功能纳米材料在重金属污染水体修复中的应用研究进展

重金属污染对水体生态和人体健康会造成严重危害,通过纳米材料来去除重金属是一个简单便捷的方法,受到了广泛的关注以及研究。本文主要综述了纳米零价铁、铁氧化物、硫化铁、碳纳米管、石墨烯、锰氧化物、铝氧化物、二氧化钛、聚合物纳米材料和壳聚糖纳米材料等几种纳米材料对水中重金属污染修复研究进展。对它们去除重金属的机理也进行了探讨,纳米材料对重金属的去除机理主要包括物理吸附、化学吸附、氧化还原、光催化还原以及共沉淀等。并通过表格的形式对它们的优缺点、机理以及改进方法进行了总结归纳。同时,本文对影响重金属去除的几个因素(溶液pH值、重金属浓度、吸附时间、温度、纳米材料性能、离子强度以及共离子影响)进行了归纳总结。最后,对未来纳米材料在修复重金属方面的研究进行了展望。     

啤酒酵母生物吸附剂的应用研究进展

啤酒酵母可以生物吸附方式吸附大多数有毒重金属、收贵重金属以及具有放射性的元素,该方法原料丰富、成本低、处理重金属效果好。文章综述了目前国内外以啤酒酵母为生物吸附材料研究的进展,从啤酒酵母的不同吸附形式、吸附性能、吸附容量、吸附机理、啤酒酵母的固定化以及影响吸附的因素等方面对啤酒酵母今后的发展趋势和应用前景进行展望。     

吸附法去除水环境中邻苯二甲酸酯类污染的研究进展

邻苯二甲酸酯类(Phthalic acid esters,PAEs)是一类应用广泛的增塑剂,主要添加在塑料制品、橡胶、医疗器械和儿童玩具中。PAEs通过废水排放、大气干湿沉降、塑料废弃物渗出等途径进入饮用水、地表水和地下水环境中,由于其具有致畸、致癌和致突变作用,并对鱼类、哺乳类动物具有内分泌干扰效应,因此引起了全世界的广泛关注。本文综述了目前常用的吸附方法去除水环境中PAEs的效果和机理,重点阐述了活性炭、壳聚糖、生物质、黏土矿物、人工树脂、膜材料、纳米材料、分子印迹聚合物等新型材料对PAEs的吸附效果、吸附性能和机理,对这些材料吸附去除PAEs的优缺点做了简单总结,并对吸附法去除PAEs的发展前景进行了展望。     

分析纳米材料在土壤与植物营养领域的应用进展

对纳米材料在植物种子、土壤肥料、叶片肥等方面的应用现状进行分析,重点分析了纳米材料在这些方面的应用现状、分析方法和机理,以期对纳米技术在土壤肥料与植物营养领域上的应用有一个总体认识,也为该领域进行深入研究拓展新的思路。     

铯137在土壤中的分布、迁移及应用综述

土壤中铯元素主要来源于核武器实验、核反应堆的放射性废物以及核电站核泄漏和核燃料处理厂的放射性废液。在土壤研究中,主要利用放射性核素铯~(137)(~(137)Cs)进行土壤侵蚀研究,能够简便、快速、准确地获取土壤流失、沉积和空间重新分布等详细信息。该文重点介绍了铯~(137)(~(137)Cs)在土壤中的分布及迁移特征与铯元素在土壤研究中的应用,探讨了铯元素在应用中存在的问题,并对后续的研究进行了展望。     

纳米材料在畜牧业中的研究进展与展望

纳米技术作为一种新的使能技术,正在越来越多的领域得到应用,新型纳米材料所具有的抗炎、抗病毒以及抗肿瘤等作用具有巨大的应用潜力。为了解纳米材料在抗炎抗病毒等领域的最新进展,回顾了以往的相关文献,主要总结了纳米材料在抗炎、抗病毒以及抗肿瘤方面的最新研究进展。阐述了纳米材料在畜牧兽医领域的应用和作用,讨论了纳米材料与同类材料相比的优势,并对纳米技术在畜牧兽医领域中的应用进行了展望。     

不同碳素纳米材料对黄曲霉毒素B1的吸附

黄曲霉毒素B1(AFB1)对人体有较强的毒性,因此脱除食品中的AFB1具有重要意义.为了探究碳素纳米材料对AFB1的吸附机理,研究石墨、石墨烯、氧化石墨烯对AFB1的吸附,建立等温吸附曲线,进行吸附动力学、热力学分析,结合结构表征,探究其吸附过程,并用这3种碳素纳米材料脱除食品(食用醋、花生奶、花生油)中的AFB1.结...     

不同纳米材料对As(Ⅲ)的吸附机制

为明确不同纳米材料对水中As(Ⅲ)的吸附效果和机制,筛选出经济有效的As污染吸附材料,采用批处理振荡平衡法,研究了多层氧化石墨烯(多层GO)、20 nm羟基磷灰石(P20)、40 nm羟基磷灰石(P40)以及纳米零价铁(n Fe)对As(Ⅲ)的吸附差异性。结果表明,不同纳米材料对As(Ⅲ)的吸附能力存在显著差异(P0.05),吸附容量的大小顺序为多层GO(17.4 mg·g~(-1))P20(2.74 mg·g~(-1))P40(2.17 mg·g~(-1))n Fe(0.976 mg·g~(-1))。其中,多层GO对As(Ⅲ)的吸附效果最好,其饱和吸附量是nFe的17.8倍。通过能量弥散X射线谱(EDS)、X-射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱(FTIR)等对不同纳米材料吸附As(Ⅲ)前后进行分析,证实了多层GO的吸附机制是以单层化学吸附为主;P20、P40、nFe吸附机制为材料表面的聚沉吸附及含氧官能团与As(Ⅲ)发生络合等反应的吸附。实验结果表明多层GO可作为吸附材料用于As(Ⅲ)污染水体的修复。     

纤维素基吸附材料除污工艺及吸附模型研究进展

纤维素基吸附材料因其具有原料种类丰富、来源广泛、价格低廉和可循环再生等优点,在重金属和有机废水处理领域中越来越受到广泛的关注。本文以纤维素基吸附材料为对象,重点从吸附工艺及吸附模型等方面综述了其在重金属和有机污染物去除方面的研究进展,揭示了吸附工艺、吸附模型、吸附机理、吸附性能之间的内在逻辑关系。最后,总结了纤维素基吸附材料在重金属和有机废水处理领域存在的一些问题并对其应用作出了展望。     

基于Web of Science对生物质灰在土壤改良与修复领域的计量分析

为了解生物质灰在土壤改良与修复领域的研究热点和发展趋势,通过Web of ScienceTM核心数据库,利用Histcite和VOSviewer软件,从被引频次Top10的作者、期刊及研究热点等方面对2000—2021年间发表的该领域文献进行了计量分析.结果表明:高被引的作者主要集中于西欧发达国家,主要期刊有Plant and Soil、Forest Ecology and Management及Biomass&Bioenergy;主要研究热点是生物质灰水溶液中重金属铜、镉、铅、锌的吸附机理,生物质灰自身养分、活性组分(活性硅等)在农业生产及重金属土壤钝化修复方面的应用.     

水中镉和芘在核桃壳生物炭上的吸附行为及其交互作用

以核桃壳在600℃热解所得生物炭(WSBC)为吸附剂,通过扫描电子显微镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)对WSBC进行表征,用批平衡吸附实验研究了WSBC对水体中两种典型污染物Cd(Ⅱ)和芘的吸附特性,考察了吸附时间、Cd(Ⅱ)和芘初始浓度、pH值、WSBC粒径等对吸附的影响,以及Cd(Ⅱ)和芘在WSBC上吸附的交互作用。结果表明:WSBC表面粗糙,孔隙结构明显,富含羟基、羧基、羰基等含氧官能团,具有高度芳香和杂环结构;在25℃时,WSBC对Cd(Ⅱ)和芘的吸附分别在20 h和16h时达到平衡,饱和吸附量分别为23.79、0.17 mg·g-1;pH=5时,WSBC对Cd(Ⅱ)的吸附量最大,而pH在3~11范围内,WSBC对芘的吸附量随着pH的减小而增加。通过对吸附实验数据进行动力学、等温吸附特性分析,发现WSBC对Cd(Ⅱ)和芘的吸附动力学规律均符合准二级动力学方程,等温吸附可以用Langmuir方程很好地描述;Cd(Ⅱ)和芘在WSBC上吸附时存在明显的竞争吸附。     

小球藻对Pb~(2+)的吸附及生物吸附机理初探

以小球藻作为生物吸附剂，对废水中Pb^2 的吸附进行了研究。研究表明，小球藻对Pb^2 的吸附经历了快速的表面吸附和缓慢的吸收2个步骤；吸附液适宜的pH为7左右；且小球藻死体比新鲜藻液对Pb^2 的吸附作用要强；吸附液离子强度的增强会降低小球藻对Pb^2 的吸附作用；适当强度的光照有利于小球藻对Pb^2 的吸附；吸附符合Freundlich等温方程。     

磁性纳米颗粒在DNA分离纯化中的应用

为了解磁性纳米颗粒在DNA分离纯化中的应用,采用文献综述和归纳总结的方法,阐述了1997—2021年以铁氧化物为核心的磁性纳米材料的研究进展,同时比较了材料结构和表面相关活性官能团的修饰对DNA提取效率的影响。结果表明：1）应用磁性纳米颗粒的固相萃取有着安全无毒、操作简单、可重复使用、能够实现自动化与高通量操作等多种优势,提取DNA效率相比于商业化试剂盒也有优势。2）目前磁性纳米材料已有比较全面的研究。磁性纳米颗粒的尺寸、孔径大小、磁化强度及引入的活性官能团不同等性质均对DNA的提取效率有影响,改变这些性质研发新型且高效的功能化磁性纳米颗粒或改变磁性纳米材料的制备方法、所提取DNA的形态性质、溶液的pH或盐浓度等试验条件,以提高DNA与材料的解吸率,不断优化磁性分离过程,提高DNA分离效率和质量。3）发展高通量商业化的核酸提取程序,是磁性固相萃取可观的发展前景。4）磁性纳米颗粒除了在核酸提取中的应用,在其他生物医学应用中也有着广泛的研究。以上结果均表明磁性纳米材料有着极强的研究发展前景。     

江苏某镇稻田污染事故诊断研究

在调查江苏某镇稻田污染事故的过程中,限于在污染事故发生时没有及时取样进行检测分析,只能通过排它法确认稻田污染事故的原因。根据受害秧田的分布特征及秧苗受害程度不同,认为灌溉水严重超标是造成污染事故的主要原因;通过调查沿河企业废水排放情况及水质特征,认为主要污染因子是pH值和盐度;分析低pH值和高盐度对秧苗的危害机理及秧苗受害特征,受害秧苗的根部、叶部症状特征和灌溉水的低pH值和高盐度之间存在事实因果关系,进一步确认了主要污染原因和污染因子。     

pH 对土壤及其组分吸附和解吸镉的影响研究进展

综述pH对土壤和土壤组分吸附和解吸镉的影响研究进展。大量吸附实验研究结果表明,土壤及其组分对镉的吸附随pH增大而增加,pH通过影响Cd2 水解、Cd2 与H 交换作用、吸附表面类型和吸附表面电荷等影响镉的吸附,pH与镉的吸附量间存在密切关系。pH对土壤和土壤组分对镉解吸的影响因提取剂类型不同而呈现不同的趋势,单一无机盐或无机酸提取剂下镉的解吸随pH增大而降低,无机盐加有机酸提取剂下镉的解吸量变化趋势又因pH值和有机酸浓度以及有机酸与镉的络合能力不同而不同。     

大沽河溶解态无机氮时空分布特征及来源探讨

入海河流的氮污染问题已引起全球关注。大沽河是胶州湾最大的入海河流,河口附近海域无机氮和活性磷酸盐浓度多年不达标,已成为陆源污染物控制入海的关键区域。为此,本研究分别于2018年8月、10月和2019年1月在大沽河流域开展河流水样及可能污染源的样品采集工作,运用非参数检验、聚类分析和Pearson相关分析等方法对大沽河河流溶解态无机氮(Dissolved inorganic nitrogen,DIN)浓度的时空差异、影响因素进行分析,并对其主要来源进行探讨。结果表明,DIN浓度在研究期间表现出显著的季节差异(P<0.05),枯水期最高,丰水期最低,主要是受到降水、气温、溶解氧(DO)等因素的影响。DIN浓度的空间差异也比较明显,其中,上游水体NO3--N浓度较高,主要是受农业化肥施用和农村生活污水等非点源污染的影响;支流水体NH4+-N含量相对较高,主要受畜禽养殖废水等非点源和工业废水、污水处理厂出水等点源污染的共同影响;中下游干流处DIN浓度较低,主要是受闸坝的拦截和滞留效应的影响。     

施用原始及铁改性生物质炭对土壤吸附砷(Ⅴ)的影响

  目的  考察生物质炭及铁改性生物质炭对土壤吸附砷[As(Ⅴ)]的影响。  方法  以法国梧桐Platanus orientalis修剪枝为原料在650 ℃限氧条件下热解制备生物质炭,并通过氯化铁(FeCl₃)溶液浸渍、热解,将其进一步制备成铁改性生物质炭,对比考察改性后生物质炭理化性质和表面官能团的变化;并通过批量吸附试验探究不同As (Ⅴ)初始质量浓度、吸附时间对施炭土壤吸附As (Ⅴ)效果和规律的影响,通过分析吸附等温线特征和吸附动力学特征,探明吸附机制。  结果  铁改性生物质炭较原始生物质炭pH、比表面积及官能团数量降低,但灰分质量分数和电导率有所增加;Langmuir模型能较好拟合施炭土壤对As(Ⅴ)的吸附过程,表明吸附以单分子层为主。当As (Ⅴ)溶液初始质量浓度大于25 mg·L?1后,铁改性生物质炭对As (Ⅴ)的吸附量大于原始生物质炭,且最大吸附量为0.36 mg·g?1。原始生物质炭和铁改性生物质炭对As (Ⅴ)的动力学吸附符合准二级动力学方程,吸附过程在4 h前后分别为快速吸附和慢速吸附2个阶段,在24 h左右趋于平衡,且铁改性生物质炭处理下土壤的饱和吸附量比原始生物质炭处理高11%。  结论  施用2种生物质炭均能提高土壤对As (Ⅴ)的吸附效果,且铁改性生物质炭的吸附效果优于原始生物质炭。因此,施用铁改性生物质炭可以加强土壤对As (Ⅴ)的吸附作用从而降低As生物有效性。图6表3参39     

山核桃、苔藓和松针基生物质炭对亚甲基蓝及刚果红的吸附性能研究

在600 ℃和无氧条件下热裂解制备山核桃木、苔藓和松针三种生物质炭,用于研究三种生物质炭吸附阴离子型染料刚果红及阳离子型染料亚甲基蓝的pH效应、吸附等温线和吸附动力学效应。结果表明,碱性条件下三种生物质炭对亚甲基蓝表现出较好的吸附绩效,而酸性条件更利于三种生物质炭对刚果红的吸附。染料的初始浓度效应研究表明,生物质炭能有效吸附亚甲基蓝、刚果红,且吸附等温线能较好地符合Freundlich方程。三种生物质炭对刚果红吸附容量均比对亚甲基蓝吸附容量高。三种生物质炭对亚甲基蓝和刚果红的吸附主要发生在1 h内,然后缓慢增加,经6 h左右达到吸附平衡,吸附过程均符合伪二级动力学模型。颗粒内扩散模型拟合结果表明,颗粒内扩散阶段是限制吸附速率的主要阶段。     

几种粘粒矿物和土壤表面吸附态磷的解吸 Ⅰ吸附和解吸滞后的机理(英文)

研究了可变电荷粘粒矿物和矿物学性质不同的代表性土壤对磷酸根的等温解吸特性。结果表明磷酸根的解吸等温线一般都滞后于吸附等温线。滞后的程度以铁、铝氧化物最大;含较多铁和铝氧化物的酸性土壤其次;高岭石、蒙脱石和中性、石灰性土壤较小。磷酸根的解吸率一般都随着吸附饱和度的增加而增加,但在各吸附饱和度下,解吸率都明显低于吸附磷的同位素(磷)交换率。在恒定pH和离子强度下,解吸主要涉及结合能较低的吸附态磷。可变电荷表面紧结合态吸附磷在同样条件下是极难解吸的,从而引起磷酸根吸附和解吸不可逆转。此外,吸附态磷还可能通过次生化学反应而转化成不溶性磷酸盐化合物,对这种形态磷就不能通过简单的水液平衡而发生可逆性的解吸作用,而必须加以某种化学处理(例如适当酸化或用有机物质)。     

磁性HAP/Fe3O4材料去除水土环境中Cd的效果研究

为探究磁性羟基磷灰石/四氧化三铁(HAP/Fe₃O₄)纳米材料对水土环境中Cd的去除效果,以米糠为原料,采用水热法制备纳米材料,通过水中吸附实验和土壤培养实验对Cd去除效果进行研究。结果表明:pH为8时,HAP/Fe₃O₄对Cd的吸附更符合伪二阶动力学模型,吸附过程以化学吸附为主。溶液为酸性时,HAP/Fe₃O₄对Cd²⁺的吸附机制可能为表面吸附和生成沉淀,溶液为中碱性时,对Cd²⁺的去除以表面吸附以及离子交换为主。此外,HAP/Fe₃O₄在5次循环后吸附能力仍保持在较高水平,说明其作为吸附剂具有较高的可重复利用性。在土壤实验中,土壤pH随培养时间的延长和HAP/Fe₃O₄投加量的增加,总体呈上升趋势。与对照组相比,HAP/Fe₃O₄添加量为0.5%的处理显著降低了土壤CaCl₂提取态Cd含量,降幅为62%;浸出实验证明HAP/Fe₃O₄增强了土壤中重金属的滞留能力。HAP/Fe₃O₄纳米材料作为一种原料价格低廉且环境友好的吸附剂在处理水污染和修复土壤方面应用前景广阔。