钒(V3+)与水钠锰矿共沉淀的相互作用及对Pb2+和Zn2+的去除研究

[目的]随着科技的发展,钒(V)元素在材料上的应用逐渐成为关注的焦点,但随之而来的潜在环境危险也逐渐突出.因此,对于V在环境中迁移转化的行为值得深入研究.研究表明,土壤及沉积物质中的矿物对环境中污染元素的迁移转化有较强的控制作用,且环境中钒与氧化锰的含量正相关关系.此外,水钠锰矿是环境中较为常见的层状氧化锰,因其分布广和活性强,常作为层状氧化锰的模式矿物进行研究.因此,水钠锰矿与V元素的相互作用及环境效应有待进一步探究.[方法]通过V3+阳离子与水钠锰矿共沉淀方式制备含V的水钠锰矿,采用XRD、FTIR、SEM和XAS等技术以及湿法化学和等温吸附实验相结合,分析V与水钠锰矿共沉淀后,V对水钠锰矿形貌特征及性质的影响,以及V在水钠锰矿中的存在形态.[结果]随着V3+含量的增加,水钠锰矿c轴方向尺寸从10.98 nm显著下降到2.96 nm,比表面积有增大趋势,而水钠锰矿花球状颗粒显著减小.水钠锰中的V元素最终是五价,少部分的V5+进入了水钠锰矿层内减少了Mn4+的含量,降低了空位含量;其它较多的则可能以VO43?或和V6O162?的阴离子团或簇的方式存在于层间和吸附在边面位点.且在重金属去除中,随着掺V含量增加,水钠锰矿对Pb2+去除率增加,但对Zn2+去除率降低.[结论]V3+与水钠锰矿的共沉淀,使得水钠锰矿负电荷增多,导致K+离子含量上升;同时V元素被氧化为V5+,可以不同形式存在于水钠锰矿的层间、层内和边面,从而增强了水钠锰矿对Pb2+和Zn2+的选择性去除.上述结论为V的环境行为和归趋提供了理论基础.     

水稻田土壤铁锰氧化菌的分离与鉴定

铁、锰氧化物可以富集、钝化重金属,在一定程度上阻止其进入水稻根系,对于土壤污染修复,降低水稻污染风险有重要的生态意义.采用改良纤毛菌培养基,单菌落稀释转接法分离纯化铁锰氧化菌,分析相关菌株的形态特征,对菌株的16S rRNA基因序列进行测定分析,对其及产物进行电镜扫描与能谱分析,并分析产物对重金属镉的吸附效率.结果分离得到具有铁锰氧化功能的菌株5株,形状为椭球至短杆状,均为不动杆菌属(Acinetobacter).能谱分析表明,除MOB4之外菌株样品均有明显Fe和Mn波峰,以及O波峰,推断有大量铁锰氧化物存在.液体培养表明,接种菌株可使培养液中的镉含量下降35.25％,下降率远高于对照.综上所述,通过筛选获得菌株为不动杆菌属,具有氧化铁、锰的功能,并可能促进介质中氧化铁的生成,进而提高对介质中溶解态重金属镉的吸附.     

油茶皂苷的制备及提纯工艺研究

为研究油茶皂苷的制备及提纯工艺,为中试化生产提供科学的技术支撑,通过正交试验得到最佳工艺为乙醇体积分数75%,料液比1∶2,提取时间120 min,提取温度60℃,得到纯度为55.65%的油茶皂苷粗品,得率16.12%。油茶皂苷粗品配置成质量分数3%水溶液,加入10%体积的1%壳聚糖絮凝剂絮,经凝沉、淀除去杂质,澄清液经AB-8型大孔树脂吸附90 min,用质量分数2%氢氧化钠溶液洗脱杂质,再用体积分数70%乙醇溶液洗脱油茶皂苷,将洗脱液旋转蒸发,除去乙醇并烘干,即得到纯度85.36%的油茶皂苷。     

氧化镁负载的油茶壳基生物炭的制备及其吸附镉性能研究

重金属污染,尤其是废水中的镉污染,是环境和人类关注的重点,吸附是解决水体镉污染的有效手段。本文以油茶壳为碳源,氯化镁为活化剂,在500～700℃氮气气氛下制备了负载氧化镁的油茶壳基生物炭(MgO@AC-x,x为炭化温度),通过静态吸附实验研究了其对水中Cd~(2+)的最佳吸附条件。结果表明:室温下,p H为6时,初始Cd~(2+)质量浓度为100 mg·L~(-1),吸附剂加入量为1g·L~(-1),吸附时间为180 min时,MgO@AC-500对Cd~(2+)的去除率98.78%。根据Langmuir热力学模型拟合,MgO@AC-500对Cd~(2+)的最大吸附量为913 mg·g~(-1)。经6次循环后,MgO@AC-500对Cd~(2+)的吸附量下降了16.53%,生物炭具有良好的循环再生性能。该研究为农林废弃物资源化用于废水中重金属处理提供理论依据和技术支撑。     

羊栖菜粉对水溶液中Cu2+的吸附效果

以羊栖菜粉为吸附剂,研究羊栖菜粉对水溶液中Cu²⁺的吸附特性及吸附机理,考察羊栖菜对重金属铜的吸附能力,以扩展羊栖菜的综合利用范围。采用控制变量法考察pH值、吸附剂浓度、金属离子初始浓度和离子强度等环境因素对水溶液中Cu²⁺去除效果的影响,通过模拟吸附动力学和热力学试验考察羊栖菜粉对Cu²⁺的吸附特性,并采用SEM、FTIR等方法初步分析了羊栖菜粉对Cu²⁺的吸附机理。结果表明,在吸附温度35℃、初始浓度50 mg·L^-1、吸附剂浓度1 g·L^-1条件下,羊栖菜粉对Cu²⁺的去除率可达89.27%。当吸附时间为10 min时,Cu²⁺去除率达总去除率的90%以上;当吸附时间为60 min时,基本达到吸附平衡。羊栖菜粉吸附Cu²⁺的动力学数据符合准二级动力学模型,相关系数均在0.999 0以上。Langmuir可以很好地拟合热力学试验得到的平衡数据,理论最大吸附容量为71.17 mg·g^-1。羊栖菜粉对Cu²⁺的吸附有多种反应参与,参与络合反应的官能团主要有-OH、-NH、-COO^-。羊栖菜粉对Cu²⁺的去除率较高,吸附性能良好,可通过解吸实现吸附剂的再生。     

生物炭对噻虫胺在土壤中吸附和降解的影响

为探究由不同热解温度和原材料制备的生物炭对噻虫胺在黑土中吸附和降解的影响,以玉米秸秆和猪粪为原材料,分别在300、500℃和700℃下限氧热解制备了六种生物炭,并将其添加到黑土中,研究生物炭对土壤理化性质与噻虫胺在土壤中吸附-降解的影响。结果表明:添加生物炭可显著提高土壤的pH、有效态磷和有机碳含量,降低土壤的H/C。噻虫胺在土壤及生物炭-土壤混合体系中的吸附过程符合Freundlich模型。添加生物炭显著提高了土壤对噻虫胺的吸附,且吸附量随生物炭热解温度的升高而增大。不同热解温度的生物炭对噻虫胺在土壤中降解的影响不同。高温生物炭-土壤混合体系的强吸附能力降低了噻虫胺被微生物降解的速率,但噻虫胺在低温生物炭-土壤混合体系中具有相对较高的微生物降解速率。因此,在利用生物炭修复农药污染土壤时应该充分考虑生物炭的类型和性质。     

山楂中原花青素的大孔吸附树脂纯化工艺研究

本文对山楂中原花青素的纯化工艺进行了研究。以6种不同型号树脂进行静态吸附试验,确定效果最佳的树脂进行纯化研究。考察上样液浓度、吸附速率、解吸液浓度、解吸速率、解吸终点、上柱液pH值六个因素对原花青素吸附率的影响,得到大孔吸附树脂纯化山楂原花青素的最佳工艺条件为:吸附速率3 BV/h;上柱液浓度20.08μg/mL;上柱液pH为3;解吸液浓度95%;解吸速率1 BV/h;解吸量为56 mL乙醇。在该工艺条件下山楂原花青素的纯度从7.42%提高到了34.39%。