CTMAB对BS-12修饰膨润土的复配修饰模式

研究了十六烷基三甲基溴化铵(CTMA)在十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)修饰膨润土表面的复配模式,通过BS-12膨润土表面Ca2+/2和CTMA总浓度(SCC)变化及20℃和40℃条件下CTMA吸附量的变化可知:存在离子交换和疏水键合模式。CTMA在25%、50%、100%BS-12修饰(25BS、50BS和100BS)膨润土表面出现疏水键的临界比例(RC)分别为20.30%、11.56%和2.00%,且疏水比例随CTMA复配比例(R)及其摩尔分数的增大而增大,疏水键合模式占绝对优势的临界比例(RC′)分别为200%、150%和100%。对于BS-12单一修饰及BS-12+CTMA复配修饰比例之和,50%及200%分别是膨润土表面出现疏水键合及其占绝对优势的转折点。RRC,离子交换模式;RC≤R≤RC′,离子交换与疏水键合共存;RRC′,疏水键合占绝对优势。RC、RC′及CTMA最大吸附量(qm)呈现25BS50BS100BS特点,升温使qm减小。     

BS-Tween20复配修饰膨润土对Cd~(2+)吸附的研究

采用不同比例十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)+Tween20复配修饰膨润土,以批处理法研究了不同修饰比例、温度、p H、离子强度下,修饰膨润土对Cd2+吸附的效果,并从吸附等温线、温度效应和热力学角度探讨了吸附机制。结果表明,供试土样对Cd2+的平衡吸附量呈现BS+0.25TBS+0.5TBSBS+1TBS+1.5TCK的趋势,复配修饰土样对Cd2+的吸附随Tween20修饰比例的增加而降低。Tween20复配修饰比例小于0.5时有利于复配修饰土对Cd2+的吸附,而大于0.5时复配修饰土对Cd2+的吸附量则降低。修饰膨润土对Cd2+的吸附等温线均符合Langmuir模型。温度升高、p H增加、复配修饰土对Cd2+的吸附量增加、离子强度的增大减弱了土样对Cd2+的吸附。热力学参数结果表明,修饰土样对Cd2+的吸附是熵增控制的自发性过程;各土样对Cd2+吸附均为吸热过程。     

高岭土对BS-12的吸附特征及影响因素的研究

采用两性表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)对高岭土进行修饰,以批处理法研究了在不同温度、p H和离子强度条件下,高岭土对BS-12的吸附特征。结果表明,高岭土对BS-12的吸附符合Henry方程。温度的升高不利于高岭土对BS-12的吸附;总体上p H对BS-12的吸附影响不大;离子强度增加,吸附量下降。通过X射线衍射(XRD)和总有机碳(TOC)分析表明,50BS、100BS、150BS高岭的XRD图谱没有明显变化,BS-12修饰高岭土的有机碳含量随修饰比例的增加而增加,BS-12的吸附率在53.5%~64.1%之间,BS-12主要以静电引力方式吸附在高岭土表面。     

不同pH下两种可变电荷土壤中Cu(II)、Pb(II)和Cd(II)吸附与解吸的比较研究

对两种可变电荷土壤的研宄表明,土壤对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量均随pH的增加而增加,但Cu(Ⅱ)与Pb(Ⅱ)吸附量之间的差值随pH增加而减小,Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)与Cd(Ⅱ)吸附量之间的差值随pH增大呈增大趋势.土壤吸附的Cd(Ⅱ)的解吸量随吸附平衡液pH的增加而增加;但Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的解吸量先随pH增加而增加,在某一pH时达最大,随后再逐渐减小.3种重金属离子在可变电荷土壤中吸附和解吸行为的不同特征是pH导致的土壤表面电荷的变化和离子水解程度的变化共同作用的结果.本文的研究结果对可变电荷土壤中重金属的控制和污染土壤的修复具有一定的指导意义.     

BS-12+DAS复配修饰膨润土对苯酚、菲的不同吸附模式和机理

为探究阴离子型表面修饰剂对两性修饰膨润土吸附不同类型有机污染物的影响,采用阴离子型表面修饰剂正十烷基磺酸钠(DAS)对两性修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)修饰膨润土进行复配修饰,恒温浸泡处理法研究复配修饰膨润土对疏水性不同的有机污染物苯酚和菲的吸附模式差异及原因,并对比了不同温度、pH和离子强度条件下供试土样吸附苯酚及菲的吸附量及表观热力学参数。结果表明:BS+DAS复配修饰土样对苯酚及菲的吸附量随DAS修饰比例的增大而减小,且苯酚吸附量变化更为显著,复配修饰土样对苯酚的吸附模式为"无限"型分配吸附,对菲为"有限"型分配吸附;供试土样对苯酚及菲的吸附均为物理吸附,呈现增温负效应;pH升高促进了供试土样对苯酚的吸附,抑制了菲的吸附;离子强度在0.001~0.1 mol L~(-1)范围内,可促进供试土样对苯酚及菲的吸附;热力学参数结果表明,BS+DAS两性复配修饰膨润土对苯酚及菲的吸附是自发的物理吸附过程,DAS增大了土样表面正辛醇/水分配系数的对数(logP),造成了苯酚及菲吸附模式的不同,结果证实,以化学修饰方式增强土样有机碳含量以增加对不同疏水性有机污染物的吸附,不但要考虑有机碳含量的影响,同时也要考虑土样表面有机相和污染物之间"相溶性"的差异。     

长链两性修饰土对Cd2＋的吸附动力学

以两性表面修饰剂十八烷基二甲基甜菜碱（BS-18）修饰的塿土土样为研究对象,在Cd2＋单一条件和与苯酚共存的复合条件下,通过不同的速度参数研究了修饰土样对Cd2＋的吸附动力学特征,并对吸附机制进行探讨。结果显示,在20℃和40℃温度下单一、复合两种处理的条件下,不同修饰比例BS-18修饰土样的各速度参数均大于未修饰土样,且总体上均随着修饰比例的增加而增大,表明修饰可以显著加快塿土土样对Cd2＋的吸附速度;吸附反应分为快速反应和慢速反应2个阶段,总反应平均速度Vt由快速吸附反应速度Vf和慢速吸附反应速度Vs共同决定;温度升高,单一处理Cd2＋的总反应平均速度基本不变,复合处理则下降;加入苯酚可以加快Cd2＋的总反应平均速度,40℃时则表现为抑制效应。Cd2＋吸附速度的描述以双常数方程动力学模型为最佳模型,模型参数A、B值可以用来描述吸附速度的大小。     

不同原料生物炭的改性及其吸附/钝化Cd(Ⅱ)效果

综述了生物炭原料来源、改性方法、Cd(Ⅱ)吸附机理以及施加生物炭对土壤pH值、C/N和镉形态的影响,提出今后应加强(改性)生物炭修复Cd(Ⅱ)污染土壤的田间实验研究,长期跟踪施加(改性)生物炭后土壤Cd(Ⅱ)形态、土壤养分、微生物群落组成和结构等的变化。     

腐殖酸对土壤中Cd形态的影响及利用研究

目前就腐殖酸对土壤重金属形态影响的研究较少 ,为此本文讨论了腐殖酸及其数量在棕壤上对Cd的赋存形态的影响作用。研究表明 :随腐殖酸投入比的加大 ,可溶态Cd含量明显下降 ,有机态Cd恰反之 ,铁铝 (锰 )氧化态Cd与有机态Cd雷同 ;腐殖酸对可溶态Cd分配比率最高 ,达 19～ 73 % ,分别是有机态Cd和铁铝 (锰 )氧化态Cd的 4.2～ 5 .5倍和1.6～ 3 .8倍。结果说明腐殖酸在棕壤上有明显降低有害的活性Cd之净化功能 ,其作用机制在于腐殖酸具备的络合 (螯合 )能力和胶体特性。研究确认腐殖酸不失为一重金属污染土壤修复的优选材料     

膨润土对重金属离子的竞争性吸附研究

通过间歇震荡平衡法研究了膨润土对4种重金属离子Cd2+、Zn2+、Cu2+、Pb2+的竞争性吸附特性及其机制。研究结果表明:与单一离子体系比较,膨润土在竞争体系中对Cd2+、Zn2+、Cu2+、Pb2+4种重金属离子的吸附量均呈下降趋势。竞争体系下,其它重金属离子的存在显著抑制了膨润土对Cd2+的吸附,降幅为19.20%~37.50%,而对Pb2+的吸附能力几乎没有影响,降幅仅为0.41%~2.83%。膨润土对4种重金属离子的富集系数,其大小顺序依次为Pb2+>Cu2+>Zn2+>Cd2+。该选择性吸附顺序与重金属离子的一级水解常数密切相关。     

稻草生物质炭对3种可变电荷土壤吸附Cd（Ⅱ）的影响

按土重的3%和5%向采自海南和广西的3种可变电荷土壤中添加由稻草制备的生物质炭,混合培养30 d后用一次平衡法研究了生物质炭对土壤吸附Cd（Ⅱ）的影响及其与土壤表面电化学性质的关系,旨在阐明生物质炭促进可变电荷土壤吸附和固定Cd（Ⅱ）的机制。结果表明,添加稻草炭显著提高了3种土壤的阳离子交换量（CEC）和土壤pH,并使土壤胶体Zeta电位向负值方向位移。因此,添加稻草炭增加了土壤表面的负电荷量,土壤表面对Cd（Ⅱ）的吸附容量增强,使3种可变电荷土壤对Cd（Ⅱ）的吸附量增加,且Cd（Ⅱ）吸附量的增幅随稻草炭添加水平的提高而增加。Freundlich方程和Langmuir方程可以拟合3种土壤对Cd（Ⅱ）的吸附等温线,但Freundlich方程拟合效果更好,该方程表征吸附容量的常数k也随着稻草炭添加水平提高而增大。研究表明在pH3.0~5.0范围内,稻草炭均增加土壤对Cd（Ⅱ）的吸附量。添加稻草炭提高土壤pH,促进Cd（Ⅱ）的吸附,因为Cd（Ⅱ）的吸附量随pH升高而增加。解吸实验表明,添加稻草炭处理Cd（Ⅱ）的解吸量高于对照处理,说明生物质炭提高了土壤对Cd（Ⅱ）的静电吸附量。     

香蕉皮改性材料对废水中二价Cd离子的吸附特性与机理

为探究农业生物质制备绿色吸附材料处理含Cd~(2+)废水方法,以香蕉皮为原料,制备改性吸附材料。采用单因素试验,优化了改性工艺条件。通过静态吸附试验,结合等温模型和吸附动力学模型探讨了其对Cd~(2+)吸附过程。利用比表面及孔径分析(brunner-emmet-teller)、扫描电镜(scanning electron microscope)、能谱仪(energy disperse spectroscopy)、元素分析仪、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy)等手段对改性前后材料的表面形态和结构进行表征,并分析了改性和吸附过程的机理。结果表明:改性较佳工艺条件为Na OH浓度为0.25 mol/L,改性时间为30 min。在此条件下香蕉皮改性后,对水中Cd~(2+)的理论饱和吸附量由37.61 mg/g提高到87.15 mg/g,平衡时间由60 min缩短到45 min。吸附符合Langmuir等温模型(R~2=0.998)和准二级动力学模型(R2=0.999)。改性后的香蕉皮对水中Cd~(2+)的吸附以离子交换吸附为主。研究结果可为木质纤维素生物质改性制备绿色吸附材料处理含重金属废水提供理论依据。     

天然膨润土的矿物特性及其磷吸附性能研究

比较了不同天然膨润土共7个样品对不同程度磷污染水体的吸附净化性能,通过等温吸附实验,探讨了膨润土对磷的吸附机制.结果发现,供试膨润土对水体磷均有一定的吸附净化潜力,但针对不同程度磷污染水体存在一定差异,且同一属型膨润土的吸附净化能力因矿物组成差异而不同.针对模拟V类水(P 0.4 mg/L)和劣V类水(P 1.0 mg/L),BN-2的吸附净化能力最强,BN-6的吸附净化能力较差,而其余膨润土对磷的吸附净化能力稍显差异.天然膨润土对磷的吸附等温曲线符合Freundlich方程,说明膨润土对磷的吸附可能属于不均匀介质的多分子层吸附.结果表明,在针对不同程度磷污染水体时,需根据膨润土的矿物特性,使各具特殊性质的不同天然膨润土矿样得到有效的应用.     

Using kale (Brassica oleracea var. acephala) as a phytoremediation plant species for lead (Pb) and cadmium (Cd) removal in saline soils

Ornamental kale (Brassica oleracea var. Acephala) is usually planted from early autumn until late winter. Since most of the plants used for phytoremediation cannot be grown during this time, kale can be a suitable option for phytoremediation and utilized during autumn and winter in urban landscape, especially in metropolitan areas where high levels of cadmium (Cd) and lead (Pb) pollutions exist. Kale growth in saline soil at different growth stages (germination and vegetative growth stages) was studied in this investigation. A factorial experiment based on completely randomized design (CRD) with four replications was used in this study. Treatments included three levels of sodium chloride (NaCl) (0, 30, and 60 mg/kg), four levels of Cd (0, 4, 8, and 16 mg/kg), and four levels of Pb (0, 1, 5, and 10 mg/kg). Results indicated that increase in Cd and Pb concentrations in the soil decreased fresh and dry weights of the plants. The results of the various growth stages revealed that under salinity stress, kale plants were able to absorb more Pb than Cd and effectively remediate Pb in polluted and saline lands. Cd accumulation in control treatment was 6.2% more than that in the saline treatments, whereas, Pb accumulation in the highest NaCl level, 60 mg/kg salinity treatment was 7.64% more than that of the control condition. Also, proline content of the plants was significantly increased under Cd and Pb stress. From the results of this study, it was concluded that using kale plant is recommended for phytoremediation of saline soils with 10 and 16 mg/kg Pb and Cd contents, respectively.     

EGCG与Cd2+对前列腺癌细胞PC-3生长的抑制作用研究

采用MTT法检测了EGCG、Cd2+及二者相互作用对PC-3细胞生长的抑制作用;通过倒置显微镜观察了前列腺癌细胞PC-3形态的变化;采用细胞凋亡罗丹明123染色试剂盒检测了PC-3细胞凋亡;利用ESR法检测了PC-3细胞膜流动性的改变。结果表明,EGCG与Cd2+都可抑制前列腺癌细胞的生长;二者都可改变细胞的外观形态;80 µmol/L的EGCG处理并未观察到凋亡的PC-3细胞,20 µmol/L的Cd2+处理主要导致PC-3细胞坏死,而80 µmol/L EGCG与20 µmol/L Cd2+共存可诱导细胞凋亡;同时,EGCG参与的处理都降低了PC-3细胞膜的流动性。     

重金属镉对三种潮虫的毒性效应及其回避行为研究

选择潮虫亚目三种常见种:普通卷甲虫Armadillidium vulgare(Latreille,1804),多霜腊鼠妇Porcellionides pruinosus(Brandt,1833)和中华蒙潮虫Mongoloniscus sinensis(Dollfus,1901)为研究对象,以农田自然土壤为实验土壤,人工添加重金属镉(Cd)进行毒理研究。结果表明:(1)急性毒性试验采取滤纸接触法和自然土壤法开展Cd对三种潮虫的急性毒性试验,三者的半致死浓度(LC50)大小关系为:A.vulgareP.pruinosusM.sinensis,说明不同潮虫对Cd的忍耐限度和敏感程度不同。(2)三种潮虫对Cd的富集强弱关系为:M.sinensisP.pruinosusA.vulgare。说明陆生等足类能存活于一定浓度的污染土壤中,但不同潮虫对Cd的富集能力不同。(3)三种潮虫对土壤中Cd均表现出明显的回避行为反应,回避能力大小关系为:A.vulgareP.pruinosusM.sinensis。与急性毒性试验的测试终点LC50相比,潮虫行为测试终点对土壤中重金属镉的反应更为敏感。根据实验结果,中华蒙潮虫体内Cd的富集量随着Cd浓度的增加呈上升趋势,所以其富集能力和耐受性强于普通卷甲虫和多霜腊鼠妇,在将来有望成为土壤重金属污染生物修复的首选动物类群。     

磁流体改性制备磁性肉骨生物炭及其对Cd2+的吸附特性

病死水产品（以非正常死亡鲤鱼为例）制成肉骨生物炭（Carp meat bone Biochar,CBC）应用于Cd2+污染修复,是实现水产养殖废弃物无害化、减量化和资源化处置的新途径。采用磁流体对CBC进行改性制备磁性肉骨生物炭（Magnetic Carp meat bone Biochar,MCBC）,并考察磁流体改性对CBC理化性质的影响;采用批平衡试验、微观结构分析和顺序提取试验,探究了MCBC对Cd2+的吸附特性。结果表明,磁流体改性能使Fe3O4在CBC表面较为均匀分布,并使CBC对Cd2+的吸附量提高160%;MCBC对Cd2+的吸附符合准二级动力学、Diffusion-Chemisorption、Freundlich和Temkin吸附模型。MCBC对Cd2+的吸附机理主要以离子交换、沉淀、静电吸附和含氧官能团络合为主;顺序提取试验表明Cd2+在MCBC上的存在形态主要为可交换态（占总吸附量48.4%）和酸可提取态（占总吸附量29.5%）;研究结果将为磁性生物炭的制备及其对重金属Cd2+污染的修复提供一定的理论参考。     

Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在红壤胶体和非胶体颗粒上吸附的比较

研究了湖南长沙和海南昆仑的2种红壤胶体和非胶体的矿物组成、阳离子交换量(CEC)及Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在土壤胶体和非胶体颗粒表面的吸附行为,以明确红壤胶体对土壤表面化学性质的贡献。X射线衍射分析结果表明,两种红壤胶体的矿物组成均以次生矿物为主,次生矿物又以1∶1型高岭石所占比例最高。土壤非胶体颗粒中石英等原生矿物含量较高。土壤铁铝氧化物主要富集在土壤胶体部分,土壤胶体颗粒中游离氧化铁和游离氧化铝含量明显高于非胶体颗粒,如湖南长沙红壤胶体颗粒游离氧化铁的含量为78.03 g kg~(-1),而非胶体颗粒中仅为9.93 g kg~(-1)。土壤胶体颗粒的CEC显著高于非胶体颗粒部分,2种红壤胶体的CEC约为非胶体的12倍。等温吸附实验结果表明,土壤胶体颗粒对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)与Cd(Ⅱ)的最大吸附量和吸附亲和力均显著大于非胶体颗粒,湖南红壤胶体对3种重金属的吸附量大于海南红壤胶体,与土壤胶体的矿物组成和CEC大小一致。Cd(Ⅱ)在红壤胶体和非胶体颗粒表面主要发生静电吸附,而静电吸附和非静电吸附两种机制均对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附有重要贡献。     

砷镉在不同矿物界面的相互作用过程

重金属元素镉砷由于毒性高、活性大及危害强等特点,其土壤界面化学过程是土壤科学研究中的热点问题。虽然已有大量报道涉及镉砷的界面化学过程研究,但很少排除pH这一重要因子对研究结果的干扰。因此,本研究通过序批式反应,在排除pH干扰的条件下,定量研究了砷及镉在不同矿物界面（包括氧化铝、二氧化钛和高岭石）单独存在以及共同存在条件下的相互作用过程。研究结果表明：不同矿物界面上砷和镉的吸附动力学符合准二级动力学模型,化学吸附为其控速步骤;镉及砷的吸附效率（吸附量/比表面积）在不同矿物界面上均呈现出二氧化钛界面远高于氧化铝界面,而氧化铝界面高于高岭石界面;随着镉/砷浓度比的递增,镉的关键界面作用过程调控机制由静电吸附控制为主逐步转变为静电吸附与形成界面-砷-镉三元络合物共同作用,继而转变为形成表面沉淀控制;而随着砷/镉浓度比的递增,砷的关键界面调控机制发生从吸附控制为主向为沉淀控制为主的转变。该结果可为重金属元素在土壤矿物界面的微观化学作用过程及其调控措施研究提供借鉴。