木薯渣基生物质炭对水中Cd2+ Cu2+的吸附行为研究

以木薯渣为原料,制备不同温度(350、450、550℃)的生物质炭(BC350、BC450、BC550),对其性质进行表征,探究吸附时间、溶液初始浓度、温度、p H对生物质炭吸附Cd~(2+)、Cu~(2+)作用的影响。结果表明:生物质炭对Cd~(2+)、Cu~(2+)的吸附平衡时间随着生物质炭热解温度的升高而缩短,伪二级动力学模型能较好地描述吸附动力学特性(R20.983)。吸附等温线符合Freundlich模型和Langmuir模型,但Freundlich模型拟合的线性更好,R2分别在0.951~0.998和0.992~0.998之间,说明生物质炭对Cd~(2+)、Cu~(2+)的吸附为多层吸附。lg KF值表示吸附能力,随生物质炭热解温度的升高而增大,说明BC550吸附效果最好,对Cd~(2+)、Cu~(2+)的最大吸附量分别为15.55和5.44 mg·g-1。生物质炭对Cd~(2+)、Cu~(2+)的吸附具有自发的特性,吸附量随p H的增加先增加后下降,最适p H分别为5.5和6.5。     

低分子量有机酸对亚热带地区典型土壤磷吸附的影响

为探索低分子量有机酸对亚热带地区典型土壤磷吸附的影响,采用批处理法研究了柠檬酸和草酸对旱地土、水稻土磷素吸附特征的作用,重点探讨了不同浓度有机酸和柠檬酸钠、有机酸加入顺序等对土壤磷吸附的影响。结果表明：柠檬酸和草酸显著降低了土壤磷吸附动力学的颗粒内扩散模型拟合度,减弱了磷素在土壤颗粒内部扩散过程。Langmuir和Freundlich方程对有机酸存在下土壤磷吸附等温数据均有较好的拟合效果（R2=0.863～0.996）。有机酸降低了土壤磷素最大理论吸附量。土壤磷吸附量与有机酸浓度呈指数函数关系,0.1～5 mmol/L有机酸对土壤磷吸附的影响最大。有机酸浓度小于1 mmol/L时,柠檬酸对土壤磷素吸附的抑制程度大于草酸;而当浓度大于5 mmol/L时,草酸的抑制程度更大。在相同浓度时,0.1～5 mmol/L的柠檬酸钠比柠檬酸对土壤磷吸附能力抑制程度更大,先加入有机酸进一步降低了土壤对磷素吸附量,说明阴离子竞争吸附是低浓度柠檬酸降低土壤磷吸附能力的主要原因,而柠檬酸浓度为5～50 mmol/L时,有机酸与土壤铁铝等金属离子的络合作用占主导。     

低分子量有机酸对两种可变电荷土壤吸附铜的影响

采用室内实验方法，研究了3种低分子有机酸对两种可变电荷土壤吸附铜的影响。结果表明，有机酸对铜吸附的影响与有机酸的种类和土壤类型有关，柠檬酸和苹果酸能显著增加可变电荷土壤对铜的吸附，而草酸在低浓度下对铜吸附有一定的增加作用，随着草酸加入量的增加其主要表现为对铜吸附的抑制作用。有机酸主要通过与铜形成表面三元络合物来增加铜的吸附量，以这一机制吸附的铜不能为中性盐NaNO3交换而解吸，因此可以降低铜的活动性和生物有效性。     

低分子量有机酸对土壤磷的活化作用

模拟缺磷胁迫下植物根系分泌的有机酸种类和数量。用化学浸提法研究了柠檬酸、酒石酸、苹果酸和草酸对石灰性土壤和红壤磷的活化。结果表明,有机酸能明显促进石灰性土壤和红壤中磷的释放。柠檬酸和草酸对石灰性土壤磷的活化较强,苹果酸和酒石酸的活化作用较弱;柠檬酸和草酸对红壤磷的活化较强,酒石酸的作用次之,而苹果酸的活化作用较弱。经比较发现,有机酸对红壤磷的活化作用要大于对石灰性土壤磷的活化。在红壤上,有机酸对磷的活化与土壤中 Fe 和 Al 释放有显著正相关关系。质子对有机酸活化土壤磷起着十分重要的重要。在低 pH 时,柠檬酸所活化的磷大约有38%是质子的作用;32%左右是柠檬酸阴离子的贡献,质子和柠檬酸阴离子的交互作用占30%。     

低分子量有机酸对赤铁矿吸附二氯喹啉酸的影响及机理

采用批量平衡振荡法研究了6种低分子量有机酸对人工合成的赤铁矿吸附二氯喹啉酸的影响,并利用傅里叶红外光谱(FTIR)探讨其机理。结果表明:不同浓度的6种低分子量有机酸存在时,Freundlich 模型能较好地描述二氯喹啉酸在赤铁矿中的吸附行为(R² >0.749),二氯喹啉酸与赤铁矿的总吸附能力(lgKf值)从高到低顺序为乙酸>草酸>丁二酸>酒石酸>苹果酸>柠檬酸;在供试浓度范围内(0～32 mmol·L^-1), 乙酸、柠檬酸、草酸、酒石酸、丁二酸和苹果酸均促进二氯喹啉酸的吸附,其中高浓度的草酸促进作用较明显。FTIR分析表明, 二氯喹啉酸主要通过氢键、络合反应及电荷转移等作用吸附在赤铁矿上,赤铁矿吸附二氯喹啉酸后Fe-O键特征峰均未发生变化,吸附主要是由表面作用引起的。分别加入乙酸、草酸和柠檬酸后, 乙酸(草酸和柠檬酸)强烈的缔结在Fe-O键结构上,均在赤铁矿表面上形成了Fe-O-二氯喹啉酸-乙酸(草酸和柠檬酸)结构,赤铁矿、二氯喹啉酸与乙酸(草酸和柠檬酸)之间存在配位络合作用、氢键和电荷转移等作用。     

低分子量有机酸对石灰性潮土磷吸附与解吸的影响

采用磷的平衡吸附与解吸方法，模拟缺磷胁迫条件下植物根系分泌的有机酸种类和数量，研究了草酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、乙酸5种有机酸对石灰性潮土磷吸附的影响，并以作用能力较强的草酸为代表，研究了有机酸对石灰性潮土磷吸附和解吸的影响。结果表明：（1）中性条件下供试有机酸均能不同程度的降低石灰性潮土对磷的吸附，作用强弱依次为草酸、柠檬酸＞苹果酸、酒石酸＞乙酸。（2）有机酸使土壤对磷吸附的降低效应随着有机酸浓度和有机酸与磷浓度比的增加而增加。（3）石灰性潮土在草酸体系中所吸附的磷容易被中性盐解吸，有机酸对土壤吸附磷的解吸有一定的促进作用。     

低分子量有机酸对土壤磷素的活化效应

用室内培养法试验了草酸，柠檬酸和酒石酸对土壤磷的活化作用，结果表明，有机酸对土壤磷的活化作用明显，三种有机酸的活化作用草酸＞柠檬酸＞酒石酸，活化作用随有机酸浓度提高而增强，试验的两种土壤培养96小时，土壤有效磷释放便基本达到最大值，在潮土上，草酸，柠檬 ，酒石酸处理土壤磷素最大释放率分别为150．9％，97．6％和23．3％。     

炭化水竹吸附废水中Cu2+的性能

以炭化处理后的水竹为吸附剂,研究了竹炭对水中Cu2+的吸附性能。探讨了溶液pH值、吸附剂用量、初始Cu2+浓度、温度、接触时间对吸附过程的影响,并对其吸附热力学和动力学进行了数值拟合。结果表明,在溶液pH值为5,竹炭用量6 g/L,初始Cu2+浓度120 mg/L时,吸附基本达到饱和,饱和吸附量为6.24 mg/g;在温度为20~35℃时,竹炭对Cu2+的去除率随温度升高而增加。采用Langmuir、Freundlich等温式对吸附平衡数据进行拟合,结果表明竹炭对Cu2+的吸附更符合Langmuir等温吸附模式,吸附反应过程遵循二级动力学模型。     

响应面优化玉米芯对Cu2+的吸附

以农业废弃物玉米芯作为吸附剂,研究其对水产养殖废水中重金属铜的吸附效果。通过单因素实验研究了pH、水温及废水初始Cu~(2+)质量浓度对铜离子去除率的影响。在此基础上对上述3种因素采用Box-Behnken响应面优化设计和实验,以期获得最佳去除条件。单因素实验结果表明,3个因素均对玉米芯去除Cu~(2+)产生较大影响,影响主次顺序:初始Cu~(2+)质量浓度温度pH。响应面设计分析得到玉米芯吸附养殖废水中铜离子的最佳条件为pH=7、温度18.8℃、初始质量浓度0.4 mg/L,在此条件下铜离子去除率为86.65%,接近于理论值(88.11%)。回归模型的P0.000 1,失拟项的P为0.583 8,说明回归方程极显著,可用以分析玉米芯吸附养殖废水中的铜离子。     

低分子量有机酸对江西省典型水稻土中铅离子吸附解吸的影响

【目的】通过研究有机酸对水稻土中铅离子吸附解吸的影响,为铅在水稻土中的环境化学行为和重金属污染修复提供科学依据和指导,对治理江西省水稻土的铅污染具有现实意义。【方法】以江西省潜育型和潴育型2种典型水稻土为试材,采用振荡平衡法研究不同种类的低分子量有机酸对水稻土中铅离子吸附解吸的影响。【结果】在相同pH条件下,柠檬酸抑制了对铅离子的吸附,丙二酸、苹果酸和酒石酸均不同程度的促进了2种水稻土对铅离子的吸附,且潴育型的吸附量大于潜育型;而柠檬酸促进了对铅离子的解吸,丙二酸、苹果酸和酒石酸均不同程度的抑制了2种水稻土对铅离子的解吸,且潴育型的解吸率小于潜育型;在不同pH条件下,2种水稻土对铅离子的吸附量均随pH升高而增大;而2种水稻土对铅离子的解吸率均随pH升高而减小。【结论】加入柠檬酸有利于减少水稻土对铅的吸附,而丙二酸、苹果酸和酒石酸均增加了铅对水稻土的污染风险。     

土壤中铜与阿特拉津交互作用下的吸附行为研究

农业土壤中重金属-有机农药复合污染普遍存在,以常见的重金属污染元素铜和具有代表性的三嗪类除草剂阿特拉津(AT)为目标物,通过批量平衡吸附实验考查了两者共存时的吸附等温线变化,并对交互作用下离子强度、有机质含量和p H值等因素对两者吸附过程的影响进行了研究,以期揭示铜与阿特拉津吸附过程的交互作用规律以及土壤环境因子对吸附交互作用的影响。结果表明:在土壤-水体系中,AT和Cu2+的吸附行为发生了交互影响,Cu2+的存在减小了土壤中AT的吸附;低浓度的AT明显抑制了Cu2+的吸附,而在较高浓度时(≥5 mg·L-1),抑制作用随AT浓度增加而减弱。交互作用下,有机质含量的影响与单一吸附情况相同,有机质含量减少,两者的吸附量皆下降;离子强度和p H值的影响与单一污染相比有所变化,两者的吸附量皆随离子强度增加而减少,其中AT的变化趋势与单独存在时相反;实验范围内,酸性条件对土壤吸附铜的抑制作用变得不再明显。     

不同复配修饰两性麦饭石对紫色土吸附Cu2+的影响

为了探索添加不同复配修饰两性黏土对紫色土吸附Cu~(2+)的影响,分别采用50%和100%CEC的阴离子型聚丙烯酰胺(APAM,简写为PA)、柠檬酸(CA)、乙二胺四乙酸(EDTA,简写为ED)和十二烷基磺酸钠(SDS,简写为SD)对50%CEC十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12或BS)修饰麦饭石进行复配修饰,并将复配修饰后的麦饭石以1%的质量比加入到紫色土(PS)中,形成PS50BS+PA(PS中添加1%的50%BS+PA修饰麦饭石,下同)、PS50BS+CA、PS50BS+ED、PS50BS+SD四类混合土样。批处理法研究各混合土样对Cu~(2+)的等温吸附和热力学特征,并对比不同pH值、温度和离子强度对Cu~(2+)吸附的影响。结果表明:不同混合土样对Cu~(2+)吸附等温线均呈"L"型且符合Langmuir模型。各混合土样对Cu~(2+)的最大吸附量qm在94.90～144.80 mmol·kg-1之间,表现为PS50BS+PA PS50BS+CAPS50BS+SD PS50BS+ED PSBS PS的趋势,且相同复配修饰模式下Cu~(2+)吸附量在100%复配修饰比例更佳。20～40℃范围内,除PS50BS+PA和PS50BS+SD以外,供试土样对Cu~(2+)的吸附量均随温度的升高而升高,增加幅度为8.29%～15.99%。pH值3～5范围内,各混合土样对Cu~(2+)的吸附量均随着pH值的升高而升高。各混合土样(除PS50BS)对Cu~(2+)的吸附量均随着离子强度的增加而降低,以0.01 mol·L~(-1)最佳。混合土样对Cu~(2+)的吸附为自发和熵增的过程,且除PSBS+PA和PS50BS+SD外的土样对Cu~(2+)的吸附为吸热反应。     

沸石-纳米零价铁的制备及其对溶液中Cu2+的吸附研究

采用液相还原法制备沸石-纳米零价铁复合材料,并通过添加不同质量的沸石得到不同铁与沸石比例的沸石-纳米零价铁复合材料(Z-nZVI),考查了不同比例复合材料对Cu~(2+)的吸附效果,确定最佳铁与沸石比例为1∶6,并对该比例材料、纳米零价铁与沸石进行了性状表征(包括:TEM、XRD及BET)。该比例复合材料对Cu~(2+)的吸附动力学实验结果表明,其吸附平衡时间约为1 h;动力学方程拟合结果表明,该材料的动力学过程更符合准二级动力学方程,且平衡吸附量达到515.46 mg·g~(-1)Fe0;对等温吸附实验数据进行Langmuir和Freundlich拟合结果表明,Langmuir方程更适用于描述沸石-纳米零价铁对Cu~(2+)的吸附。比较而言,沸石-纳米零价铁(1∶6)对于Cu~(2+)的吸附效果要优于纳米零价铁并远高于沸石。三因素三水平正交试验(溶液温度:25、35、45℃;pH:3、4、5;ZnZVI添加量:0.1、0.14、0.21 g·40 m L~(-1))结果表明,铁沸石比为1∶6的沸石-纳米零价铁对Cu~(2+)的最优吸附条件为:温度45℃,pH 3,Z-nZVI添加量0.21 g·40 m L~(-1)。上述结果表明沸石-纳米零价铁可应用于水体中Cu~(2+)的去除。     

皂角苷对红壤和黄褐土中Pb2+、Zn2+的解吸特征

以Pb~(2+)、Zn~(2+)污染的红壤和黄褐土为材料,以皂角苷为解吸剂,研究不同皂角苷浓度(0~20 g·L-1)、p H(3~7)、解吸次数(1~3次)下土壤中重金属的解吸效果。结果表明,随着皂角苷浓度升高,其从土壤中解吸Pb~(2+)和Zn~(2+)的量增大;皂角苷溶液p H越高,对Pb~(2+)和Zn~(2+)的解吸率越低。皂角苷对土壤中Zn~(2+)的解吸率明显高于Pb~(2+),红壤中Zn~(2+)的解吸率最高可达47%,而黄褐土中Zn~(2+)的解析率则为30%。单次解吸,红壤中含量降低最大的是酸溶态的Pb~(2+)和Zn~(2+),分别为38%和34%;可氧化态Zn~(2+)的含量下降较少,约为14%,但下降程度仍高于黄褐土。黄褐土中可还原态Pb~(2+)的含量减少最多,达26%,且各形态的解吸量均显著低于红壤。皂角苷对供试红壤中Pb~(2+)、Zn~(2+)的解吸效果好于黄褐土,可能是红壤与黄褐土的矿物组成和表面电荷性质不同所致。加入皂角苷后,红壤的Zeta电位下降,黄褐土的升高,两种土壤的Zeta电位均向零趋近。     

煤基NaA分子筛材料的合成及其对Cd2+的吸附

为实现废弃物资源化利用,采用煤矸石为原料制备分子筛环境修复材料。通过对煤矸石（CG）的硅铝比进行调节,利用煅烧-水热晶化法分别在500℃和750℃下成功合成了NaA-500和NaA-750两种煤基NaA分子筛材料。进一步采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等表征方法探讨了分子筛的结构特征和表观形貌,并对吸附过程进行吸附动力学和等温吸附线的研究分析,以深入探究其对Cd²⁺的吸附特性。结果表明：相比煤矸石,NaA-750和NaA-500对Cd²⁺的最高吸附量分别为392.9 mg·g^-1和208.9 mg·g^-1,分别是煤矸石的4.5倍和2.4倍,且NaA-750和NaA-500对Cd²⁺的吸附过程遵循准二级动力学规律。吸附等温线结果显示,NaA-500和NaA-750对Cd²⁺的吸附符合Langmuir等温吸附模型。综上所述,以煤矸石为原料制备的NaA型分子筛对Cd²⁺的吸附能力明显提升且具有较高的吸附容量,对去除废水中Cd²⁺具有潜在应用价值。     

BS+DT和BS+SDS复配修饰红壤对Cd2+吸附的比较

为了比较两性-阳离子和两性-阴离子复配修饰可变电荷土壤对Cd~(2+)吸附的差异,采用阳离子型表面修饰剂十二烷基三甲基溴化铵(DT)和阴离子型表面修饰剂十二烷基磺酸钠(SDS)分别对十二烷基二甲基甜菜碱(BS)两性修饰红壤进行复配修饰,以批处理法研究各供试土样的等温吸附及热力学特征,并对比了修饰比例、温度、pH和离子强度对吸附的影响。结果表明:阳、阴离子对两性修饰红壤的复配修饰具有相反的效应,BS+DT复配修饰红壤对Cd~(2+)吸附量随DT修饰比例的增加而减小,BS+SDS复配修饰红壤对Cd~(2+)的吸附量随SDS修饰比例的增加而增加。供试土样对Cd~(2+)饱和吸附量呈现出BS+SDSBSCK(红壤)BS+DT的规律,Sips模型能够较好地描述Cd~(2+)在各供试土样上的吸附机制。各供试土样对Cd~(2+)的吸附均呈现出吸热、熵增、自发的特征,低离子强度和高pH有利于Cd~(2+)的吸附。可变电荷土壤表面负电荷数量较少是造成阳、阴离子复配修饰对Cd~(2+)吸附差异的关键因素。     

菌粉、两性黏土复合活性硅酸钙对Cu2+的吸附和阻滞效应

为了探究菌粉、BS黏土复合硅酸钙材料对Cu~(2+)的吸附特征及阻滞效果,分别将啤酒酵母菌粉和100%CEC的BS-12(十二烷基二甲基甜菜碱)修饰膨润土以质量比10%、25%和50%与硅酸钙(CK)组配,形成J-Ca(菌粉+硅酸钙)和BS-Ca(BS黏土+硅酸钙)两类复合材料。批处理法研究不同pH值和温度条件下复合材料对Cu~(2+)的等温吸附特征,并采用运移模型验证两类复合材料对Cu~(2+)的阻滞效应。结果表明,随着菌粉添加比例的增加,J-Ca材料对Cu~(2+)的吸附能力逐渐降低,而BS-Ca材料对Cu~(2+)的吸附量随BS黏土添加比例的增加而增大;相同菌粉和BS黏土添加比例下,复合吸附剂对Cu~(2+)的吸附量表现为BS-CaCKJ-Ca。两类复合材料对Cu~(2+)的吸附是一个自发、吸热(50%BS-Ca除外)和熵增的反应过程。10~30℃范围内,温度对CK和10%J-Ca吸附Cu~(2+)的影响不大,而25%J-Ca和50%J-Ca对Cu~(2+)的吸附量在不同温度处理下差异显著;当BS黏土添加比例达到50%时,BS-Ca吸附Cu~(2+)的温度效应开始从增温正效应向增温负效应转变。随着溶液pH值的升高,两类材料对Cu~(2+)的吸附量均有不同程度的增加。饱和水土柱运移试验中Cu~(2+)穿透的体积数表现为25%J-CaCK25%BS-Ca,出流浓度峰值表现为25%J-CaCK25%BS-Ca;CK、25%J-Ca和25%BS-Ca对Cu~(2+)的吸附率均达到了95%以上,且阻滞因子显示出25%BS-CaCK25%J-Ca。     

牛粪和核桃壳生物炭对水溶液中Cd2+和Zn2+的吸附研究

为有效去除水溶液中Cd~(2+)和Zn~(2+),以牛粪和核桃壳为原料,在不同热解温度下制取生物炭,采用等温吸附法和动力吸附法研究生物炭对水溶液中Cd~(2+)和Zn~(2+)的吸附效果和动力学特性,通过生物炭吸附前后的XRD和FTIR表征对比,探究其吸附机理。结果表明:生物质原材料的种类和热裂解温度是影响生物炭吸附效果的两大因素,牛粪生物炭比核桃壳生物炭吸附效果好,700℃制备的生物炭比300℃制备的生物炭吸附效果好;生物炭对Cd~(2+)和Zn~(2+)的吸附符合Langmuir方程;700℃制备的牛粪生物炭(DM700)对Cd~(2+)和Zn~(2+)的吸附性能最佳,饱和吸附量分别为117.5 mg·g~(-1)和59.4 mg·g~(-1),其吸附过程由快速吸附和慢速吸附两个阶段组成,符合准二级动力学方程;吸附机理主要是生物炭中的羟基和羧基与Cd~(2+)、Zn~(2+)间发生离子交换和络合反应,Cd~(2+)、Zn~(2+)被吸附后进一步生成CdCO_3和Zn_3(PO_4)_2沉淀。这说明,DM700具备作为水溶液中Cd~(2+)、Zn~(2+)吸附剂的潜力,本研究为生物炭去除水中重金属和土壤重金属污染的修复提供了理论依据与应用参考。     

氧氟沙星与Cu2+复合物对非洲绿猴肾细胞(Vero)的毒性效应

抗生素氧氟沙星(Ofloxacin,OFL)与重金属铜离子(Cu~(2+))复合污染对离体培养的非洲绿猴肾细胞(Vero)的生长抑制作用及毒性效应,是值得关注的热点问题。通过模拟试验,研究了抗生素OFL与Cu~(2+)及其复合物对非洲绿猴肾活体细胞(Vero)的毒性效应。在正常体细胞环境下培养非洲绿猴肾细胞(Vero)3 d,加入OFL浓度为0.63、1.25、2.5、5、10 mg·L~(-1),加入Cu~(2+)浓度为2.75、6.88mg·L~(-1),反应24 h,并通过MTT法检测OFL与Cu~(2+)及其复合物对非洲绿猴肾细胞生长的抑制率。结果表明:OFL与Cu~(2+)及其复合物会导致细胞形态变化,细胞破碎,贴壁率降低。随着Cu~(2+)浓度增加,Vero细胞生长抑制率逐渐上升;OFL对Vero细胞生长有显著的影响。在2.75 mg·L~(-1)Cu~(2+)浓度时,OFL与Cu~(2+)的复合物对细胞的抑制率在30%到36%之间;当OFL浓度为2.5、5、10 mg·L~(-1)时,OFL与Cu~(2+)的复合物对细胞的抑制率与OFL、Cu~(2+)单一抑制率之和有显著差异,但随OFL浓度的变化没有显著差异;在6.88 mg·L~(-1)Cu~(2+)浓度处理时,OFL浓度为1.25、2.5 mg·L~(-1)时,OFL与Cu~(2+)复合物对细胞抑制率的实测值与OFL、Cu~(2+)单一抑制率之和之间没有显著差异;而当OFL浓度为0.63、5、10 mg·L~(-1)时,OFL与Cu~(2+)的复合物对细胞抑制率的实测值显著低于OFL、Cu~(2+)单一抑制率之和;OFL与Cu~(2+)的复合物对细胞的抑制率随着OFL浓度的增加而增加。OFL与Cu~(2+)的复合物会对Vero细胞产生毒性效应,并表现为抑制细胞生长,对细胞产生了复合污染;OFL与Cu~(2+)的复合物对细胞生长的抑制率小于OFL与Cu~(2+)单一对细胞生长抑制率之和,OFL与Cu~(2+)对细胞生长的毒性具有拮抗作用。