聚乙烯亚胺修饰的羧甲基甲壳质微球对Cr(Ⅵ)的吸附研究

众所周知,源于羧甲基甲壳素(carboxymethyl chitin, CMC)的吸附材料在重金属离子和染料的去除方面具备诸多优势,如高效吸附性、选择吸附性、环境友好、制备原料储量丰富等。为有效去除不同水介质(去离子水、模拟废水、自来水和海水)中的六价铬Cr(Ⅵ),将甲壳质(chitin, CT)羧甲基化获得CMC,后以聚乙烯亚胺(polyethyleneimine, PEI)为交联剂和功能基团,采用反相乳化法首次合成了一种新的PEI修饰的CMC复合微球(CMC-PEI),并对CMC-PEI微球的理化性质、吸附条件及吸附机理进行了研究。结果表明, PEI通过酰胺反应成功接枝到CMC上形成CMC-PEI微球。CMC-PEI微球对Cr(Ⅵ)的吸附行为符合伪二级动力学模型,说明在吸附Cr(Ⅵ)的过程中,化学吸附起主导作用。根据Liu模型计算得知, CMC-PEI微球对Cr(Ⅵ)的最大理论吸附量为244.01 mg/g。吸附-解吸附实验发现, NaOH能有效地从微球表面解吸Cr(Ⅵ),表明吸附后的微球具有良好的循环再生性能。光谱学分析结果表明, CMC-PEI微球对Cr(Ⅵ)的去除主要包括静电...     

4种重金属离子对彩虹明樱蛤(Moerella iridescens)的急性致毒效应

以彩虹明樱蛤养殖壳高优势组(平均壳高为17.35±1.01mm)为实验动物,进行4种重金属离子Hg2 、Cr6 、Cu2 、Zn2 对彩虹明樱蛤的急性毒性和加和等毒性强度联合毒性试验。结果表明,彩虹明樱蛤对重金属的耐药性均随实验时间延长而缓慢降低,4种重金属离子毒性大小依次为Cu2 、Hg2 、Zn2 、Cr6 ,其对彩虹明樱蛤96h的半致死质量浓度分别为0.0554mg/L、0.1099mg/L、2.2605mg/L、19.6277mg/L;Hg2 、Cr6 、Cu2 、Zn2 离子两两组合在加和等毒性强度下对彩虹明樱蛤96h联合急性毒性所呈现的致毒特征与离子间毒性强度匹配情形密切相关。     

球等鞭金藻对5种金属离子的吸附作用研究

通过研究球等鞭金藻(Isochrysis galbana)不同生长过程中对5种重金属离子(Cd2+,Cu2+,Zn2+,Pb2+,Cr6+)的吸附作用,探讨了其生长与金属离子吸附的关系,同时比较了其对不同金属离子的吸附能力。结果表明:在生长初期,球等鞭金藻对重金属离子的吸附能力较强,而在对数生长期后吸附能力变弱,其对5种重金属离子的吸附能力依次为:Pb2+≈Cu2+Zn2+Cr6+Cd2+。     

南沙群岛海区表层沉积物吸附铜离子的实验研究

通过对南沙群岛海区表层沉积物与铜离子交换吸附作用的实验研究发现:(1)铜离子在海水条件下与沉积物的交换吸附为一价阳离子交换;(2)不同站位的沉积物对铜离子的交换吸附能力不同;(3)铜离子在沉积物上的吸着行为存在着分级离子/配位子交换反应。     

“MgO/AC”复合材料对水溶液中Cu~(2+)和Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

用造纸草浆黑液和氯化镁为原料制得氧化镁/活性炭("MgO/AC")复合材料,分别测定了该复合材料对水溶液中Cu2+与Cr(Ⅵ)的脱除性能。Cu2+的吸附随pH值的升高而增大,pH=3时基本达到平衡;在实验考察的pH范围内(1~8),Cr(Ⅵ)的吸附呈单调递减趋势。动力学拟合结果表明,"MgO/AC"复合材料对Cu2+和Cr(Ⅵ)的吸附过程均符合伪二级动力学方程;两过程的吸附速率均随吸附温度的升高而增大,表现为吸热吸附;吸附活化能Ea分别为50.19,51.42 kJ.mol-1;"MgO/AC"复合材料对Cu2+的吸附优于对Cr(Ⅵ)的吸附。Cu2+在"MgO/AC"复合材料上的吸附过程用Langmuir模型描述更为合适,在293~323 K范围内,Cu2+的饱和吸附量为19.46~90.91 mg.g-1;Cr(Ⅵ)的吸附过程则更符合Freundlich模型。     

固定化小球藻去除Cr6+的研究

对固定化小球藻去除Cr进行了研究,结果表明,当褐藻酸钠浓度为3%、CaCl2浓度为0.4mol/L、小球藻用量为12%(VV)时,包埋法制得的固定化小球藻具有较好的机械性能和较高的Cr去除率有营养源条件下与无营养源条件下相比,固定化小球藻对Cr的去除率可提高4～8倍;在pH 6～7范围内,当Cr浓度低于15 mg/L时,可达到较好的去除效果;当营养源组成为葡萄糖9 g/L、KNO30.4g/L、MgSO4@7H2O0.9 g/L、微量元素(100倍浓缩液)9 mL/L时,对Cr的去除效果最好.     

偕胺肟树脂的吸铀机理

通过对偕胺肟树脂对铀的吸附等温线和吸附速率测定,研究了偕胺肟树脂在海水中的吸铀机理,实验表明树脂吸铀量随温度上升而增加,亦随pH值不同而变,由热力学计算的吸附焓变为ΔH=42.4千焦尔/摩尔,由动力学计算的吸附表观活化能为41.2千焦尔/摩尔,结果表明吸附过程是通过树脂的偕胺肟基对铀酰离子的化学吸附,而树脂对铀酰离子吸附能力的次序为:UO₂2+>[UO₂(OH)₃]->[UO₂(CO₃)₃]4-。     

混合暴露条件下刺参(Apostichopus japonicus)对重金属的富集与释放特征

应用双箱动力学模型模拟了刺参在Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Hg和As 7种重金属混合暴露条件下,呼吸树、消化道和体壁组织对重金属的生物富集与释放实验。结果表明:(1)重金属在刺参组织器官中的富集具有选择性,理论平衡状态下,As、Cd、Cr在各组织的含量分布(CAmax):呼吸树消化道体壁,Cu、Zn分布规律(CAmax):消化道呼吸树体壁,Hg、Pb分布规律(CAmax):体壁呼吸树消化道。(2)刺参对不同重金属的富集系数存在显著差异(P0.05),呼吸树组织对Cr离子富集系数最高2298.2,其次是Cu、Cd离子,其BCF均在1500以上,Hg、Pb、Zn和As离子在呼吸树中的富集系数较低。体壁对Cu离子的富集系数最高为1560.7,对As离子富集系数最低52.7。消化道对Cu离子富集系数最高6037,对As离子富集系数最低为87.9。     

海洋解木糖赖氨酸芽孢杆菌JZ008对重金属Cd2+、Cr3+和Cu2+的吸附作用

利用单因素实验对海洋解木糖赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus xylanilyticus sp.JZ008)培养条件进行了优化.优化后的培养条件:温度为35℃、pH值为7.5、接种量为3%(V/V)、装液量为50cm3/250 cm3时,菌量达到2.01×108CFU/cm3,比优化之前提高了40.6%.添加海藻寡糖可以促进菌株生长,添加量为5.0 g/dm3时发酵液中活菌数是对照组的2.51倍.研究了菌株JZ008对Cd~(2+)、Cr~(3+)、Cu~(2+)3种重金属离子的吸附特性,结果表明菌株JZ008对3种重金属离子污染的水溶液吸附率效果明显,20 d吸附率分别达到95.6%、96.4%、87.0%.土壤重金属吸附实验结果表明,海藻寡糖复配菌株JZ008组对Cd~(2+)、Cr~(3+)、Cu~(2+)吸附效果明显,60 d吸附率分别达到82.5%、82.0%、86.9%.菌株JZ008对重金属的优良吸附作用为进一步开发解木糖赖氨酸芽孢杆菌在重金属修复方面的应用奠定了基础.     

产甲壳素酶菌株的发酵条件、酶的分离纯化及酶学性质研究

利用甲壳素为唯一碳源从土壤中筛选得到1株产甲壳素酶活力较高的菌株HD002,初步鉴定其为Massilia属。确定菌株产甲壳素酶的最适培养基组成为(g/L):(NH4)2SO45,K2HPO40.7,KH2PO40.3,MgSO4.7H2O 1,胶体甲壳素10;最适产酶培养条件为:培养基起始pH值6.0,培养时间192 h,发酵液酶活力达1.314 U/mL。采用70%饱和度硫酸铵盐析、DEAE-Sepharose F.F阴离子交换层析、Sephadex G-75凝胶过滤层析对该甲壳素酶进行纯化,SDS-PAGE证明达到电泳纯。该甲壳素酶的分子量为60.2 kDa,最适反应温度为55℃,最适反应pH值为5.0,Cu2+和Fe3+对酶活力有明显的抑制作用,Ca2+和Na+对酶活力有明显的促进作用。     

紫菜中类菌孢素氨基酸纯化工艺的优化及其抗紫外辐射作用研究

为了筛选纯化紫菜类菌孢素氨基酸(mycosporine-like amino acid,MAAs)的离子交换树脂,优化纯化工艺,并研究纯化后MAAs体外抗紫外辐射活性,本研究通过静态动力学吸附及解析实验,筛选纯化树脂;结合动态动力学吸附及解析单因素实验建立响应面法对SA-2型阳离子树脂纯化MAAs的二次多项式模型,对MAAs的纯化工艺进行优化;通过建立大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的复合紫外线(UVA+UVB)损伤模型,分析纯化后MAAs样品的体外抗辐射活性。结果表明:静态动力学吸附及解析实验筛选出SA-2型阳离子树脂为纯化MAAs的最佳树脂,吸附率和解析率分别为86.01%和56.63%;吸附的最佳工艺条件为:上样液质量浓度3 g/L、上样流速1 m L/min、上样液pH为6、洗脱液体积分数为3%、洗脱流速为1.5 m L/min、洗脱液pH为6;在此条件下吸附率为79.21%,洗脱率为64.02%;纯化后的MAAs样品能有效抑制紫外辐射而造成的损伤,将菌种失活速度分别降低了39.10%和40.58%,表现出显著的抗紫外辐射活性。     

活性污泥和颗粒污泥生物吸附废水中Pb~(2+)的对比研究

采用序批式实验,分别以活性污泥和颗粒污泥为吸附材料,考察接触时间、pH等因素对废水中Pb2+生物吸附效果的影响.结果表明,活性污泥和颗粒污泥对低浓度Pb2+(0～20 mg/L)能在30 min内达到吸附平衡,当Pb2+浓度在20～100 mg/L时,浓度越低,达到平衡时间越快,以被动吸附为主.在Pb2+低浓度条件下(0～20 mg/L),初始pH为4～5时,Pb2+的去除率达99%以上,且初始pH值是影响活性污泥和颗粒污泥生物吸附Pb2+的重要因素.活性污泥和颗粒污泥对Pb2+的生物吸附符合朗缪尔(Langmuir)方程,在pH为4及25 ℃下,活性污泥饱和吸附量为59.88 mg/g,颗粒污泥饱和吸附量为80.65 mg/g.因此,活性污泥和颗粒污泥可作为有效的生物吸附剂处理低浓度(0～20 mg/L)含铅废水,且颗粒污泥比活性污泥的生物吸附效果好.     

4 种重金属离子对中华鳖(Trionyx sinensis)稚鳖的急性致毒效应

以5日龄中华鳖稚鳖为实验动物,采用静水停食实验法,在水温(27.4±1.3)℃条件下,开展了Hg2+、Cr6+、Cu2+、Zn2+对中华鳖稚鳖的急性毒性和加和等毒性强度联合毒性试验。结果表明,4种重金属离子对中华鳖稚鳖均呈现以蓄积为主导的急性毒发效应,Cr6+、Zn2+对中华鳖稚鳖的急性致毒高峰期明显滞后于Hg2+、Cu2+;4种重金属离子毒性大小依次为Hg2+、Cu2+、Cr6+、Zn2+,其对中华鳖稚鳖96h的半致死质量浓度分别为5.98、16.42、28.90和91.88mg/L;所构建的中华鳖稚鳖累积死亡概率与重金属质量浓度和实验时间之间的数学模型,以及半致死时间-质量浓度回归方程,可作为侦查和分析重金属离子排放时间和致中华鳖稚鳖大量死亡时间的重要计算工具;Hg2+、Cr6+、Cu2+、Zn2+离子两两组合在加和等毒性强度下对中华鳖稚鳖96h联合急性毒性所呈现的致毒特征与离子种类及其毒性强度匹配情形密切相关。     

羧乙基壳聚糖蒙脱石吸附养殖水体中Cu2+的应用

为了寻求性能良好、环保吸附剂,用于去除养殖水体中重金属Cu~(2+),作者利用蒙脱石负载羧乙基壳聚糖制备成复合吸附剂,并利用IR、SEM、XRD等手段分析其表面性能,将其用于处理Cu~(2+)溶液,考察了环境因子对其吸附性能的影响,并从吸附动力学和吸附热力学角度分析吸附剂对Cu~(2+)的吸附机理,最后考察其再生利用效果。结果表明:羧乙基壳聚糖成功进入到蒙脱石层间;在羧乙基壳聚糖与蒙脱石质量比为1︰25、40℃恒温水浴搅拌60min、pH=6.0、最佳投加量为4.0g/L、处理浓度不超过30 mg/L Cu~(2+)溶液时,复合吸附剂对Cu~(2+)去除率可以达到96.23%,将其用于淡水养殖鱼塘水体中, Cu~(2+)去除后可达到《渔业水质标准》规定;吸附剂对Cu~(2+)吸附热力学实验结果表明,符合Langmuir模型,反应过程为自发、吸热反应;吸附动力学结果表明该吸附符合准二级动力学方程,反应属于化学吸附;再生实验中NaOH的再生效果优于HCl。     

无机胶体和铁、铜离子对中肋骨条藻生长的影响

选择无机胶体粒子Fe(OH) 3 胶体、伊利石胶体及其与金属铁和铜 ,对中肋骨条藻进行了培养实验。结果表明 :在培养介质中加入Fe(OH) 3 胶体后 ,在低添加量时可通过Fe(OH) 3 胶体提供满足微藻的生长所需的铁 ,从而提高其生长速度。但在较高添加量时 (>0 .5mg/L) ,由于胶体物质的吸附特性 ,微藻的生长受到抑制。Fe(OH) 3 对中肋骨条藻的最佳的添加量在 0 .2 5～ 0 .5 0mg/L之间。中肋骨条藻在加入伊利石胶体液时 ,微藻的生长均产生明显的抑制作用。通过伊利石胶体对培养介质中铁离子和铜离子浓度的调节控制作用 ,可直接影响到中肋骨条藻的生长。     

流动注射Ferene分光光度法测定海水中溶解态铁的方法优化

热液流体中溶解态铁是海水原位测量的重要参数之一。本研究采用Ferene分光光度法,搭建流动注射分析系统,优化进样条件、显色条件,实现了热液流体中溶解态铁的在线测定。结果表明,测定Fe(II)时,Ferene、缓冲液浓度分别为8×10–3、0.4 mol/L,Ferene、样品流速分别为0.8、0.6 m L/min,显色盘管长度为40 cm时,方法的灵敏度、检测限最佳;测定Fe(III)时,Ferene、缓冲液、抗坏血酸浓度分别为1×10–2、0.5、0.01 mol/L,Ferene/抗坏血酸、样品流速均为1.0 m L/min,还原、显色盘管长度均为40 cm时,方法的灵敏度、检测限最佳。最佳实验条件下,Fe(II)、Fe(III)在0.2~10μmol/L和0.5~16μmol/L范围内,工作曲线回归方程分别为A=0.0834 C+0.0564(μmol/L,n=8,R2=0.997)和A=0.0478C+0.0423(μmol/L,n=8,R2=0.997)。Fe(II)、Fe(III)检测限分别为24、39 nmol/L,相对标准偏差分别为0.8%、1.2%(n=10),加标回收率为97.9%~103.0%。共存离子实验表明,流体中的Na+、Mn2+、Cu2+、Cu+不会对测量造成干扰。     

混合发酵产甲壳素酶发酵条件优化及粗酶部分性质研究

利用甲壳素作为唯一碳源从土壤中筛得的真菌d,与细菌s混合发酵,对其最适产酶条件、所产甲壳素粗酶的制取以及粗酶性质进行初步研究。结果表明,混合发酵产酶的能力与单独发酵相比显著提高,混合发酵最适培养基组分为(×10~(-2) g/mL):尿素1.0,K_2HPO_4 0.07,KH_2PO_4 0.03,MgSO_4 0.05,酵母粉0.5,甲壳素1.0,pH 5.5,接种量2%(体积分数),32℃,130 r/min培养72 h,500 mL锥形瓶培养基装量为100 mL。经过优化,发酵液中甲壳素酶活力从0.73 U/mL提升到1.19 U/mL。通过对粗酶性质初步的研究,发现该酶有较好的稳定性。     

产甲壳素酶菌株HD001的发酵条件研究及酶的分离纯化

通过对降解甲壳素菌株 HD001 的发酵条件研究,确定了其产甲壳素酶最适培养基组分为 ( w/v ):( NH4 ) 2SO4 2.0%, NaCl 0.5%, K2HPO4 0.07%, KH2P O4 0.03%, MgSO4·7H2O 0.05% 以及葡萄糖 0.1%、酵母粉 0.3% 和胶体甲壳素 1.5%;最适产酶培养条件为:培养基起始 pH 值 6.0,培养温度 30 ℃,培养时间 120 h,发酵液酶活力达 376.2 U/mL.采用硫酸铵分级盐析、DEAE-纤维素离子交换层析、Sephacryl S-100 凝胶过滤层析对该酶进行纯化后,SDS-PAGE电泳显示单一条带,其相对分子质量约为 85.7 kDa.     

植物生长调节剂对冈村枝管藻盘状体生长发育的影响

研究了6-苄基腺嘌呤(6-BA)、激动素(KT)、奈乙酸(NAA)和甲壳素4种植物生长调节剂对枝管藻(Cladosiphon okamuranus Tokida)盘状体的影响.结果表明:在试验范围内6-BA对盘状体的生长具有较明显的促进作用,其质量浓度为0.5 mg/L时的促进效应最强;不同质量浓度KT下生长的盘状体直径均大于对照,其最有效质量浓度为1 mg/L;NAA可以延长枝管藻盘状体的生长时间,促进盘状体生长,其质量浓度为5 mg/L时,盘状体的生长时间被延长7 d左右,直径可达780μm,比对照(540μm)高出240 μm;甲壳素对盘状体生长有明显的抑制作用.     

周期性Ca2+ 、Mg2+浓度波动对凡纳滨对虾稚虾摄食、生长和能量代谢物含量的影响

养殖水环境中的离子浓度会因气候和季节的变化发生波动,对凡纳滨对虾的摄食、存活和生长产生影响。在实验室条件下,凡纳滨对虾养殖水体Ca~(2+)/Mg~(2+)保持在1∶3左右,以恒定Ca~(2+)浓度150 mg/L、Mg~(2+)浓度450 mg/L为对照组(CC0组),4 d为一个离子浓度波动周期,分别以Ca~(2+)浓度100 mg/L、Mg~(2+)浓度300 mg/L和Ca~(2+)浓度45 mg/L、Mg~(2+)浓度135 mg/L为离子浓度波动处理组(CCM1组和CCM2组),研究Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度波动对凡纳滨对虾稚虾生长和鳃中能量代谢物质含量的影响。结果表明:在本实验条件下,Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度波动对凡纳滨对虾稚虾的存活无显著影响。在CCM1组中,对虾的食物转化效率(FCE)、特定生长率(SGR)显著高于CC0组和CCM2组对虾(P0.05),蜕皮率也达到最高,但蜕皮率与其他两组差异不显著(P0.05)。在检测出的21种能量代谢物质中,丙酮酸等3种能量代谢物含量随水体Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度波动幅度的升高而降低,且在CC0组对虾体内含量较高;草酰乙酸等4种能量代谢物含量随水体Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度波动幅度的升高而降低,且在CCM1组对虾体内含量较高;NAD+等14种能量代谢物含量随水体Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度波动幅度的升高而升高。其中,NADP+、环腺苷酸、丙酮酸和α-酮戊二酸的含量变化达到显著水平(P0.05)。研究结果表明:周期性Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度波动条件下,凡纳滨对虾具有生长差异,且在能量平衡上产生积极响应。适宜范围内的Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度波动,促进凡纳滨对虾的生长,这与其能量储备和平衡相关。