【摘 要】
:
随着采矿业的发展,酸性矿山废水产生的污染问题日益严重。镉(Cd)是酸性矿山废水中常见的重金属元素,对生态环境和人体健康有极大的威胁。因此如何有效去除水体中的镉已成为环境领域长期以来的研究重点。生物炭固定化微生物技术因去除效果出色、无二次污染更能耐受污染环境等特点被广泛用于重金属污染治理领域。本研究自广西某重金属硫化物尾矿中分离出一耐镉和硫酸根的菌群,研究了此菌群的生长特性及对Cd2+的去除效果。对
论文部分内容阅读
随着采矿业的发展,酸性矿山废水产生的污染问题日益严重。镉(Cd)是酸性矿山废水中常见的重金属元素,对生态环境和人体健康有极大的威胁。因此如何有效去除水体中的镉已成为环境领域长期以来的研究重点。生物炭固定化微生物技术因去除效果出色、无二次污染更能耐受污染环境等特点被广泛用于重金属污染治理领域。本研究自广西某重金属硫化物尾矿中分离出一耐镉和硫酸根的菌群,研究了此菌群的生长特性及对Cd2+的去除效果。对比了玉米秸秆、稻壳和竹生物炭对Cd2+的吸附效果,以筛选出最佳的固定化载体。系统地探究了生物炭种类、生物炭添加量、溶液p H、Cd2+初始浓度对固定化菌剂吸附Cd2+性能的影响;结合吸附动力学、吸附等温线、16S r DNA、SEM、FTIR、XPS揭示了固定化菌剂对Cd2+的吸附过程和作用机制。主要研究结果如下所示:(1)对分离出的菌群进行16S r DNA鉴定可知,菌群主要由梭状芽孢杆菌、毛梭菌和产己酸菌构成。菌群在接种量为1%、p H=6和培养温度为30℃时生长最佳。通过研究该菌群对Cd2+的吸附行为可知,菌群对Cd2+的吸附率与体系初始p H成正相关,与Cd2+初始浓度成反相关。菌群的构成随体系中Cd2+初始浓度的不同而改变。(2)通过对比玉米秸秆生物炭(YBC)、稻壳生物炭(DBC)和竹生物炭(ZBC)三种生物炭的理化性质可知,ZBC的p H最低更利于固定化后菌群的生长。对比其吸附效果发现,在Cd2+初始浓度为20 mg/L时,投加量为3 g/L、p H=6时吸附效果最佳,均在48 h达到吸附平衡,此时ZBC的吸附效果最佳,吸附率为34.89%。综合考虑三种生物炭的理化性质及吸附能力,选定ZBC作为载体材料。DBC和ZBC对Cd2+的吸附更符合伪二级动力学和Langmuir模型,说明吸附过程以单分子层内的化学吸附为主;伪一级动力学和Langmuir模型更好地拟合了YBC对Cd2+的吸附,说明该吸附过程以单分子层内的物理吸附为主。结合FTIR和XPS结果分析可知阳离子-π键、络合作用和离子交换是生物炭吸附Cd2+的主要吸附机理。(3)通过研究竹生物炭制备的固定化菌剂(ZBCM)对Cd2+的吸附性能,发现在p H=6,ZBC添加量为3 g/L时吸附效果最佳,此时吸附率为89.49%,较ZBC和单菌群相比,Cd2+的吸附率提高了54.6%和53.51%,说明生物炭固定化菌群对Cd2+的吸附是生物炭和菌群的协同作用。伪二级动力学和Langmuir模型很好地拟合了ZBCM对Cd2+的吸附,说明吸附过程以单分子层内化学吸附为主。固定化菌剂吸附Cd2+后,菌群的优势菌变为副梭菌、毛梭菌和贪铜菌。结合XPS和FTIR分析,ZBCM吸附Cd2+的作用机制有:离子交换、配位络合(生物炭上的羧基和羟基等与菌群胞外聚合物中氨基、羧基、羰基的共同作用)、阳离子-π键和菌群生物积累。
其他文献
水体和土壤环境中的重金属污染一直是人类所面临的一个重要环境问题,它不仅会影响生态环境,还会通过食物链传递的方式威胁到人类健康。为了去除环境中的重金属污染,人们开发了各种吸附和钝化材料。生物炭材料由于原材料来源广、经济成本低且含有丰富的官能团而被广泛应用于修复环境中的重金属污染。然而原始生物炭吸附水体或钝化土壤中重金属的效果还有待进一步提高。因此本研究制备了层片状锰铝双金属氧化物改性螃蟹壳生物炭(L
由大块塑料碎片或微塑料经破碎、降解而产生的纳米塑料是水体中备受关注的一类新型污染物。相比于微塑料,纳米塑料由于粒径小,比表面积更大,易被生物体摄入,可能带来更高的健康风险。纳米塑料在水体中的凝聚行为,尤其是异型凝聚,是影响其在环境归趋以及生态风险的关键过程之一。该过程可能会受到其他共存胶体以及水化学性质等因素的影响,而且其中的关键机制尚不明确。蛋白质和煤烟纳米颗粒(Soot)作为水环境中常见的胶体
自《大气污染防治行动计划》颁布以来,我国开展了大气污染防治工作,并取得了重大成就。全国74个重点城市年均PM2.5浓度降幅达47.2%,江苏、安徽、浙江等长三角省区PM2.5污染问题已得到有效遏制。然而,臭氧污染仍呈现快速上升和蔓延态势。臭氧污染已成为我国,尤其是长三角地区空气质量持续改善的瓶颈问题。由于臭氧与其前体物呈现复杂的非线性关系,精准识别臭氧敏感性成为制定有效臭氧防控策略的前提。然而现有
近年来随着城市工业化进程的加速,越来越多的重金属变得活泼且被引入到环境中带来一系列问题。其中以重金属废水排放引起的环境问题为首,带来了一系列的空气和土壤重金属污染事件。砷和铜是两种常见的且对人体有严重危害作用的两种重金属元素。由于这两种重金属离子化学行为相反,因此制备出能够同时修复铜和砷离子重金属污染的材料成为环境修复研究的关注点。本研究通过共沉淀方法合成了能够对铜砷两种元素进行有效吸附的生物炭负
中国经济正在向创新驱动转变,在经济转型的情境下,双创政策的号召、创业环境的完善使得创业活动蔚然展开。但是,由于外部环境复杂多变、创业经验缺乏等,创业失败屡见不鲜。所谓“祸福相依”,创业失败经验能够丰富创业者的创业知识体系,为后续创业活动打下基础。创业者如何利用创业失败经验,创业失败经验是通过何种方式、何种机制作用于后续创业活动的,吸引着学术界的关注。越来越多的学者将创业失败经验作为自变量,来探讨其
产品包装会引发废弃物超量排放、资源浪费和环境污染等问题,在社会各界受到越来越多的关注。党的十九大指出绿色低碳循环发展经济体系将成为未来我国经济发展的主要方向,国务院也围绕产品包装问题相继出台一系列政策文件,明确指出要推进过度包装治理,推行限制商品过度包装的强制性标准,实现商品包装绿色化、减量化和循环化。礼品过度包装是商品过度包装中的“重灾区”,受到中国传统文化观和价值观的影响,礼品的赠送行为已经无
喹啉和2-萘酚同属于苯系物,具有强烈的“致癌”“致畸”和“致突变”效应,广泛存在于印染废水、焦化废水和农药生产废水中。电芬顿技术和铁碳微电解技术同属于高级氧化技术,常用于难降解污染物的深度处理,电极材料的制备和改性是当前电芬顿研究的热点。电芬顿常用的阴极材料多为泡沫金属或贵金属,具有比表面积大、催化效果好的优点,但价格过于昂贵,难以大规模应用。研究开发了一种价廉、易制、高效的新型电芬顿阴极材料——
当全球进入工业4.0时代,数字技术已经逐渐渗透到各类领域和各个产业,无论是分析消费者需求,还是产品的生产研发,以及公司的运营管理,都要借助以互联网、大数据、云计算等为代表的数字技术。当前,数字平台已经成为全球数字经济不可忽视的存在,它是数字技术、数字产品和数字化信息服务的提供方,为传统企业进行数字化转型提供基础设施和底层架构,数字平台通过“赋能”的方式帮助传统企业提升应对难以预测和动态变化环境的数
随着手机的不断迭代更新,废旧手机已经成为世界上增长最快的固体废弃物之一,而手机电路板中含有丰富的稀贵金属,被称为“城市矿山”。本论文通过碘法浸出体系分步浸出回收废旧手机元器件中的金和铜,第一阶段采用H2SO4-H2O2浸出手机元器件中的铜;第二阶段通过Na2S2O8-KI体系浸出手机元器件中的贵金属金,最后通过溶剂萃取TBP-液体石蜡体系萃取浸出液中的金,使用抗坏血酸为还原剂还原萃金有机相中的金,
中国互联网络信息中心发布的第48次《中国互联网络发展状况统计报告》中指出:截至2021年6月,我国网民规模达到10.11亿,互联网普及率达71.6%。互联网技术与人类生活紧密联系在一起,企业与用户沟通方式也发生质变,企业虚拟品牌社区应运而生。企业虚拟品牌社区是指由企业依托互联网技术建立的,供品牌爱好者们进行信息交流、情感沟通,同时为企业创造商业和社会价值的网络空间。企业虚拟品牌社区不仅为拥有共同爱