本文關(guān)鍵詞：納米二氧化錳吸附重金屬銅、鎘離子特性及安全性評(píng)價(jià)

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【摘要】：在我國(guó)很多地區(qū),土壤銅、鎘污染問(wèn)題已越來(lái)越嚴(yán)重,治理銅、鎘污染已成為保護(hù)糧食質(zhì)量安全、保證人類健康的關(guān)鍵問(wèn)題。本研究以高錳酸鉀和無(wú)水乙醇為原料,通過(guò)水-有機(jī)兩相法制備納米二氧化錳。探討了二氧化錳材料對(duì)水溶液中的銅、鎘的吸附去除機(jī)制;在此基礎(chǔ)上,利用粒徑相似且生物相容性較好的納米羥基磷灰石作為對(duì)比,進(jìn)行水稻水培、蚯蚓試驗(yàn),從植物和土壤動(dòng)物的角度,評(píng)價(jià)納米二氧化錳的生物安全性。以期為環(huán)境Cu2+、Cd2+污染治理提供的數(shù)據(jù)支持,為拓展納米二氧化錳及其相關(guān)產(chǎn)品修復(fù)銅、鎘污染水或土壤環(huán)境及其合理使用提供理論上的依據(jù)。主要研究成果如下:(1)制備了吸附性能較好的納米二氧化錳(n Mn O2)吸附材料水-有機(jī)兩相法制備的納米二氧化錳比表面積為141.66 m2/g;n Mn O2對(duì)Cu2+和Cd2+的吸附分別在500和225 min達(dá)到平衡,吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型(R2Cu=0.99;R2Cd=0.98)與Elovich模型(R2Cu=0.91;R2Cd=0.93)。Elovich擬合結(jié)果顯示,n Mn O2對(duì)Cd2+的吸附速率要高于Cu2+。通過(guò)Langmuir方程對(duì)其吸附過(guò)程進(jìn)行擬合,其對(duì)Cu2+和Cd2+的最大吸附量分別為104.5(R2Cu=0.98)和89.1 mg/g(R2Cd=0.94);熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,溫度升高有利于吸附反應(yīng)的進(jìn)行;n Mn O2對(duì)Cu2+和Cd2+的吸附在較高p H下效果較好。這種納米二氧化錳每吸附1mol的銅離子需要35.8元,而每吸附1mol的鎘離子需要73.8元,具有較佳的性價(jià)比。納米二氧化錳材料對(duì)環(huán)境中的Cu2+、Cd2+具有良好的吸附效果。(2)納米二氧化錳負(fù)載銅離子和鎘離子之后進(jìn)入水稻幼苗植株之前不會(huì)釋放重金屬離子,明顯減輕了銅鎘對(duì)于水稻幼苗的生物量的影響,但是造成了更加嚴(yán)重的氧化應(yīng)激反應(yīng)。以納米羥基磷灰石為參照,研究納米二氧化錳納米顆粒復(fù)合銅、鎘對(duì)水稻幼苗的毒害作用。透射電子顯微鏡觀察證實(shí)了納米顆粒在水稻幼苗中的存在;小直徑納米顆粒對(duì)水稻幼苗的傷害更大,納米二氧化錳降低了水稻幼苗對(duì)重金屬的積累,其中分蘗節(jié)中重金屬含量最高,同時(shí)促進(jìn)植株根系總長(zhǎng)和總表面積。但是n Mn O2引起強(qiáng)烈的氧化應(yīng)激反應(yīng)。通過(guò)非損傷微測(cè)技術(shù),證明了在納米顆粒復(fù)合重金屬后,銅、鎘并非以離子態(tài)轉(zhuǎn)移入植株體內(nèi)。(3)納米二氧化錳增強(qiáng)了鎘對(duì)赤子愛勝蚓的急性毒性本實(shí)驗(yàn)采用了比較高的劑量,以研究蚯蚓在納米顆粒復(fù)合重金屬的直接暴露下的急性毒性效應(yīng)。結(jié)果表明,本材料雖然能夠顯著降低蚯蚓對(duì)Cd的積累量,但是能夠極顯著的激發(fā)赤子愛勝蚓抗氧化酶系統(tǒng)的應(yīng)激反應(yīng)。降低Cd對(duì)赤子愛勝蚓的LC50,在納米二氧化錳的協(xié)同作用下,Cd的毒性由“中毒級(jí)”提升到“高毒級(jí)”。Cu處理組中,蚯蚓未見死亡。
【關(guān)鍵詞】：納米二氧化錳 吸附 毒理 水稻 蚯蚓
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O647.3;X505;X171.5
【目錄】：

• 摘要6-7
• abstract7-14
• 英文縮略表14-15
• 第一章 引言15-23
• 1.1 銅、鎘污染概述15-17
• 1.1.1 銅、鎘的基本性質(zhì)15
• 1.1.2 銅、鎘元素環(huán)境中的來(lái)源、存在形態(tài)及毒性15-17
• 1.2 銅、鎘污染的現(xiàn)狀17-18
• 1.3 吸附劑法吸附重金屬銅、鎘的研究進(jìn)展18-19
• 1.3.1 活性炭類18
• 1.3.2 吸附樹脂類18
• 1.3.3 納米氧化物類吸附劑18-19
• 1.4 納米材料的制備及應(yīng)用19-20
• 1.4.1 納米材料的制備方法19
• 1.4.2 納米吸附材料的應(yīng)用19-20
• 1.4.3 錳氧化物材料在環(huán)境污染修復(fù)中的應(yīng)用研究進(jìn)展20
• 1.5 研究意義、目的及研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.5.1 研究意義及目的20
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.6 技術(shù)路線21-22
• 1.7 本文創(chuàng)新點(diǎn)22-23
• 第二章 納米二氧化錳對(duì)銅、鎘的吸附性能研究23-37
• 2.1 引言23
• 2.2 材料與方法23-26
• 2.2.1 納米二氧化錳的制備23
• 2.2.2 比表面積的測(cè)定23
• 2.2.3 水合粒徑的測(cè)定23-24
• 2.2.4 zeta電位的測(cè)定24
• 2.2.5 傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）分析24
• 2.2.6 X射線光電子能譜分析（XPS）24
• 2.2.7 銅、鎘的測(cè)定條件與方法24
• 2.2.8 吸附動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)24-25
• 2.2.9 吸附熱力學(xué)試驗(yàn)25
• 2.2.10 p H對(duì)銅、鎘吸附量的影響試驗(yàn)25
• 2.2.11 數(shù)據(jù)處理與分析25-26
• 2.3 結(jié)果與分析26-34
• 2.3.1 納米二氧化錳材料的理化性質(zhì)26
• 2.3.2 納米二氧化錳材料的XPS分析26-27
• 2.3.3 傅立葉紅外光譜(FTIR)分析表征27-29
• 2.3.4 等溫吸附曲線29
• 2.3.5 動(dòng)力學(xué)吸附試驗(yàn)29-31
• 2.3.6 不同p H下納米二氧化錳材料對(duì)銅、鎘離子的吸附31-32
• 2.3.7 不同溫度下納米二氧化錳材料對(duì)銅、鎘離子的吸附32-33
• 2.3.8 納米二氧化錳經(jīng)濟(jì)成本分析33-34
• 2.4 討論34-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第三章 納米二氧化錳及納米二氧化錳-銅鎘復(fù)合體對(duì)水稻幼苗的毒性效應(yīng)37-49
• 3.1 引言37-38
• 3.2 材料與方法38-40
• 3.2.1 供試水稻品種38
• 3.2.2 供試材料38
• 3.2.3 水稻育苗38
• 3.2.4 納米懸濁液的制備38-39
• 3.2.5 水稻幼苗暴露過(guò)程39
• 3.2.6 植物電鏡切片的制備39
• 3.2.7 水稻根系發(fā)育及水稻生物量的測(cè)定39
• 3.2.8 根表面離子流速的測(cè)定39-40
• 3.2.9 水稻銅鎘含量的測(cè)定40
• 3.2.10 酶活性的測(cè)定40
• 3.2.11 數(shù)據(jù)分析40
• 3.3 結(jié)果與分析40-47
• 3.3.1 納米材料對(duì)水稻生物量的影響40-42
• 3.3.2 納米材料對(duì)水稻幼苗中銅、鎘含量的影響42-43
• 3.3.3 納米材料對(duì)水稻幼苗酶活性的影響43-44
• 3.3.4 納米材料對(duì)水稻根系發(fā)育的影響44
• 3.3.5 納米材料對(duì)水稻幼苗根系吸收重金屬離子的影響44-45
• 3.3.6 透射電鏡照片分析45-47
• 3.4 討論47-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第四章 納米二氧化錳材料及納米二氧化錳材料-銅鎘復(fù)合體對(duì)蚯蚓的毒理學(xué)效應(yīng)49-54
• 4.1 引言49
• 4.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法49-50
• 4.2.1 供試蚯蚓49
• 4.2.2 納米懸濁液配制49
• 4.2.3 試驗(yàn)方法49
• 4.2.4 蚯蚓抗氧化酶活性的測(cè)定49-50
• 4.2.5 蚯蚓銅鎘含量的測(cè)定50
• 4.2.6 數(shù)據(jù)分析50
• 4.3 結(jié)果與分析50-52
• 4.3.1 納米材料復(fù)合銅、鎘對(duì)蚯蚓的LC50值50-51
• 4.3.2 納米材料對(duì)蚯蚓中銅、鎘含量的影響51-52
• 4.3.3 納米材料對(duì)蚯蚓酶活性的影響52
• 4.4 討論52-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第五章 結(jié)論54-55
• 5.1 納米二氧化錳材料的吸附性能的評(píng)價(jià)及吸附機(jī)理54
• 5.2 納米二氧化錳對(duì)水稻幼苗的影響54
• 5.3 納米二氧化錳對(duì)赤子愛勝蚓的影響54-55
• 參考文獻(xiàn)55-67
• 致謝67-68
• 作者簡(jiǎn)歷68

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 于志紅;黃一帆;廉菲;謝麗坤;劉爽;宋正國(guó);;生物炭-錳氧化物復(fù)合材料吸附砷(Ⅲ)的性能研究[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2015年01期

2 曾超;俞亭超;王曉卉;張利娟;;二氧化錳改性多壁碳納米管吸附水中Sb(Ⅲ)[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2013年11期

3 魯雪梅;熊鷹;張廣之;倪晉仁;;錳氧化物-陽(yáng)離子交換樹脂復(fù)合材料的制備及其對(duì)水中重金屬的吸附性能[J];環(huán)境化學(xué);2012年10期

4 冉烈;李會(huì)合;;土壤鎘污染現(xiàn)狀及危害研究進(jìn)展[J];重慶文理學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年04期

5 韓玲;倪紀(jì)朋;張良苗;岳寶華;申杉杉;張浩;陸文聰;;紡錘形介孔納米二氧化錳的控制合成(英文)[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);2011年03期

6 王珊;;溶膠-凝膠法制備低折射率SiO_2薄膜的過(guò)程控制研究[J];材料導(dǎo)報(bào);2010年S1期

7 白德奎;朱霞萍;王艷艷;曾美蘭;;氧化錳、氧化鐵、氧化鋁對(duì)砷(Ⅲ)的吸附行為研究[J];巖礦測(cè)試;2010年01期

8 ;Simultaneous adsorption of lead and cadmium on MnO_2-loaded resin[J];Journal of Environmental Sciences;2010年02期

9 林智勝;肖少勇;;淺談納米材料及其在分析測(cè)試中的應(yīng)用[J];環(huán)境;2009年S1期

10 郭永福;晏乃強(qiáng);;δ-MnO_2對(duì)水中重金屬及砷的研究與應(yīng)用[J];水科學(xué)與工程技術(shù);2009年05期

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本文編號(hào)：706328