炭化水竹对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能及热力学研究

以炭化处理后的水竹为吸附剂,研究了竹炭对重金属Cr(Ⅵ)的吸附性能,分别考察了溶液的pH、竹炭用量、溶液初始浓度和接触时间等因素对吸附过程的影响,探究了竹炭对Cr(Ⅵ)的吸附热力学机理。结果表明:当反应体系pH值为2、竹炭投加量0.6g、初始浓度135mg/L、反应温度25℃、吸附时间150min时,处理吸附量可达14.2mg/g,水竹炭最大饱和吸附值为14.6mg/g。用Langmuir和Freundlich模型对吸附等温线进行拟合,发现Langmuir模型能更好地反映竹炭对Cr(Ⅵ)的吸附过程特征。     

外源砷在石灰性土壤中的形态与土壤酶活性研究

通过设置不同价态(五价砷As(Ⅴ)、三价砷As(Ⅲ))、不同浓度梯度砷(0、10、20、50、100、180、280、450、800 mg/kg)的室内模拟试验,研究了As(Ⅴ)、As(Ⅲ)在石灰性土壤中的化学形态特征及其与5种土壤酶(过氧化氢酶、多酚氧化酶、蛋白酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶)活性间的关系。结果表明:随着外源砷添加量的增加,土壤中交换态砷AE-As含量增加,而钙型砷Ca-As、铁型砷Fe-As、铝型砷Al-As含量有减少趋势,且主要以Ca-As存在。土壤酶活性则表现为:2种价态的砷对过氧化氢酶的活性均表现为抑制作用,抑制率高达57.4%。As(Ⅴ)对多酚氧化酶活性表现为明显的激活作用,As(Ⅲ)对多酚氧化酶有抑制作用。As(Ⅴ)、As(Ⅲ)对碱性磷酸酶的活性影响表现为"低砷促进,高砷抑制"。通过对砷的各化学形态和土壤酶活性的非线性分析表明:在As(Ⅴ)处理试验中,AE-As对蔗糖酶有显著的刺激作用,其生态毒性也最强(ED50为17.97 mg/kg)。故在北方石灰性污染土壤中,把交换态As与蔗糖酶活性共同作为评价土壤As污染程度的主要生化指标是可行的。通过主成分分析可发现,当As(Ⅴ)的浓度达到50 mg/kg、As(Ⅲ)的浓度达10 mg/kg时,土壤微生物的功能结构发生了变化,50 mg/kg和10 mg/kg可作为As(Ⅴ)、As(Ⅲ)对土壤微生物学性质影响的临界值。     

季节性干旱下As、N复合灌溉对油菜各生理指标的影响

污水灌溉引起的土壤重金属污染日益受到人们关注,施肥是重要的重金属污染土壤修复措施。本研究以西南地区紫色土为背景,通过盆栽模拟试验,探讨了As、N复合灌溉对油菜各生理生态指标的影响。结果表明:单一As灌溉时,低浓度的As(As:0~7.5mg/L)对油菜各生理指标(根除外)起轻微促进作用,但随砷浓度增大(As:15~120mg/L)则显示出明显的负效应,表现为油菜底部叶片普遍变黄且易脱落、植株矮化、光合速率、生物量及产量等降低。当分别添加不同剂量的氮肥后,在相同As水平下,油菜各生理指标会随N浓度的增加呈先升高后降低的趋势,说明氮肥的加入能在一定程度上缓解As对油菜的毒害。低浓度As(As:0~30mg/L)范围内,当N浓度为200mg/L时油菜各生长及产量指标达到最佳。而在高浓度As(As:60~120mg/L)范围内,油菜各生理指标在N为300mg/L时才能达到最大。结果表明,在本试验条件下,采用污水灌溉时As浓度需控制在7.5mg/L以下,并且应施加200mg/L的N来将As对油菜的毒害降到最低。     

NaOH改性稻秆对亚甲基蓝染料吸附性能的研究

为解决农村稻秆的资源化利用问题,将稻秆用NaOH改性做吸附剂处理亚甲基蓝染料废水;考察pH值、吸附剂投加量、染料浓度和温度对染料吸附性能的影响;分析改性稻秆对亚甲基蓝染料的吸附动力学过程。研究结果表明,亚甲基蓝浓度为150mg/L,pH值为12、吸附剂投加量为4g/L时,改性稻秆对亚甲基蓝染料有很好的去除效果,染料的吸附率达到98.1%;改性稻秆对亚甲基蓝染料的吸附符合Freundlich等温模型,最大吸附量为52.910mg/g,升高温度能够增加吸附剂对亚甲基蓝染料的吸附效果;改性稻秆吸附亚甲基蓝是一个快速吸附过程,符合伪二级吸附动力学方程。     

土壤中Cr(Ⅵ)吸附规律试验研究

为了研究Cr(Ⅵ)在土壤不同初始pH和初始浓度条件下的吸附规律,以武汉东西湖蔬菜基地的土壤为试验材料进行土柱的动态吸附试验,调节初始溶液的pH和浓度,制备6种不同性质的土样进行动态吸附试验,选用Origin软件来拟合溶质的穿透曲线;并选用惰性离子Cl^-进行示踪试验求取弥散系数,结合 CXTFTI 软件中的化学非平衡模型--两点模型进行数值模拟,求取Cr(Ⅵ)在该土壤中的溶质运移参数,从而对在土壤中Cr(Ⅵ)的吸附过程进行分析及预测.研究结果表明:Cr(Ⅵ)的吸附对pH值非常敏感, 通入溶液的初始pH值越低,穿透时间以及达到吸附饱和的时间越早;而初始浓度也会对Cr(Ⅵ)的吸附有一定影响,通入溶液的初始浓度越高,穿透时间以及达到吸附饱和的时间越早.利用两点模型求取的Cr(Ⅵ)在该土壤中的溶质运移参数能很好的解释土柱试验的结果,Cr(Ⅵ)在该土壤的的吸附过程中大约 60%都是瞬时完成的,40%是受到速率限制作用,满足一阶动力学方程.     

砷水灌溉对土壤环境和水稻植株的影响研究

通过小区种植试验,研究不同浓度(0.292,0.146,0.102,0.073,0.05,0.029mg/L)砷水灌溉对小区土壤、水稻产量、品质的影响以及砷在水稻植株中的运移规律。结果表明,不同浓度砷水灌溉下,土壤中的砷浓度与灌溉浓度正相关,砷水浓度大时土壤对砷的吸收能力减小,呈现出随砷水浓度的增大,砷含量增长速度先快后慢现象。砷水灌溉对水稻产量、外观品质和碾米品质有一定抑制作用,对水稻的营养品质无明显不利影响。稻米中砷的浓度随着砷水浓度的增大而增大。灌溉水砷浓度小于0.292mg/L时,精米中砷含量小于绿色大米限值。水稻植株中的含量分布规律为根叶茎精米,根系对砷的吸收能力随着砷水浓度的增大而明显增强,根中砷含量大于3倍叶中含量。     

改性玉米秸秆对铜离子的吸附性能

利用NaOH对玉米秸秆进行预处理,并利用微波辐射的方法进行物理方式处理,选取含多官能团小分子的柠檬酸与玉米秸秆进行酯化反应,以添加羧基官能团的方式制备出吸附性能强的改性玉米秸秆吸附剂。研究了改性玉米秸秆吸附剂在不同条件下对Cu2+吸附效果的影响。研究结果表明,改性玉米秸秆吸附剂对Cu2+有很好的吸附性能。当吸附剂的投加量为0.8 g、pH值为5、反应时间90 min、反应温度35 ℃、溶液初始浓度60 mg/L时,对Cu2+吸附效果最好。      

载铁生物质陶粒除磷性能研究

为实现农村生活污水治理与污泥利用相结合，以广东省北江清淤底泥和湿地植被为原料，添加铁盐制成载铁生物质陶粒(陶粒A)，同时使用非载铁生物质陶粒(陶粒B)、市售黏土质污水处理陶粒(陶粒C)开展生活污水除磷试验研究。试验结果表明：陶粒A具有丰富的蜂窝网状孔隙结构，可为铁离子提供有效载体，同时为磷酸盐的吸附提供了通道和活性点位。等温吸附模型表明陶粒A和陶粒B对总磷的吸附结果较符合Langmuir模型(R²>0.95)，陶粒C对总磷的吸附结果较符合Freundlich模型(R²>0.82)，且陶粒A的理论饱和吸附量Qmax远大于其他两种陶粒，为383.26 mg/kg。动态柱吸附实验显示陶粒A的最大吸附量q₀和半穿透时间τ均大于陶粒B和陶粒C，分别达到7.06 mg/g、458.80 min，使用Thomas模型和Yoon-Nelson模型均能较好地描述陶粒的动态吸附过程(R2>0.86)。     

MgO吸附材料除氟效果对水化学性质的适应性

结合目前吸附法除氟技术所面临的应用难点,以MgO吸附材料为例,基于非天然高氟地下水加氟、天然高氟地下水等水质背景开展相关吸附试验,探究吸附材料对水化学性质的适应性。试验结果表明MgO吸附材料对非高氟地下水和天然高氟地下水均具有适应性,投加量0.3 g/L情况下可将天然高氟地下水中氟化物浓度由3.68 mg/L降至饮用水卫生标准要求的1.0 mg/L以下,具有良好的除氟效果。MgO吸附材料在吸附氟的同时也吸附了大量共存阴离子HCO_3~-和SO_4~(2-),所吸附的差量级共存阴离子降低了吸附材料的可重复利用性能。基于纯水配制高氟水试验条件下的再生手段满足不了实际高氟水再生手段的需求,再生手段不仅仅需考虑脱附F-,更应全面考虑如何脱附HCO_3~-、SO_4~(2-)和Cl~-等阴离子从而释放更多的吸附位点。     

棉秆生物炭去除水中Zn(Ⅱ)的试验研究

为探究棉秆生物炭(棉秆炭)对重金属Zn(Ⅱ)的去除作用,利用水平管式炉分别在400℃、500℃、600℃热解温度下制备棉秆炭,进行Zn(Ⅱ)的吸附试验。对比棉秆炭、木质和煤质活性炭对不同浓度溶液中Zn(Ⅱ)的去除效果。分析棉秆炭的元素含量和官能团变化等性质,以揭示吸附机理。结果表明,棉秆的DTG曲线在327℃出现最大值,温度高于600℃时,DTG曲线趋于稳定,棉秆的热解基本完成。随热解温度的升高,炭产率、H/C和O/C元素比均下降,说明棉秆炭芳香化程度和碱性增强,含氧极性官能团数量减少,红外分析印证了以上结论。去除率上,棉秆炭与Zn(Ⅱ)初始浓度和热解温度负相关,木质活性炭与Zn(Ⅱ)初始浓度正相关;吸附量上,棉秆炭、木质和煤质活性炭与Zn(Ⅱ)初始浓度正相关,棉秆炭与热解温度负相关。当Zn(Ⅱ)溶液浓度为2 mg/L时,棉秆炭的吸附性能优于木质和煤质活性炭,当Zn(Ⅱ)溶液浓度为10 mg/L、50 mg/L时,木质活性炭的吸附性能优于棉秆炭和煤质活性炭。棉秆炭吸附Zn(Ⅱ)的机理包含配位反应和离子交换。     

新疆高盐农业污水回用研究

对新疆盐碱地排碱渠渠水、水渠水、井水和塔里木河水水样进行了分析:其总盐量分别为12 915、11 352、9 980、1 421mg/L,根据水质评价标准当地水样主要有害盐分离子为Na+、Cl-,除塔里木河水外其他水样含盐量均严重超过了农业灌溉用水标准,未经任何处理的高盐农业废水对地下水体和公共水体都造成了一定的盐污染。对比分析各种水除盐方法,初步讨论采用价格低廉且具有良好选择吸附性能的钙基膨润土作为吸附剂对3号水样(水渠水:盐度为11 352mg/L)进行除盐。在固定温度50℃、搅拌速度为0.75m/s、吸附剂用量为5g(每100mL水样),搅拌1h后静置1d,总盐量降幅为23%,Na+浓度降幅为32%。此实验结果对高盐农业废水的再利用具有重要参考价值。     

快速测定乳粉中黄曲霉毒素M1残留

建立了乳粉中黄曲霉毒素M1残留的高效液相色谱-串联四极杆质谱联用测定方法。该方法经乙睛提取样品,以MGⅢ-C18柱(2.1×150mm,1.8μm)分离,流动相为乙睛和0.1%甲酸水(40∶60,V/V),电喷雾正离子MRM模式检测。该方法的检出限0.1μg/kg,线性范围0.4~20.0μg/L,加标回收率78.7%～95.1%,相对标准偏差为6.75%。     

NKA—9大孔树脂对苹果多酚的动态吸附工艺优化

为了提高对苹果多酚的分离效率,以实现工业化生产,在单因素试验得出的工艺基础上,采用响应曲面法建立了NKA-9大孔树脂对苹果多酚(AP)动态吸附和动态解吸的二次多项数学模型,验证了模型的有效性.考察了上样速率、样液质量浓度、样液pH值对AP动态吸附量以及洗脱速率、洗脱剂体积分数和洗脱剂用量对AP动态解吸的影响.优化出NKA-9大孔树脂的动态吸附工艺参数为:上样速率1.10mL/min,样液质量浓度2.50mg/mL,pH值4.83;动态解吸工艺参数为:洗脱速率0.61 mL/min,洗脱剂体积分数59.48%,洗脱剂用量125.73 mL.     

青钱柳叶三萜大孔吸附树脂纯化工艺

为研究大孔吸附树脂纯化青钱柳三萜的工艺,筛选了适宜的大孔吸附树脂,并通过静态和动态的吸附与解吸试验,确定了纯化工艺参数。结果表明,在供试的3种大孔吸附树脂中,D-101型大孔吸附树脂适合分离青钱柳叶三萜,其吸附量和解吸率分别为57.5mg/g和96.51%;动态吸附青钱柳叶三萜时的最适宜进样流速与进样质量浓度分别为 2BV/h和1.5mg/mL;动态解吸时洗脱剂的最适宜体积分数与洗脱速度分别为50%乙醇和2BV/h。经大孔吸附树脂分离纯化后三萜的纯度是粗提物的4.1倍,得率为74.66%,表明D-101型大孔吸附树脂纯化青钱柳三萜效果较佳。     

再生水灌溉条件下土壤Cd的运移及模拟研究

通过土柱模拟试验,分析了再生水灌溉条件下土壤Cd的运移规律。结果表明,pH值为7时,Freundlich等温吸附方程拟合效果较好并获得土壤运移参数Kf、β;在室内土柱穿透试验的确定系数(0.992)以及水动力弥散系数D的基础上,使用HYDRUS-1D软件TSM模型拟合Cd穿透曲线,获得土壤运移参数f、a;基于TSM模型,再生水灌溉100、300、500a时,累积质量浓度为0.742、1.419、1.783mg/kg。长期灌溉条件下,Cd质量浓度高于中国土壤环境质量标准最高容许量,再生水灌溉风险较高。     

不同“水梦”无机吸附剂对黄河水泥沙吸附影响与适用性分析

【目的】寻求一种新的黄河水沙分离技术,从而发展黄河水滴灌技术,降低滴灌成本。【方法】根据自主研制的4种高性能"水梦"无机吸附剂的高效吸附特性,采用人工模拟配置不同含沙量的黄河水的烧杯静态吸附试验的方法,开展了不同吸附剂及投放量对泥沙、养分、微生物的吸附效果和水温对于吸附剂吸附性能影响的研究,从而筛选出适宜的吸附剂类型及不同含沙量下水沙分离的适宜投放量。【结果】(1)在低含沙量(2~3 kg/m~3)水平下,吸附剂CS-001吸附效果最好,其适宜投剂量为0.04 kg/m~3;(2)而在高含沙量(10~15 kg/m~3)水平下,吸附剂CS-005吸附效果最好,适宜投剂量为0.08~0.12 kg/m~3;(3)温度对泥沙沉降速率有影响,吸附剂CS-001在温度为20℃条件下吸附效果更好,沉降速率更快;(4)CS-001吸附剂对于对黄河水中COD和总氮、总磷含量也有降低的效果,对于防止滴灌微生物堵塞有积极作用。【结论】综合考虑,黄河水滴灌泥沙处理中,以CS-001吸附剂为宜。     

HPLC法快速测定婴幼儿配方奶粉中维生素B2

建立了快速测定婴幼儿配方奶粉中维生素B2的高效液相色谱测定法。方法采用ZorbaxXDB-C18(5μm,4.6mm×250mmi.d)反相色谱柱,以0.05mol/L乙酸钠水溶液:甲醇(60:40,V/V,调pH值4.5)为流动相,流速为1.0mL/min,进样量10μL。方法定量限0.5mg/kg,加标回收率86.7%～91.9%,线性范围0.00～1.00μg/mL,相对标准偏差为2.12%。该法具有样品预处理简单,灵敏度高,分析时间短等优点,适用于婴幼儿配方奶粉中维生素B2的快速测定。     

基于Mn(Ⅱ)络合环丙沙星的电化学检测

以Mn(Ⅱ)为络合剂建立了一种基于氧化石墨烯修饰玻碳电极检测氟喹诺酮类抗生素环丙沙星(CIP)的新型方法。通过CIP与Mn(Ⅱ)络合反应,增强CIP的峰电流检测信号,实现CIP的检测。该方法选择pH=8.0的B-R缓冲液为支持电解液,以浓度20 μmol/L Mn(Ⅱ)为络合剂,采用差分脉冲溶出伏安法(DPSV)进行电化学检测。络合峰的峰电流与溶液中CIP的含量在5×10~(-7)～2×10~(-5) mol/L分段成线性关系,线性相关系数分别为R~2=0.977 8 和R~2=0.9952,其检出限为5.0×10~(-7) mol/L。本研究提供的CIP电化学检测方法克服了检测过程中电极制备的复杂性和灵敏度不足等缺点,有望在基体复杂的实际样品中广泛应用。     

小麦秸秆和小麦秸秆生物质炭对低质量浓度Cd~(2+)的吸附特性研究

针对再生水灌溉镉污染问题,研发新型低成本高效重金属吸附材料。以农业废弃小麦秸秆和小麦秸秆生物质炭为研究对象,研究了麦秆和小麦秸秆生物质炭对低质量浓度Cd~(2+)的吸附性能及影响因素。结果表明,麦秆和小麦秸秆生物质炭对Cd~(2+)的吸附特性符合Langmuir方程,且吸附作用主要发生在吸附开始的10 min,试验条件下,生物质炭对Cd~(2+)去除率达90%以上,麦秆对Cd~(2+)去除率为70%左右;pH值对麦秆吸附Cd~(2+)影响显著,对生物质炭吸附Cd~(2+)影响极显著,pH值为3~6时生物质炭对Cd~(2+)的吸附效果较好。温度显著影响麦秆对Cd~(2+)的吸附,温度对生物质炭吸附Cd~(2+)无显著影响,当吸附材料投加量大于0.5 g/L即固液比大于0.45 g/mg时,增大二者投加量对其吸附Cd~(2+)没有显著影响。     

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定碳酸饮料中的5种重金属元素

建立一种超声处理、电感耦合等离子体质谱法同时测定碳酸饮料中铬、砷、镉、汞、铅的方法。该方法检出限为0.001～0.007μg/L,加标回收率为86.5%～106.1%,变异系数(RSD,n=6)为0.76%～8.41%,测定结果满足分析要求。