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重金属絮凝剂DTAPAM去除水中Cu-EDTA的条件优化和机理

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中国环境科学 2023年第2期43卷 532-543页

作者：张航王刚周雅琦马玉兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃兰州730070

工业含Cu废水中常含有配位剂EDTA,可与Cu(Ⅱ)配位后形成稳定的可溶性配合物Cu-EDTA,致使废水中的Cu(Ⅱ)较难被除去.为了将含Cu-EDTA废水中的Cu(Ⅱ)得以有效去除,采用二硫代羧基化胺甲基聚丙烯酰胺(DTAPAM)作为重金属絮凝剂,以Cu-EDTA为... 详细信息

工业含Cu废水中常含有配位剂EDTA,可与Cu(Ⅱ)配位后形成稳定的可溶性配合物Cu-EDTA,致使废水中的Cu(Ⅱ)较难被除去.为了将含Cu-EDTA废水中的Cu(Ⅱ)得以有效去除,采用二硫代羧基化胺甲基聚丙烯酰胺(DTAPAM)作为重金属絮凝剂,以Cu-EDTA为处理对象,研究了絮凝水力条件、DTAPAM投加量、pH值、EDTA浓度、Cu(Ⅱ)初始浓度对DTAPAM去除Cu-EDTA性能的影响,确定了Cu(Ⅱ)的最佳去除条件;并利用紫外-可见吸收光谱、红外光谱、扫描电镜及能谱分析等表征方法探究了DTAPAM去除Cu-EDTA的机理.结果表明,最佳絮凝水力条件为快搅时间2min、快搅速度160r/min、慢搅时间20min、慢搅速度50r/min;当pH值为5.0~7.0时,DTAPAM对Cu(Ⅱ)初始浓度为25mg/L的含Cu-EDTA水样的去除性能均较好,且在pH值为7.0时Cu(Ⅱ)的去除效果最好,最高去除率可达99.07%;当体系中EDTA与Cu(Ⅱ)配位比为1:1时,DTAPAM对不同Cu(Ⅱ)初始浓度的含Cu-EDTA水样均具有理想的去除效果.表征结果显示,DTAPAM高分子链中的二硫代羧基(—CSS-)与水样中Cu(Ⅱ)发生了螯合反应;pH值为2.0~9.0时,DTAPAM-Cu螯合稳定常数的对数值介于13.09~13.71.DTAPAM处理含Cu-EDTA水样时,DTAPAM先与EDTA发生配位竞争作用,将Cu-EDTA中的Cu(Ⅱ)解络出与之发生螯合反应生成絮体沉淀物,絮体间发生以吸附架桥和网捕卷扫为主的絮凝作用,促进絮体的沉降,提高了Cu(Ⅱ)的去除.

关键词：重金属絮凝剂 Cu-EDTA 稳定常数螯合沉淀配位竞争

兰州市春季微生物气溶胶浓度、粒径及细菌群落结构分布特性

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环境科学 2021年第4期42卷 1668-1678页

作者：赵炜李杰谢慧娜张莉红王亚娥兰州交通大学环境与市政工程学院兰州730070

分析了兰州市春季不同时段微生物气溶胶浓度、粒径和细菌群落结构组成的差异,探讨气象条件和空气污染物对微生物气溶胶分布的影响.结果表明,兰州市春季空气环境中总微生物、细菌、真菌和放线菌浓度均值分别为(2730±376)、(2243±354)、... 详细信息

分析了兰州市春季不同时段微生物气溶胶浓度、粒径和细菌群落结构组成的差异,探讨气象条件和空气污染物对微生物气溶胶分布的影响.结果表明,兰州市春季空气环境中总微生物、细菌、真菌和放线菌浓度均值分别为(2730±376)、(2243±354)、(349±38)和(138±22)CFU·m^(-3),其中,细菌占82.16%,明显高于真菌和放线菌(P2.1μm),分别占85.13%和83.26%,而放线菌主要集中在后4级(0.05).乳球菌属(Lactococcus)和芽孢杆菌属(Bacillus)为优势菌属,肠球菌属(Enterococcus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、不动杆菌属(Acinetobacter)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)、欧文氏菌属(Erwinia)、蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)、无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)和产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)等是兰州市春季空气环境的潜在病原菌.本研究结果为揭示兰州市春季微生物气溶胶污染状况以及相关病原菌对人类健康的潜在危害提供基础数据.

关键词：微生物气溶胶粒径分布细菌群落结构高通量测序

二硫代羧基化小麦秸秆对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能及机理

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环境科学学报 2023年第6期43卷 366-379页

作者：何扬洋王刚罗仕成孙永鹏田龙兰州交通大学环境与市政工程学院兰州730070

选取小麦秸秆(WS)为原材料,采用化学合成法向WS上引入了二硫代羧基,制备了一种新型重金属吸附剂二硫代羧基化小麦秸秆(DTWS),考察了DTWS投加量、振荡速率、pH值、吸附温度以及Cr(Ⅵ)初始浓度等对DTWS吸附Cr(Ⅵ)性能的影响,并通过吸附动... 详细信息

选取小麦秸秆(WS)为原材料,采用化学合成法向WS上引入了二硫代羧基,制备了一种新型重金属吸附剂二硫代羧基化小麦秸秆(DTWS),考察了DTWS投加量、振荡速率、pH值、吸附温度以及Cr(Ⅵ)初始浓度等对DTWS吸附Cr(Ⅵ)性能的影响,并通过吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学、FTIR、SEM-EDS等方法探究了DTWS对Cr(Ⅵ)的吸附机制.结果表明,在振荡速率为200 r·min^(-1)、吸附温度为30℃时,DTWS对Cr(Ⅵ)初始浓度为25 mg·L^(-1)、pH值为6.0的含Cr(Ⅵ)水样吸附效果最好,最高去除率可达99.12%.DTWS对Cr(Ⅵ)的吸附更加符合准二级动力学方程和Langmuir模型,且DTWS对Cr(Ⅵ)的整个吸附过程是一个自发的放热过程.DTWS对Cr(Ⅵ)的吸附过程中主要发生了静电吸附、物理吸附以及包括氧化还原反应、配位反应在内的化学吸附,其中小麦秸秆中引入的二硫代羧基发挥了很大的作用.

关键词：改性小麦秸秆氧化还原含Cr(Ⅵ)废水吸附机制

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黄河兰州段消落带表层沉积物对磷的吸附

环境工程学报 2023年第1期17卷 343-350页

作者：王若凡田甜刘骅王煜钧田开栋杨光孙鹤洲兰州交通大学环境与市政工程学院兰州730070

为探究黄河消落带表层沉积物对磷的吸附特征,基于吸附动力学、吸附热力学及单因子实验,现场采集黄河(兰州段)消落带表层沉积物进行实验室模拟研究。结果表明:沉积物对磷的吸附动力学经历快速吸附、慢速吸附、吸附平衡3个阶段,扰动条件下... 详细信息

为探究黄河消落带表层沉积物对磷的吸附特征,基于吸附动力学、吸附热力学及单因子实验,现场采集黄河(兰州段)消落带表层沉积物进行实验室模拟研究。结果表明:沉积物对磷的吸附动力学经历快速吸附、慢速吸附、吸附平衡3个阶段,扰动条件下,在10 min内吸附量达到最大吸附量的85%以上,480 min达到吸附平衡;沉积物对磷的吸附符合Langmuir吸附等温方程,随着温度的升高最大理论吸附量Qm随之增加,25℃时Qm达到119.831 mg·kg^(-1);单因子实验中,扰动频率增加对磷的吸附量具有明显的促进作用;pH为7~8时沉积物吸附效果最佳,偏酸性条件次之,偏碱性条件下吸附效果较差;增大上覆水KH2PO4浓度,吸附量增加,吸附率整体呈下降趋势。由此可知,黄河消落带表层沉积物对磷元素具有一定的拦截效应,河水的扰动能够促进沉积物对PO43--P的吸附,但是水体的pH值变化及高浓度陆源污染物均会削弱消落带对磷元素的吸附拦截作用。该研究结果可为黄河上游的水污染防治及消落带的生态管理提供研究依据。

关键词：沉积物环境因子吸附热力学动力学

高分子絮凝剂DTMPAM复配FeCl3协同去除水中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的性能及机理

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环境科学学报 2023年第5期43卷 271-280页

作者：周雅琦王刚杨晓敏马玉张航兰州交通大学环境与市政工程学院兰州730070

为了有效提高水中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)去除效果,将高分子絮凝剂二硫代羧基化羟甲基聚丙烯酰胺(DTMPAM)和三氯化铁(FeCl3)进行复配应用到含铬废水的处理中,通过絮凝实验法分别考查了DTMPAM复配FeCl3前后对含Cr(Ⅵ)水样和含Cr(Ⅲ)水样的去除性... 详细信息

为了有效提高水中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)去除效果,将高分子絮凝剂二硫代羧基化羟甲基聚丙烯酰胺(DTMPAM)和三氯化铁(FeCl3)进行复配应用到含铬废水的处理中,通过絮凝实验法分别考查了DTMPAM复配FeCl3前后对含Cr(Ⅵ)水样和含Cr(Ⅲ)水样的去除性能.结果表明,DTMPAM在pH值分别为3.0、4.0、5.0时,单独投加DTMPAM对含Cr(Ⅲ)水样中Cr(Ⅲ)的去除效果均不太理想,Cr(Ⅲ)的最高去除率分别为23.80%、41.11%、42.38%;FeCl3的投药顺序和浓度对DTMPAM复配FeCl3去除水样中Cr(Ⅲ)具有较大影响,按照先投加FeCl3后调节pH值再投加DTMPAM进行絮凝的投药顺序,且FeCl3浓度为60 mg·L^(-1)时,含Cr(Ⅲ)水样中Cr(Ⅲ)的最高去除率可达到99.55%.单独投加DTMPAM对含Cr(Ⅵ)水样中Cr(Ⅵ)具有良好的去除效果,而对总Cr的去除效果较差,当pH值为3.0、DTMPAM投加量为330 mg·L^(-1)时,Cr(Ⅵ)的最高去除率可以达到96.21%,总Cr的最高去除率为63.27%;而DTMPAM复配FeCl3后,当DTMPAM投加量为420 mg·L^(-1)、FeCl3的浓度为60 mg·L^(-1)时,Cr(Ⅵ)的最高去除率为98.64%,总Cr的最高去除率达可到90.60%.DTMPAM复配FeCl3去除水中Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)的主要机理有氧化还原作用、螯合沉淀作用和絮凝沉降作用等,FeCl3起到了重要的协同作用使Cr(Ⅲ)、总Cr的去除效果显著提升.

关键词：重金属三氯化铁含铬废水螯合沉淀氧化还原

四环素对污泥蚯蚓粪中微生物种群和抗性基因的影响

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环境科学 2019年第7期40卷 3263-3269页

作者：陈景阳夏慧黄魁吴颖兰州交通大学环境与市政工程学院

城市污泥中高含量的四环素可能会致使污泥蚯蚓堆肥产物中携带高丰度的抗性基因,降低其利用价值.本实验采用赤子爱胜蚓处理添加不同含量四环素(100、500和1 000 mg·kg-1)的新鲜污泥,以不添加为对照组,分析微生物种群和四环素抗性基因(te... 详细信息

城市污泥中高含量的四环素可能会致使污泥蚯蚓堆肥产物中携带高丰度的抗性基因,降低其利用价值.本实验采用赤子爱胜蚓处理添加不同含量四环素(100、500和1 000 mg·kg-1)的新鲜污泥,以不添加为对照组,分析微生物种群和四环素抗性基因(tet C、tet G、tet M、tet W和tet X)及整合子基因(int I1)在不同四环素选择性压力下的变化,揭示四环素含量对污泥蚯蚓堆肥中微生物种群和抗性基因的影响.结果表明,添加四环素降低了污泥蚯蚓堆肥产物中变形菌门的丰度但增加了拟杆菌门的丰度,且四环素的含量与细菌的Shannon和Pielou指数有明显的负相关关系.同时,添加四环素致使int I1增加了4.25倍;四环素类抗性基因增加了4.7~186.9倍,其中tet M基因丰度与四环素含量呈现出显著的正相关关系.因此初始污泥中较高含量的四环素会改变污泥蚯蚓粪的微生物种群结构,增加抗生素抗性基因的丰度和传播风险.

关键词：四环素蚯蚓堆肥微生物种群抗性基因污泥

诺氟沙星在黄河上游沉积物中的吸附/解吸行为及影响因素探究

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中国环境科学 2024年

作者：张晓珍何蕊刘哲炜吴嘉丽刁静茹黄魁蒋煜峰兰州交通大学环境与市政工程学院

本文选用诺氟沙星(NOR)为目标污染物，以黄河上游沉积物为主要研究对象，采用批平衡方法，研究NOR在沉积物上的吸附/解吸行为，在不同环境条件下(初始浓度、离子强度及类型、pH、粒径等)对吸附的影响来探究其吸附/解吸规律，结合相关动... 详细信息

本文选用诺氟沙星(NOR)为目标污染物，以黄河上游沉积物为主要研究对象，采用批平衡方法，研究NOR在沉积物上的吸附/解吸行为，在不同环境条件下(初始浓度、离子强度及类型、pH、粒径等)对吸附的影响来探究其吸附/解吸规律，结合相关动力学、热力学模型来探究其吸附机制。结果表明：动力学符合准二级动力学模型(R2>0.996)，表明吸附和解吸过程均为多种作用控制的复合机制，且解吸有明显的滞后现象。热力学结果显示，Freundlich模型拟合结果最好(R2>0.981)，Linear模型次之(R2>0.937)，表明非均相表面的多分子层吸附和疏水分配作用均影响NOR在沉积物上吸附行为的关键机制，且温度升高加速NOR在水相的迁移风险。随NOR初始浓度增大，吸附量随之增加，且平衡时间相应延长；pH表现为酸性促进NOR吸附，碱性情况下迁移风险增加；共存可溶性离子对NOR吸附影响结果表明，同种离子共存时，浓度越大，NOR在沉积物上的吸附抑制作用越强；不同共存离子对吸附的影响主要与共存离子特性有关，如离子半径、阳离子交换能力及水解性等，价态的升高，抑制作用越强；粒径越小，吸附量越大。研究结果将为控制黄河上游水体中抗生素类污染物的环境行为及控制提供科学依据。

关键词：诺氟沙星沉积物吸附/解吸动力学吸附热力学影响因素

二硫代羧基改性小麦秸秆及其制备产生的废滤液对水中Cu（Ⅱ）的去除性能与机理

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环境科学学报 2024年

作者：汤春晖王刚高微微常晟铭孙永鹏兰州交通大学环境与市政工程学院

为了提升小麦秸秆对废水中Cu(Ⅱ)的吸附性能和实现废滤液的综合利用，采用二硫代羧基改性小麦秸秆(DTWS)作为吸附剂和DTWS制备过程中产生的废滤液(DTWSF)作为絮凝剂，探究它们对水样中Cu(Ⅱ)的去除效果.通过吸附实验和絮凝实验分别确定D... 详细信息

为了提升小麦秸秆对废水中Cu(Ⅱ)的吸附性能和实现废滤液的综合利用，采用二硫代羧基改性小麦秸秆(DTWS)作为吸附剂和DTWS制备过程中产生的废滤液(DTWSF)作为絮凝剂，探究它们对水样中Cu(Ⅱ)的去除效果.通过吸附实验和絮凝实验分别确定DTWS和DTWSF对Cu(Ⅱ)的去除性能.利用各种表征方法探究DTWS和DTWSF对Cu(Ⅱ)的去除机理.结果表明，当振荡速率为200 r·min-1、吸附温度为50℃、吸附时间为120 min时，DTWS对Cu(Ⅱ)初始浓度为50 mg·L-1、pH值为6.0水样中Cu(Ⅱ)的吸附性能最优，Cu(Ⅱ)的去除率为98.20%，而DTWSF对该含Cu(Ⅱ)水样中Cu(Ⅱ)的最高去除率可达99.02%.扫描电镜结果显示吸附Cu(Ⅱ)后的DTWS表面出现突起的颗粒状，能谱图中吸附后的DTWS-Cu与絮凝后的DTWSF-Cu新增Cu含量分别为3.65%、27.17%，红外谱图中羟基(-OH)、二硫代羧基(-C(=S)-SH)等相关特征峰的强度及位置均发生变化.DTWS对Cu(Ⅱ)的吸附机理主要包括配位作用、静电吸附作用和物理吸附作用，DTWSF对Cu(Ⅱ)的絮凝机理主要为配位作用、吸附架桥作用和网捕卷扫作用.

关键词：小麦秸秆含铜废水吸附絮凝

高分子絮凝剂DT（PEI–PAM）的优化制备及其除Cu（Ⅱ）性能与机理

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工业水处理 2024年

作者：桑芳娟王刚王雪杨晓敏兰州交通大学环境与市政工程学院

以聚丙烯酰胺(PAM)、氢氧化钠(NaOH)、次氯酸钠(NaClO)、二硫化碳(CS2)为原料，制备了二硫代羧基化聚乙烯亚胺–聚丙烯酰胺〔DT(PEI–PAM)〕。以DT(PEI–PAM)对水样中Cu(Ⅱ)的去除率为考察目标，采用正交实验法确定出DT(PEI–PAM)的最... 详细信息

以聚丙烯酰胺(PAM)、氢氧化钠(NaOH)、次氯酸钠(NaClO)、二硫化碳(CS2)为原料，制备了二硫代羧基化聚乙烯亚胺–聚丙烯酰胺〔DT(PEI–PAM)〕。以DT(PEI–PAM)对水样中Cu(Ⅱ)的去除率为考察目标，采用正交实验法确定出DT(PEI–PAM)的最佳制备条件；利用絮凝实验研究了DT(PEI–PAM)对Cu(Ⅱ)的去除性能；通过表征手段探究了DT(PEI–PAM)的制备机理及其除Cu(Ⅱ)机理。结果表明，以PAM浓度为1%、反应物比例(PAM∶NaClO∶NaOH)为1∶1∶2、反应温度为30 ℃、反应时间为120 min、反应介质pH为6.5的最佳条件制备出中间产物聚乙烯亚胺(PEI)；再以反应物比例(PEI∶CS2∶NaOH)为1∶2∶3、预反应温度为25 ℃、预反应时间为40 min、主反应温度为60 ℃，主反应时间为120 min的最佳条件制备出最终产物DT(PEI–PAM)。DT(PEI–PAM)对含Cu(Ⅱ)水样(Cu(Ⅱ)初始浓度25 mg/L、pH 6.0)中Cu(Ⅱ)的最高去除率为96.15%。红外表征和能谱分析的结果表明，DT(PEI–PAM)制备过程中成功引入了二硫代羧基，DT(PEI–PAM)对Cu(Ⅱ)的去除机理主要为氧化还原作用和螯合沉淀作用，絮凝作用机理主要为吸附架桥作用，并辅以网捕卷扫作用。

关键词：聚丙烯酰胺二硫代羧基正交实验优化含铜废水絮凝