高岭石表面吸附态Mn(Ⅱ)对有机酸还原Cr(Ⅵ)的影响

通过批式试验研究了高岭石表面吸附态Mn(Ⅱ) 对草酸、柠檬酸和酒石酸还原Cr(Ⅵ) 的影响.结果表明,高岭石表面吸附态Mn(Ⅱ) 对3种有机酸还原Cr(Ⅵ) 均有良好的催化作用,其效果大小依次为:草酸、柠檬酸、酒石酸.酒石酸为还原剂,当其初始浓度≤2.0 mmol·L-1时,高岭石表面吸附态Mn(Ⅱ) 对酒石酸还原Cr(Ⅵ) 的催化作用小显著,但其催化作用随酒石酸初始浓度的增加而明显提高.温度和pH对高岭石表面吸附态Mn(Ⅱ) 催化草酸和柠檬酸还原Cr(Ⅵ) 有显著影响,温度越高,反应速率越快;当pH在3.5～4.5范围内,草酸对Cr(Ⅵ) 的还原反应速率随pH的降低而显著升高;然而,柠檬酸对Cr(Ⅵ) 的还原速牢却在pH=4.0时为最快.     

Fe(Ⅲ)对不同来源溶解性有机质的光化学活性的影响

为研究水环境中普遍存在的Fe(Ⅲ)对溶解性有机质(DOM)的光化学活性的影响,分别以糠醇(FFA)、对氯苯甲酸(pCBA)和2,4,6-三甲基苯酚(TMP)作为1O2、·OH和3DOM*的分子探针,研究了不同光源和pH条件下,Fe(Ⅲ)对不同DOM产生1O2、·OH的稳态浓度和TMP降解的反应速率的影响。结果表明:汞灯照射下DOM产生活性物种的能力显著高于氙灯照射条件下,说明光强越大,DOM产生的活性物种越多;不同光源和pH条件下,不同DOM产生活性物种的能力是不同的,总体上表现为Suwannee河腐植酸(SRHA)和Suwannee河天然有机物(SRNOM)具有更高的1O2和·OH生成效能,而污水处理厂二级出水有机物(EfOM)具有更高的3DOM*生成效能。低浓度的Fe(Ⅲ)(10μmol·L~(-1))对DOM产生活性物种的能力无显著影响,高浓度的Fe(Ⅲ)(25～50μmol·L~(-1))则会抑制DOM产生活性物种的能力,且随Fe(Ⅲ)浓度的增加,抑制效应增强。DOM/Fe溶液的E2/E3值随Fe(Ⅲ)浓度的增加而逐渐减小,其与单一DOM/Fe体系产生的1O2、·OH的稳态浓度以及TMP的光降解反应速率常数具有正相关关系。在实际水体中,Fe(Ⅲ)的存在可能会抑制DOM的光化学活性,进而抑制水体中有机污染物的光化学转化,导致有机污染物的生态风险提高。     

己烯雌酚在UV-Vis/Fe(Ⅲ)/H2O2体系中的光降解

以250W高压汞灯为光源研究了水中己烯雌酚(DES)在UV-Vis/Fe(Ⅲ)/H2O2体系中的光降解和矿化情况,考查了初始pH值、H2O2初始浓度、DES初始浓度对DES光降解的影响。结果表明,UV-Vis/Fe(Ⅲ)/H2O2体系能有效光降解和矿化DES。在pH3.0～7.0范围内,pH初始值越小,DES降解率越大;在1000～4000"mol·L-1范围内,H2O2初始浓度越大,DES降解率越大;DES初始浓度越低,其降解率越高。当Fe(Ⅲ)浓度为10.0"mol·L-1,H2O2浓度为1000"mol·L-1,pH3.0条件下,光照80min时,10.0mg·L-1的DES的降解率可达100%,光照120min时,10.0mg·L-1的DES的矿化率可达95.0%。     

克雷伯氏菌(Klebsiella)Z3的分离鉴定 和对铬(Ⅵ)还原特性研究

从河南某矿渣堆放区土壤中筛选到1株高效还原Cr(Ⅵ)的菌株,经形态观察、生理生化特性鉴定以及16S rRNA核酸序列系统发育分析,该菌株为克雷伯氏菌(Klebsiella),命名为Z3。抗逆分析表明,Z3是1株嗜碱耐盐的好氧菌。通过正交优化试验确定Z3还原Cr(Ⅵ)的最适温度为36℃,最适p H值为9. 0,对70 mg·L-1Cr(Ⅵ)在24 h的还原率高达92%。Cr(Ⅵ)还原动力学分析表明,在静息条件下,Z3对Cr(Ⅵ)的还原呈现零级反应动力学特征;在生长状态下,Z3对Cr(Ⅵ)的还原呈现一级反应动力学特征。     

一株Cr(Ⅵ)还原菌的筛选鉴定及其还原特性研究

从山西某铬渣堆场土壤中分离得到一株能还原Cr(Ⅵ)的细菌C2L,通过形态特征、生理生化反应和分子生物学鉴定确定该菌株为霍氏肠杆菌(Enterobacterhormaechei).该菌株能在较宽的pH 值(5~9)和温度(25~45 ℃)范围内还原Cr(Ⅵ),最佳反应条件为pH8和30 ℃.在Cr(Ⅵ)初始浓度为50、100、200、400、800 mg·L^-1时,C2L菌株对Cr(Ⅵ)的还原效率分别为99.3%、94.2%、85.6%、82.1%、58.2%.实验结果表明,该菌株在高Cr(Ⅵ)浓度下仍可表现出良好的还原能力,具有独特的还原Cr(Ⅵ)性能,在处理Cr(Ⅵ)污染土壤中存在极大的应用潜力.     

Fe~(3+)对赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)生长的影响

为探索Fe3 与赤潮发生的关系,采用模拟生长方法研究了Fe3 对赤潮异弯藻(Heterosigmaakashiwo)生长的影响。Fe3 是赤潮异弯藻生长的限制因子,低于0.01μmol·L-1会抑制该藻的生长,在0.01￣0.05μmol·L-1时赤潮异弯藻的比生长速率与Fe3 浓度成正比关系;赤潮异弯藻的最大生长速率μm-Fe=0.2728,Ks-Fe=0.0169μmol·L-1。EDTA是赤潮异弯藻生长的限制因子,EDTA对于赤潮异弯藻生长的限制浓度是0.013μmol·L-1,EDTA浓度小于0.013μmol·L-1时,赤潮异弯藻的生长明显受到抑制;EDTA浓度大于0.013μmol·L-1时,赤潮异弯藻的比生长速率与EDTA浓度成正比关系(μ-EDTA=2.0742x-0.0114,r2=0.9248),浓度为0.13μmol·L-1时藻的生长速率接近最大值,赤潮异弯藻的最大生长速率μm-EDTA=0.3114,Ks-EDTA=0.1160μmol·L-1。探讨了不同Fe3 /EDTA比值对赤潮异弯藻生长的影响,Fe3 /EDTA比值为0.2时藻细胞生长速率达到最大,表明比值为0.2时最适合赤潮异弯藻的生长。因此,赤潮异弯藻适合在Fe3 、EDTA浓度分别大于0.05、0.13μmol·L-1、Fe3 /EDTA=0.2的条件下生长。     

腐植酸、EDTA、Cr(Ⅵ)调控猪粪尿废水异化Fe(Ⅲ)还原偶联VFAs的转化能力比较

以人工合成Fe(OH)3作为电子受体,在猪粪尿废水中添加具有铁还原能力的菌株,厌氧恒温培养,通过对猪粪尿废水中添加不同浓度腐植酸、EDTA、Cr(Ⅵ),揭示3种典型理化因素调控猪粪尿废水中异化Fe(Ⅲ)还原偶联挥发性脂肪酸(Volatile fatty acids,VFAs)转化能力。结果表明,电子穿梭体腐植酸促进Fe(Ⅲ)还原,加速VFAs降解,而络合剂EDTA和重金属Cr(Ⅵ)则会阻碍Fe(Ⅲ)还原,减缓VFAs降解。虽然三种影响因子影响机理不同、途径不同,但最终Fe(Ⅲ)还原和VFAs平衡点不变。     

生物炭基硫酸盐还原菌(SRB)对Cr(Ⅵ)的吸附效应及作用机制

分别在300、500℃和700℃下制备水稻、小麦和玉米秸秆生物炭,对比以不同类型生物炭为载体制备的炭基硫酸盐还原菌(SRB)对Cr(Ⅵ)的吸附效应,筛选出吸附效果最佳的炭基菌剂。采用扫描电镜、傅里叶红外光谱和比表面积测试仪对生物炭进行表征分析,研究了溶液pH、吸附时间、生物炭添加量和Cr(Ⅵ)初始浓度对炭基SRB吸附Cr(Ⅵ)的影响,并结合吸附动力学和等温吸附模型探讨其对Cr(Ⅵ)的吸附过程及作用机制。结果表明:以700℃限氧热解小麦秸秆(XM700)为载体制备的炭基SRB(IBXM700)对Cr(Ⅵ)的吸附效果最佳,其最佳吸附条件为pH=5、生物炭添加量0.6 g·100 mL~(-1)、吸附时间24 h、Cr(Ⅵ)的初始浓度100 mg·L~(-1);IBXM700对Cr(Ⅵ)的吸附更符合拟一级动力学,以离子交换和表面物理吸附为主,以化学吸附作用为辅,其等温吸附符合Langmuir模型,属于单分子层吸附;SRB能还原SO_4~(2-)为S~(2-),或分泌还原酶将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),从而达到去除目的。研究表明,IBXM700去除Cr(Ⅵ)的主要机制为吸附作用与还原作用。     

溶液化学环境对Cr（Ⅵ）和As（Ⅴ）在农田土壤中吸附和垂向迁移的影响

选择工业固体废物附近的农田土壤,研究共存金属离子、无机盐、有机质、pH值及温度对土壤吸附Cr(Ⅵ)和As(Ⅴ)的影响.结果表明,在众多影响因素中,pH值和KH2PO4是对Cr(Ⅵ)和As(Ⅴ)吸附影响最明显的两个因素,pH值的升高(2.0～8.0)和KH2PO4(0.01～1.0 mol·L-1)的存在不利于Cr(Ⅵ)和As(Ⅴ)的吸附.利用土柱淋溶实验考察pH值和KH2PO4对Cr(Ⅵ)和As(Ⅴ)在土壤中迁移、转化的影响发现,较高的pH值(7.0)和KH2PO4(0.1 mol·L-1)的存在有利于Cr(Ⅵ)和As(Ⅴ)的迁移.低pH(4.0)下的淋溶增加了土壤中交换态Cr和As的相对和绝对含量,提高了重金属的生物可利用性.高pH(7.0)及KH2>PO4>存在时的淋溶减小了交换态Cr和As的含量,降低了重金属的生物可利用性.淋溶实验后,土壤中分别平均有95%的Cr(Ⅵ)和11%As(Ⅵ)发生了还原反应生成了Cr(Ⅲ)和As(Ⅲ).从而在一定程度上降低了Cr(Ⅵ)和As(Ⅴ)的迁移性.     

Elimination of Sulfate Reducing Bacteria by Fe(Ⅵ) in Oil Production Wastewater

采油所产生的废水中产生的硫酸盐还原菌(SRB)可造成注水系统的腐蚀、结垢和阻塞,严重影响原油的开发与生产.以Fe(Ⅵ)作为氧化型杀菌剂杀灭SRB,试验结果表明:Fe(Ⅵ)对SRB具有很强的灭菌能力;Fe(Ⅵ)投加量C＞10 mg/L时就能满足回注水的要求;适宜的接触反应时间为t＞10min;相应地有Ct＞100 mg·min·L-1.     

添加无机碳酸盐对水稻土中Fe(Ⅲ)还原特征的影响

通过添加不同浓度碳酸盐,探讨厌氧泥浆培养过程碳酸盐对6种水稻土Fe(Ⅲ)还原特征的影响。结果表明,添加碳酸盐可显著提高宝坻和东宁水稻土中Fe(Ⅲ)还原潜势及最大反应速率,降低最大反应速率所对应的时间;添加高质量摩尔浓度碳酸盐将显著降低上饶和汉中水稻土的Fe(Ⅲ)还原潜势和最大反应速率;不同质量摩尔浓度碳酸盐对强酸性的奉化水稻土中Fe(Ⅲ)还原潜势没有明显影响,但最大反应速率则表现为先增大后降低的趋势;对于强碱性的松原水稻土表现为Fe(Ⅲ)还原潜势降低,但最大反应速率增大。整体比较,添加碳酸盐对酸性水稻土中氧化铁还原的影响程度低于碱性水稻土。典范对应分析表明,添加碳酸盐增加有机质对Fe(Ⅲ)还原潜势的贡献,降低无定形氧化铁和游离氧化铁对最大反应速率的贡献。Fe(Ⅲ)还原潜势和最大反应速率与土壤有机质质量分数和培养体系pH有密切联系。     

过渡金属离子Mn(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)对草酸还原Cr(Ⅵ)的催化作用

25 ℃和pH 30～50条件下,研究了Mn(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)对草酸还原Cr(Ⅵ)的催化作用.结果表明:避光条件下,Mn(Ⅱ)对草酸还原Cr(Ⅵ)有显著的催化作用,光照下其催化作用进一步得到提高.然而,避光条件下Fe(Ⅲ)对草酸还原Cr(VI)的影响甚微,但在光照条件下,Fe(Ⅲ)表现出极优越的催化作用.溶液pH值和照射光波长对反应有显著影响,Mn(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的催化作用随pH值提高而减弱;紫外光照射下两金属离子的催化作用大于模拟日光照射的.因此,本研究结果对由Cr(Ⅵ)引起的土壤和水的污染治理具有理论和实践指导意义.     

农业废弃物核桃壳粉对Cr（Ⅵ）的吸附特征研究

以核桃壳粉为吸附剂,通过批试验探讨了体系初始pH值、吸附剂用量、温度等因素对水溶液中Cr(Ⅵ)吸附的影响,并讨论了吸附过程中Cr的化学形态变化和吸附过程的热力学特征.结果表明,核桃壳粉对Cr(Ⅵ)的吸附最佳pH为1.0.向50 mL 50 mg·L-1的Cr(Ⅵ)溶液中加入0.5 g核桃壳粉,对溶液中Cr(Ⅵ)的去除可达95.39%,吸附过程伴随着氧化还原反应的发生;随着体系温度的升高,核桃壳粉对Cr(Ⅵ)的吸附量增加,吸附过程符合二级动力学过程,Langmuir模型能较好地反映吸附过程特征.对吸附热力学参数△Go、AH°和△S°的计算表明,吸附过程是吸热的自发过程,升高温度有利核桃壳粉对Cr(Ⅵ)的吸附,在301、308和318 K条件下的最大吸附量分别为20.54、26.00和29.53 g·kg-1.试验结合FTIR和SEM手段,对核桃壳粉进行了分析,发现核桃壳粉对Cr(Ⅵ)的吸附是一个包含氧化还原的极其复杂的反应过程,核桃壳粉是具有吸附污水中铬的能力和潜在利用价值的生物质吸附剂.     

硫掺杂零价铁去除Cr(Ⅵ)的机理及环境影响因素

为提高对六价铬[Cr_2O_7~(2-),Cr(Ⅵ)]的去除能力,采用硫代硫酸钠对零价铁(ZVI)进行改性。采用吸附实验研究所制备的硫化零价铁(S-ZVI)在不同环境条件下对溶液中Cr(Ⅵ)的去除能力,结合对材料的表征分析,探讨了S-ZVI去除Cr(Ⅵ)的机理。结果表明:硫掺杂后形成FeSx并覆盖在ZVI表层,所得S-ZVI的表面积约为ZVI的2倍。硫化改性有效地提高了材料对水体中Cr(Ⅵ)的吸附和还原能力。在pH为3时的吸附数据更符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,其中S-ZVI对Cr(Ⅵ)的去除量约为ZVI的3倍。反应后材料的解吸实验和XPS分析显示Cr(Ⅵ)大部分被还原为Cr(Ⅲ),并进一步被吸附沉淀。硫化改性提高了ZVI的导电能力,从而提高了ZVI在Cr(Ⅵ)还原过程中的电子传递速率。低pH值和高温更有利于两种吸附剂对Cr(Ⅵ)的去除,而腐植酸(HA)抑制Cr(Ⅵ)的去除。因此,S-ZVI对Cr(Ⅵ)的去除包括还原、吸附和共沉淀机制,S-ZVI较好的性能可能与其良好的电化学特性和较大的表面积有关。     

控制光照条件下添加SO_4~(2-)对水稻土中Fe(Ⅲ)还原的影响

为探讨光照和硫酸盐对微生物Fe(Ⅲ)还原的影响,在光照和光暗转换条件下,采用厌氧泥浆恒温培育方法分别在四川和天津2种石灰性水稻土中添加不同浓度硫酸盐溶液(20、50、800mmol·kg-1),培养过程中定期测定土壤泥浆的Fe(Ⅱ)、叶绿素a含量和pH值。结果表明:光照条件下,添加20mmol·kg-1和50mmol·kg-1硫酸盐能减缓光照培养中因为蓝细菌光合作用放氧引起的Fe(Ⅱ)氧化反应,Fe(Ⅱ)氧化反应启动时间与对照处理相比延迟3～7d;蓝细菌在光照培养5d后开始迅速繁殖生长,叶绿素a增长速率表现为随硫酸盐浓度增大而增加,其最终含量在四川和天津水稻土中分别为20mg·kg-1和16mg·kg-1;800mmol·kg-1硫酸盐则完全抑制了Fe(Ⅱ)的重新氧化,且在整个培养周期中没有发现光合细菌存在。pH值变化呈现先微弱下降后升高的趋势,但始终维持在弱碱性范围内。当由光照转入避光培养后,Fe(Ⅱ)累积量又重新回升,增长速率表现为对照>20mmol·kg-1S处理>50mmol·kg-1S处理。表明光照并非直接影响铁还原微生物,而是通过光合微生物繁殖间接影响铁还原过程。     

纳米Fe2O3光催化还原Cr(Ⅵ)的研究

用纳米Fe2O3悬浮体系成功地进行了光催化还原Cr(Ⅵ)，提出了光催化还原Cr(Ⅵ)的最佳条件，确立了在溶液中H2SO4浓度为0．5mol/dm^3，在质量浓度为80mg/dm^3的50cm^3Cr(Ⅵ)溶液中，催化剂用量为0.2g，光照时间5h，Cr(Ⅵ)的光还原率达87％以上。同时，还探讨了无机离子对光催化还原Cr(Ⅵ)的影响。试验结果表明：纳米Fe2O3光催化还原Cr(Ⅵ)是可行的，符合一级反应速率方程：InC=-0．3623t 3．908。     

1株Cr(Ⅵ)抗性菌株的筛选鉴定及去除Cr(Ⅵ)特性

从东北林业大学林场土壤中筛选分离出1株六价铬[Cr(Ⅵ)]抗性菌株ng 05,经形态、生理生化分析及16S r DNA序列比对研究其分类;同时研究反应温度、溶液p H值以及Cr(Ⅵ)初始质量浓度对该菌去除Cr(Ⅵ)效果的影响,进而确定最佳去除条件;此外,利用傅氏转换红外线光谱分析仪(FTIR)研究菌株去除的机制。结果表明,该菌株为芽孢杆菌属;最佳反应温度为35℃,溶液p H值为9,Cr(Ⅵ)初始质量浓度为5 mg/L,在此条件下可以达到很好的去除效果,菌株ng 05对Cr(Ⅵ)的去除效率高达99%以上;对比反应前后的红外光谱图可知,菌体表面的羟基作为电子供体将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),氨基、羧基、C—H与Cr(Ⅲ)在菌体表面形成络合物。     

羟基阿特拉津脱乙胺基水解酶(AtzB)典型酶学性质的研究

采用Ni-NTA亲和层析法对基因重组菌中的羟基阿特拉津脱乙胺基水解酶(AtzB)进行分离纯化,并对该酶的典型酶学性质进行研究.纯化处理后,AtzB的纯度提高15倍,酶活回收率高达15.2％.酶学性质研究表明,AtzB的最适反应温度为40℃;最适反应pH为9.0.在最适反应条件下,AtzB对底物最大反应速率Vmax为3.17μmol·L-1·min-1,米氏常数Km为0.45 mmol·L-1.反应缓冲液中Cu(Ⅱ)对酶活力有相对较强的抑制作用(P＜0.05),Zn(Ⅱ)对酶活力影响相对较小(P＜0.05),而Co(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、Ca(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)则对酶活力基本没有影响.盐度对AtzB活力影响较大,当缓冲液中NaCl浓度达到1 mol·L-1时,AtzB完全失活.     

碳源浓度对微生物发酵产氢及铁还原特征的影响

为揭示碳源浓度对微生物发酵产氢及铁还原特征的影响,研究了发酵产氢型Fe(Ⅲ)还原菌JX1-25以不同浓度葡萄糖为唯一碳源时对Fe(Ⅲ)的还原特征、培养体系氢气分压及p H值,探讨了微生物产氢过程与Fe(Ⅲ)还原过程的关系,以及Fe(Ⅲ)还原过程对体系碳源电子消耗的贡献。结果表明:菌株JX1-25利用0.25、0.5、2、4、8、16 mmol·L-1葡萄糖为碳源还原Fe(Ⅲ)时,Fe(Ⅲ)还原率分别达到6.81%、12.47%、56.69%、97.71%、96.86%、99.77%;Fe(Ⅲ)还原潜势(a)、铁还原最大反应速率(Vmax)与氢气分压峰值(pp H2max)均随着体系葡萄糖浓度的升高而升高,而体系p H值随之降低;Fe(Ⅲ)还原过程消耗电子占体系葡萄糖提供电子的比例为2.02%~9.69%,产氢过程对体系葡萄糖提供电子的消耗比例为13.74%~19.45%。CCA分析发现菌株JX1-25利用不同浓度葡萄糖的Fe(Ⅲ)还原过程与产氢过程存在一定的相关性,pp H2max与a、Vmax呈显著正相关关系,与达到最大反应速率对应的时间(TVmax)和体系最低p H值(pHmin)呈显著负相关关系。     

黑土无机纳米微粒对Cr(VI)光催化还原的试验条件研究

从黑土中提取铁、铝氧化物为主的无机纳米微粒,在紫外光照射下光催化还原Cr(Ⅵ),研究其行为及影响因素。结果表明:对50 mL反应液[(Cr(Ⅵ)质量浓度30 mg/L,黑土无机纳米微粒质量浓度6.5 mg/mL,H2SO40.5 mol/L]光照时间7 h,Cr(Ⅵ)的光催化还原率在90%以上,符合一级反应速率方程lnc=-0.366t 3.489。芳香族化合物对Cr(Ⅵ)的光催化还原有一定影响。