广东大宝山AMD中铁离子、次生矿物组合与重金属元素分布的关系探讨

以广东大宝山尾矿库酸性矿山废水(AMD)的水体及其沉积物为研究对象,在槽对坑、铁龙尾矿库的11个采样点进行采样,对水样进行重金属离子含量测定,对沉积物进行物相分析和形貌观测,以探讨铁离子、次生矿物组合与其他重金属元素分布的关系。结果表明:大宝山AMD水体的总铁(TFe)质量浓度介于0.135 3～5.615 4 mg/L,Fe(Ⅲ)/TFe的比值大多高达90%左右,氧化还原电位(Eh)也多数在400～600 mV,属于高度氧化环境。水体Fe(Ⅲ)含量与pH值呈负相关关系,与Eh值呈正相关关系。槽对坑AMD水体Fe(Ⅲ)含量与Mn、Cu、Pb、Zn含量呈正相关,而与其沉积物的Mn、Pb、Zn、Cu含量具有明显的负相关。AMD沉积物中常见含铁次生矿物以铁羟基氧化物和铁羟基硫酸盐矿物为主,如黄钾铁矾、施威特曼石、针铁矿和其他矾类矿物。黄钾铁矾、针绿矾在pH较低(3.00)、Fe(Ⅲ)含量较高(3.955 mg/L)时形成;施威特曼石在水体pH相对较高(3.00～4.00)、Fe(Ⅲ)含量相对较低(1.610 mg/L)时形成;针铁矿和其他矾类次生矿物在所研究的水体pH(2.58～3.72)和Fe(Ⅲ)(0.1580～4.564 3 mg/L)变化范围内均可以形成。不同pH和铁离子条件形成不同的含铁次生矿物组合,对重金属元素的吸附和共沉淀作用,导致重金属元素在水体及其沉积物的分布差异。     

酒糟对模拟矿山酸性废水中Pb2+和Zn2+的吸附特征

为了探索生物质材料酒糟对重金属离子的吸附效果,采用静态吸附实验研究废水pH值、Pb2+和Zn2+初始质量浓度以及吸附时间对酒糟吸附模拟矿山酸性废水中Pb2+和Zn2+的影响. pH值为4时酒糟对Pb2+和Zn2+的吸附量分别达到最高值,酒糟对Pb2+的吸附等温线特征符合Langmuir方程,对Zn2+的吸附等温线特征符合Freundlich方程,对Pb2+和Zn2+的最大吸附量分别为8.29 mg·g-1和15.31 mg·g-1.酒糟对Pb2+和Zn2+的吸附反应在4 h后达到平衡,吸附动力学特征均符合拟二级动力学模型.酒糟中纤维素、半纤维素和木质素的质量分数分别为23.3%、65.5%和0.5%,吸附Pb2+和Zn2+后3种物质的含量发生变化,分别为19.6%、42.3%和2.6%.酒糟电负性随pH值升高呈正比增加,吸附Pb2+和Zn2+后电负性减弱.红外光谱分析结果显示酒糟中参与吸附反应的基团主要有酰胺基和酯基.     

大宝山矿山下游地区稻田土壤重金属含量特征

 通过现场采样及室内测试,研究了广东大宝山矿山下游地区稻田土壤重金属Cd、Zn、Pb、Cu的总量及有效态含量。结果表明,该地区稻田土壤污染是Cd和Cu为主的多金属复合污染,稻田土壤Cd、Zn、Pb和Cu总量的平均值分别为219、24494、17993和28791 mg·kg-1。4种重金属的有效性系数均较高,Pb有效性系数最高,Zn的有效性系数最低。Cd、Zn、Pb、Cu总量与其有效态含量之间极显著相关（P<001）。土壤pH值对Cd、Zn、Pb、Cu的总量及有效态含量影响不大,相关性不显著。土壤有机质含量与Zn和Cu总量和有效态含量呈显著正相关关系（P<005）。     

生物阴极微生物燃料电池预处理酸性重金属矿井废水

采用以污泥+葡萄糖为有机底物,硫酸根离子为电子受体、碳毡吸附固定化硫酸盐还原菌为生物阴极、碳布为阳极的双室微生物燃料电池,处理模拟酸性重金属矿井废水.构建不同的外接电阻(分别为100Ω、1000Ω)MFC系统和开路常规生化处理对比,废水初始pH=4,Zn2+、Cu2+、Cd2+、Pb2+、总Fe初始质量浓度均为20mg/L.结果表明,MFC外接电阻100Ω时,对Zn2+、Cu2+、Cd2+、Pb2+、总Fe的去除率分别达到99.45%、99.68%、99.65%、98.34%、98.99%;COD、SO2-4的最大降解速率分别为83.4和23.9mg·L-1·d-1,比开路常规生化处理分别提高了15%和181%;同时pH有效提升至中性.表明了微生物燃料电池的对于传统生物法处理酸性矿井废水有预调节作用.     

固定化生物活性炭对矿山酸性废水中Zn2+的吸附性能

以筛选出的芬式纤维微菌属菌株T1为研究对象,研究了其用于固定化生物活性炭(IBAC)工艺对矿山酸性废水(AMD)中重金属Zn2+的吸附规律.结果表明,在水力负荷019m3·(m2·h)-1、气水体积比10∶1、水力停留时间380h,IBAC对Zn2+质量浓度10000mg/L,pH值4的酸性废水中Zn2+去除率达到7518%,且水质得到改善.共存离子Cu2+,Cd2+,Fe3+,Ni2+使IBAC对Zn2+的去除率降低.扫描电镜发现,菌株T1细胞成纤维状,且在活性炭颗粒表面附着生长,吸附Zn2+后细胞体积膨胀.EDS分析表明,固定在活性炭颗粒表面的微生物吸附大量Zn2+.反应动力学研究表明,IBAC吸附AMD中Zn2+基本符合一级反应动力学模型.     

嗜铁钩端螺旋菌对黄铁矿浸出的影响

以嗜铁钩端螺旋菌(L.ferriphilum)为实验菌株,考察不同矿浆浓度、接种量、初始pH和初始Fe3+浓度对黄铁矿浸出的影响。试验结果表明:提高矿浆浓度和初始Fe3+浓度会降低黄铁矿浸出率;增大接种量和降低初始pH有利于黄铁矿浸出;在浸出试验过程中定期调整pH,浸出几天后,由于黄钾铁矾生成,不利于黄铁矿浸出;在浸出过程中,生成的黄钾铁矾以结晶颗粒的形式覆盖在黄铁矿表面,表明L.ferriphilum浸出黄铁矿的机制以间接作用为主。     

学术动态

纳米材料有机天然高分子高效复合絮凝剂实现产业化纳米材料有机天然高分子高效复合絮凝剂是一种液态螯合树脂 ,它除带有 CSSN 基团之外 ,还含有 -OH ,-COOH及其他多种基团 ,能在常温下与工业废水中的Hg2 + ,Cd2 + ,Cu2 + ,Pb2 + ,Mn2 + ,Ni2 + ,Zn2 + ,Cr2 + ,Cr6 + 等多种重金属离子迅速反应 ,生成水不溶性的螯合盐并形成絮状沉淀 ,从而达到除去重金属离子的目的 ,并能消除污水的异味和细菌。除此外 ,对生活污水、印染废水也有一定的脱色以及除去有害物的效果。由于含重金属离子废水、生活污水、印染废水对环境的影响日趋严重 ,所…     

空气阴极微生物燃料电池处理模拟酸性矿井水的研究

酸性矿井水因pH值低、重金属离子含量高,难以直接采用硫酸盐还原菌生化处理.试验构建了空气阴极微生物燃料电池系统来处理酸性矿井水,有效处理废水H+和重金属离子,同时还能产电.构建的空气阴极微生物燃料电池系统(污泥量40mL,硫酸盐还原菌30mL,阳极材料为碳布,室温)的最大功率密度达到82.24mW/m2,最大电压为332.2mV;硫酸根的最大去除率达到41.6,对Zn2+、Cu2+、Cd2+和Fe2+的去除率分别达到83.7%、77.4%、84.2%和66.8%,化学需氧量的最大去除率达到60.9%.分析认为,空气阴极微生物燃料电池有效处理废水H+,弱化了H2S的生物抑制作用,强化了硫酸盐还原菌还原产生的S2-与重金属离子生成硫化物,并经能谱分析加以验证.     

酸碱度和铁离子对毒砂生物氧化作用的影响研究

毒砂的氧化作用会产生富含As的酸性矿山废水(AMD)引起了广泛关注,但p H和Fe2+离子对毒砂生物氧化作用的影响还不清楚。利用从大宝山AMD培养得到的氧化亚铁硫杆菌(A.f.)和毒砂进行初始p H2.00、p H3.00和p H3.50为期30 d的不含Fe培养基有菌氧化、含Fe培养基无菌氧化和含Fe培养基有菌氧化实验,通过测定实验过程溶液的总As离子、Fe2+含量和p H值,获得如下结论:1不含Fe培养基有菌氧化过程,初始p H越低,实验结果溶液As离子质量浓度越高,初始p H2.00比初始p H3.50的溶液中As离子质量浓度要高大约15倍,即低p H可促进毒砂的微生物氧化作用。2含Fe培养基会使毒砂生物氧化过程p H保持在4.0以下进行,促进毒砂氧化,提高释放的As离子质量浓度。在AMD中加入一定的碱性物质来提到p H值,可降低Fe2+质量浓度,抑制毒砂的生物氧化作用,降低As离子的含量。     

不同污染条件下微生物矿化固结Zn2+的作用及机理

为了探究微生物矿化处理重金属的作用及机理,选取Zn2+溶液进行模拟研究.采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪,研究了不同pH值、温度、离子浓度下微生物矿化产物的成分、显微结构及矿化效果,探究了微生物矿化固结重金属离子的作用和机理.实验结果表明,在不同污染条件下反应生成的矿化产物皆为Zn5(OH)6(CO3)2,条件不同时产物结晶效果有区别.溶液为中性或碱性时,结晶较好;pH值较低时,晶体不易成核生长.温度升高,有利于矿化产物的沉积和成型.Zn2+浓度对微生物矿化固结重金属形成矿化产物的影响较小.当Zn2+,Pb2+,Cu2+等混合离子共同存在时,Zn2+与Cu2+固结在一起形成矿化产物,Pb2+单独结晶.     

硅钼钨多元取代多金属含氧簇合物的合成及其性质

合成了一个系列的过渡元素硅钼钨多元取代多金属含氧簇合物：K₄H₂[M(OH₂)SiMo₂W₉O₃₉].nH₂O (M=Mn²⁺,Co²⁺,Ni²⁺,Cu²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺; n=21-26)。通过IR,UV,XPS,TG-DTA,XRD对其性质进行了表征。     

小麦叶片电阻抗图谱参数对重金属胁迫的响应

 为了研究小麦在重金属胁迫下电阻抗图谱参数的规律,测定了小麦叶片在重金属离子Zn²⁺、Pb²⁺、Cr（Ⅲ）、Cu²⁺、Ni²⁺、Cr（Ⅵ）6种离子胁迫下的胞外电阻、胞内电阻、弛豫时间和弛豫时间分布系数,并通过回归分析建立上述电阻抗图谱参数与重金属离子浓度之间的关系。研究表明,随着重金属离子浓度的增加,小麦叶片的胞外电阻和弛豫时间表现为减小,胞内电阻和弛豫时间分布系数增加,与其他4种离子相比,Cu²⁺和Cr(Ⅵ)离子更能显著减小胞外电阻和弛豫时间的数值,可以用弛豫时间来预测小麦叶片受重金属毒害的程度。研究表明,弛豫时间的变化基本满足logistic模型。     

电喷雾质谱法研究N-苯甲酰基-脱氢枞胺-7-酮与DNA的相互作用

采用电喷雾质谱(ESI-MS)法研究了N-苯甲酰基-脱氢枞胺-7-酮与4种DNA—dC6,dT6,dA6,d(AT)3的相互作用,考察了N-苯甲酰基-脱氢枞胺-7-酮与DNA形成复合物的电喷雾质谱行为及N-苯甲酰基-脱氢枞胺-7-酮-DNA复合物-4价离子的二级质谱(MS/MS)行为。结果表明,N-苯甲酰基-脱氢枞胺-7-酮与4种DNA均可形成非共价复合物,且复合物离子主要以-4价形式存在;N-苯甲酰基-脱氢枞胺-7-酮与4种不同的DNA形成的-4价复合物离子均在碰撞能(CE)约20%时发生裂解,并且具有大致相同的裂解方式。     

一种新型发红光材料SrGdGa3O7:Eu 3+及其性质研究

 采用高温固相法合成了发红光的荧光粉SrGdGa₃O₇:Eu³⁺。漫反射光谱和激发光谱中Eu^₃₊的电荷迁移带、Eu³⁺离子f→f跃迁以及Gd³⁺离子^8S_7/2→⁶I_7/2的跃迁相互吻合;监测Eu³⁺离子的特征发射,激发谱中有Gd^3+离子的激发线表明存在Gd³⁺→Eu³⁺的能量传递。发射光谱中以⁵D₀→⁷F₂ 跃迁为主,表明Eu³⁺离子所占据的晶体学格位没有对称中心的Cs格位。根据低温下的发射光谱计算了⁷F₁ 和^7F₂ 能级完全解除简并后的每个分裂能级的位置。Eu³⁺的发射发生明显的温度猝灭现象,同时发射谱线的分辨率也逐渐降低。Eu³⁺离子的⁵D₀→ ⁷F₂ 跃迁在不同温度下的荧光衰减曲线相似;随着温度的升高,荧光发射强度衰减越快,但是仍然处于毫秒数量级;⁵D₀ → ⁷F₂ 跃迁是宇称和自旋禁阻的跃迁,所以荧光衰减时间比较长。     

沉淀法制备纳米钛酸锌粉体的研究

文中以TiCl₄和ZnCl₂的混合液为原料液、以NaOH为沉淀剂,采用直接沉淀法,在不同沉淀剂的质量浓度(3,6,9mol/L)以及Zn²⁺与Ti⁴⁺的摩尔比为1∶1.2～2∶1的条件下,通过煅烧,得到粒径小于100nm的立方相钛酸锌粉体。研究结果表明：沉淀剂NaOH浓度为3mol/L,Zn2+与Ti⁴⁺的摩尔比为1∶1时,经600℃煅烧得到粒径约为40nm的纯立方相ZnTiO₃粉体;Zn²⁺与Ti⁴⁺的摩尔比为2∶1时,经800℃煅烧得到粒径约90nm的Zn₂TiO₄粉体。粉体形貌为球形,粒度分布窄。     

Keggin型铬取代磷钨杂多阴离子在D301R树脂上的吸附性质

 详细研究了Keggin型铬取代杂多阴离子PW 11O 39Cr(III)(H ₂O) ^4- (PW 11 Cr)在D301R弱碱性阴离子交换树脂上的吸附行为,考察了不同pH和温度对吸附容量和吸附速率的影响,根据测定的吸附动力学曲线和吸附等温线,提出了吸附所遵从的热力学和动力学模型,并计算了相应的吸附热力学函数和速率常数。结果表明,在PW 11 Cr稳定存在的pH范围内,PW 11 Cr的吸附量随溶液pH值的升高而增加,随溶液温度的升高而降低;吸附动力学符合表面过程控制的准二级吸附模型,吸附速率常数k2在298 K时为154×10 ^-3 g·mg ^-1·min ^-1,并随温度的升高而减小;吸附等温线符合Freundlich吸附模型,吸附热约为-37 kJ·mol ^-1,为物理吸附。     

液相催化氧化净化烟气中SO2和NOx的实验研究

 采用Fe²⁺,Mn²⁺,Zn²⁺,Al³⁺4种金属离子进行了催化氧化SO₂和NO废气的实验.对循环吸收液的酸度、催化剂浓度最佳配比及操作条件的改变等对SO₂和NO催化氧化效率的影响及其变化规律进行了研究.结果表明,当Fe²⁺,Mn²⁺,Zn²⁺,Al³⁺质量分数分别为0.5%,0.2%,0.5%,1.0%,气体流量为0.1 m³/h;循环液流量为6~8 L/h时,SO₂和NO催化氧化效率分别为95%和50%以上.     

Structure and 57Fe conversion electron Mössbauer spectroscopy study of Mn-Zn ferrite nanocrystal thin films by electroless plating in aqueous solution

Mn1-xZnxFe2O4thin films with various Zn contents and of different thickness were synthesized on glass substrates directly by electroless plating in aqueous solution at 90℃ without heat treatment. The Mn-Zn ferrite films have a single spinel phase structure and well-crystallized columnar grains growing per- pendicularly to the substrates. The results of conversion electron ^57Fe Mossbauer spectroscopy （CEMS） Indicate that the cation distribution of Mn1-xZnxFe204 ferrite nanocrystal thin films fabricated by electroless plating is different from the bulk materials＇ and a great quantity of Fe^3＋ ions are still present on A sites for x〉0.5. When the Zn content of the films increases, Fe^3＋ ions in the films transfer from A sites to B sites and the hyperfine magnetic field reduces, suggesting that Zn2. has strong chemical affinity towards the A sites. On the other side, with the increase of the thickness of the films, Fe3＋ ions, at B sites in the spinel structure, increase and the array of magnetic moments no longer lies in the thin film plane completely. At x = 0.5, Hc and Ms of Mn1-xZnxFe204thin films show a minimum of 3.7 kA/m and a maximum of 419.6 kA/m, respectively.     

“微超酸”改性硅藻土对Pb~(2+),Cu~(2+),Cd~(2+)的吸附性能研究

以天然硅藻土为原料,通过微波、超声、酸化制备得到"微超酸"改性硅藻土.探讨了该改性硅藻土对水溶液中Pb~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)3种重金属离子的吸附效果及影响因素.实验结果表明,在一定范围内,提高溶液pH值、延长吸附时间、升高吸附温度、增加吸附剂的用量均可提高3种金属离子的吸附去除效果;"微超酸"改性硅藻土对3种金属离子的等温吸附符合Langmuir方程.     

缺位磷钨杂多阴离子PW11O7-39电催化降解邻苯二甲酸二甲酯

 以Keggin型缺位磷钨杂多阴离子PW₁₁O^7-₃₉(PW₁₁)为电催化剂,邻苯二甲酸二甲酯(DMP)为模型污染物,详细研究了PW₁₁对DMP降解的电催化作用。实验结果表明,在pH=2.5,E=-0.6 V和60 mL·min^-1O₂流速下,0.05 mmol·L^-1DMP反应120 min的降解率达96%,总有机碳(TOC)去除约34%。DMP的电催化降解服从准一级反应动力学模型,准一级表观速率常数(k obs)与DMP的初始浓度有关, 当DMP的初始浓度为0.05, 0.2 和0.3 mmol·L^-1时,kobs分别为2.9×10^-2, 7.5×10^-3和4.9×10^-3min^-1。