珍珠岩.在重金属离子溶液初始质量浓度为100 mg/L时,改性珍珠岩对Cd~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)的吸附率分别为54.15%,96.34%和48.69%;未改性珍珠岩对Cd~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)的吸附率分别为18.41%、29.31%和15.98%.碱改性吸附剂对3种重金属离子的吸附,以对Cu~(2+)的去除最佳,吸附去除容量大小为Cu~(2+)Zn~(2+)Cd~(2+).     

新型氨基二硫代甲酸盐螯合树脂的合成及其吸附性能研究

用新型大孔球状聚氯乙烯为骨架的多乙烯多胺树脂与二硫化碳反应,合成了氨基二硫代甲酸盐螫合树脂,并研究了这类螫合树脂对Au~(3+)、Ag~+、Hg~(2+)、CU~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附性能。结果表明,此类螯合树脂对Au~(3+)、Ag~+,Hg~(2+)的吸附容量较高(Ag~+、Au~(3+)的吸附率分别达98.3％和98.9％),对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附容量较低。对贵金属具有较好的选择性,能分别从Au~(3+)、Cu~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)的混合离子和Ag~+、Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)的混合离子中定量地吸附Au~(3+),Ag~+,而不吸附其它离子,对Au~(3+)的动态吸附率达98.8％。     

铅、镉、铜对4种入侵植物种子萌发及幼苗生长的影响

采用纸皿法以去离子水为对照,研究了不同质量浓度Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+)胁迫对4种入侵植物假酸浆(Nicandra physaloides)、屋根草(Crepis tectorum)、繁穗苋(Amaranthus paniculatus)和长毛月见草(Oenothera villosa)种子萌发及幼苗生长的影响,以为入侵植物在重金属污染土壤治理与修复中的利用提供新思路.结果表明:随着Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+)质量浓度的增大,4种入侵植物种子的发芽率、发芽指数、初生根长度、胚芽长度及幼苗的生物量呈下降趋势.其中,假酸浆种子的发芽率、发芽指数对Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)胁迫不敏感(P0.05);不同重金属胁迫对4种入侵植物幼苗生长指标的抑制作用明显强于种子萌发特性.采用模糊数学隶属函数法对4种入侵植物进行了耐重金属胁迫评价,耐Pb~(2+)的强弱顺序为:假酸浆屋根草长毛月见草繁穗苋;耐Cd~(2+)的强弱顺序为:假酸浆屋根草长毛月见草繁穗苋;耐Cu~(2+)的强弱顺序为:假酸浆屋根草长毛月见草繁穗苋.综合分析假酸浆种子对重金属Pb~(2+),Cd~(2+)和Cu~(2+)的耐性较强,在土壤重金属污染治理中具有较大的应用潜力.     

功能化介孔二氧化硅微球对重金属离子的循环吸附研究

以介孔SiO_2微球作为载体,通过调节APTES的加入量,进行表面氨基功能化修饰,优化寻找氨基(—NH_2)功能化介孔SiO_2微球(NH_2@MSM)的最佳制备条件.结果表明:加入APTES的量为V_(APTES)=1.0 mL(NH_2@MSM_(1.0))时,氨基的修饰量达到最大.以复合材料NH_2@MSM_(1.0)为载体吸附重金属离子(Cd~(2+)、Pb~(2+)、Cu~(2+)),4次循环吸附效率仍分别为84.0%,75.0%,89.0%,表明功能化介孔SiO_2微球是一种良好的循环吸附载体.     

生物炭对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的单一及竞争吸附研究

分别以玉米秸秆、牛粪为原料,在500oC氮气保护的无氧气氛下热解生成玉米秸秆生物炭(BC)和牛粪生物炭(DMBC),分别探讨两种生物炭对水溶液中4种二价重金属离子(Cu~(2+),Pb~(2+),Ni~(2+)和Cd~(2+))的单一吸附效果,并进行4种重金属在生物炭上的竞争吸附实验,探讨金属离子间在生物炭上的相互作用关系。结果显示,两种生物质原料具有不同的元素组成,BC具有较大的比表面积,DMBC的平均孔径更大。在单一吸附过程中,BC对金属的吸附动力学过程具有相似性,而DMBC对不同金属的吸附速率差异较大。4种重金属离子在生物炭上的等温吸附过程可以用Langmuir方程较好地拟合,吸附容量的顺序为:Pb~(2+)Cu~(2+)Cd~(2+)Ni~(2+)。通过金属之间的竞争吸附实验,发现在生物炭上Pb~(2+)的竞争吸附能力最强,Cu~(2+)次之,而Ni~(2+)和Cd~(2+)竞争吸附能力较弱,其吸附过程容易受到其他二价金属离子的抑制。     

以大孔球状聚氯乙烯为骨架的多乙烯多胺树脂的合成及其吸附性能研究

采用新型的大孔球状聚氯乙烯与乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺反应,合成多乙烯多胺树脂,并研究了多乙烯多胺树脂对Au~(3+)、Ag~+、Hg~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)等金属离子的吸附性能。结果表明,多乙烯多胺树脂对Ag~+、Hg~(2+)的吸附容量较高,吸附率也较高,分别达97.1％和98.4％,对Cu~(2+)的吸附容量次之,对Zn~(2+)、Pb~(2+),Cd~(2+)的吸附容量较低。该树脂对Hg~(2+)、Ag~+的吸附选择性较好,对Au~(3+)的动态吸附率达98.2％。因此多乙烯多胺树脂具有一定的应用前景。     

陶粒的FeCl3负载改性及对重金属的吸附行为

为提高多孔陶粒在高重金属离子含量环境中的吸附容量和稳定性,采用焙烧法对多孔陶粒负载改性,研究了陶粒在FeCl_3溶液中的浸渍次数、FeCl_3溶液浓度及焙烧温度对陶粒表面形貌和重金属离子去除率的影响,确定了负载制备改性陶粒的最优工艺参数:FeCl_3溶液浸渍3次、FeCl_3溶液浓度为1.5mol/L、焙烧温度为650℃.在高重金属离子含量条件下,改性前后陶粒对Cu~(2+)的吸附量由0.188mg/g增加至0.897mg/g,Cu~(2+)浸出率由3.52%降低至0.96%;改性陶粒对Pb~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)的去除率分别为15.0%、22.4%、50.1%,较未改性时分别提高了6.7倍、7.9倍和8.7倍.     

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。     

柠檬酸改性酒糟对重金属镉的吸附性能

通过柠檬酸对酒糟改性后制备出改性酒糟,系统研究了改性酒糟对水溶液中重金属Cd的吸附性能.研究发现,质量浓度0.5%的柠檬酸改性酒糟对Cd~(2+)的吸附量由改性前的4.09 mg/g提高到9.13 mg/g;酒糟改性后比表面积增大,微孔容积增加,且电负性增强.红外光谱分析表明,经过柠檬酸改性后酒糟有效官能团数目增多.改性酒糟对Cd~(2+)的吸附量随p H值的升高先增加后略有降低,在2 h时达到吸附平衡,吸附饱和后随震荡时间的延长,Cd~(2+)析出量很小.当p H值为6、初始Cd浓度为100 mg/L、改性酒糟投加量为10 g/L、吸附120 min时,改性酒糟对Cd~(2+)的去除率达到91.50%,吸附量为9.15 mg/g.吸附等温线研究表明,Langmuir模型能更好地描述改性酒糟对Cd~(2+)的吸附过程.     

凹凸棒土颗粒吸附剂制备优化及对铅、铜吸附研究

以凹凸棒土为基材,采取混匀、搅拌、造粒和热处理的工艺,制备颗粒状吸附剂。重点研究物料配比和焙烧温度对吸附剂去除Pb~(2+)和Cu~(2+)的影响。通过静态吸附实验研究颗粒吸附剂对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附特性。结果表明随着膨润土和海藻酸钠添加剂量增大,颗粒吸附剂对Pb~(2+)和Cu~(2+)去除率增大。随着焙烧温度的提高,Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附去除率不断降低。凹凸棒土颗粒吸附剂对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附过程遵循准一级反应动力学模型;Langmuir吸附等温式和Freundlieh吸附等温式均可较好地描述颗粒吸附剂对Pb~(2+)和Cu~(2+)的等温吸附特性。颗粒吸附剂的最佳制备条件为物料配比凹凸棒土:海藻酸钠:膨润土=100:7:8(以质量计),焙烧温度500℃。