Predicting heavy metals’ adsorption edges and adsorption isotherms on MnO2 with the parameters determined from Langmuir kinetics

Although surface complexation models have been widely used to describe the adsorption of heavy metals, few studies have verified the feasibility of modeling the adsorption kinetics,edge, and isotherm data with one p H-independent parameter. A close inspection of the derivation process of Langmuir isotherm revealed that the equilibrium constant derived from the Langmuir kinetic model, K S-kinetic, is theoretically equivalent to the adsorption constant in Langmuir isotherm, K S-Langmuir. The modified Langmuir kinetic model(MLK model) and modified Langmuir isotherm model(MLI model) incorporating p H factor were developed. The MLK model was employed to simulate the adsorption kinetics of Cu(II), Co(II), Cd(II), Zn(II) and Ni(II) on Mn O2 at p H 3.2 or 3.3 to get the values of K S-kinetic. The adsorption edges of heavy metals could be modeled with the modified metal partitioning model(MMP model), and the values of K S-Langmuir were obtained. The values of K S-kinetic and K S-Langmuir are very close to each other, validating that the constants obtained by these two methods are basically the same. The MMP model with K S-kinetic constants could predict the adsorption edges of heavy metals on Mn O2 very well at different adsorbent/adsorbate concentrations. Moreover, the adsorption isotherms of heavy metals on Mn O2 at various p H levels could be predicted reasonably well by the MLI model with the K S-kinetic constants.     

天然石英砂的表面络合模型研究

天然泥沙颗粒表面特性复杂,其与营养物质及重金属之间的相互作用,是研究天然水体水环境效应的关键科学问题之一.本文以石英砂为例,在考虑天然泥沙表面形貌引起的电荷非均匀分布的基础上,建立了统计意义上的表面电荷分布-表面电位数学关系,并修正表面络合模型,对表面络合常数采用更合理的静电力校正,模拟营养物质及重金属在天然泥沙颗粒表面的吸附-解吸关系.同时,表面滴定实验及吸附实验数据被用来进行模型验证.结果表明,泥沙颗粒的吸附特性受pH值、水相平衡浓度和背景离子强度等影响,考虑颗粒表面电荷非均匀分布的修正模型,更接近天然泥沙的吸附特性,相比传统表面络合模型,能够更好地模拟吸附结果.     

Heavy metal adsorption on the Le An River sediment —The adsorption model

In this study,the surface properties and adsorption properties of the Le An River sediment were modelled via surface complexation approach.The model parameters were determined based on the data of our potentiometric titration experiments and the metal adsorption experiments with the Le An River sediment samples.Consequently,the surface complexation models for the natural sediment,in our case the Le An River sediments,which can interpret the experimental data very well were successfully established.Three typical surface complexation models that is the constant capacitance model,the diffuse layer model and the triple layer model,were considered in this research.This work indicated that the consistency and the interdependency among model parameters together with the selection of the surface adsorbed species should be emphasized.     

乐安江沉积物对重金属的吸附模式研究──表面络合模式在天然沉积物研究中的应用

应用表面络合理论及其研究方法对乐安江沉积物的表面特征及对重金属的吸附特性进行了研究．进行了乐安江沉积物样品的表面电位滴定实验及样品对重金属Ｃｕ、Ｃｄ的吸附实验．应用图解法及ＦＩＴＥＱＬ优化程序确定了表面络合模式中的相应参数，并对模式的预测能力进行了检验．研究了３种表面络合模式即恒定容量模式，扩散层模式和三层模式的拟合应用情况．结果表明，３种表面络合模式均能较好地描述天然沉积物的吸附过程，但哪种模式从化学原理上看更正确尚不能证明．从模式计算的难易程度分析，扩散层模式有一定优势．模式应用中应特别强调的是模式参数间的相关性和一致性．     

硫酸铁氧化物的表征及其对重金属吸附作用的研究

根据酸性矿山废水污染河流的特征，着重研究了硫酸铁溶液中和沉淀生成的无定形氧化铁颗粒的表面特性及其对重金属离子的吸附作用，并以硝酸铁溶液中和沉淀生成的无定形氧化铁颗粒作对比，同时应用表面络合反应关系求取了该颗粒的表面络合反应的基本特征参数，最后采用简化的表面络合模式计算了该氧化铁颗粒表面与重金属离子，如Ｃｕ＾２＋，Ｃｄ＾２＋和Ｐｂ＾２＋结合的表面络合形成条件稳定常数。     

表面络合模式在天然体系中的应用研究进展

以双电层作为基本结构的表面络合模式,由于对其构造的不同假设可以导出多种模式以适应不同的应用需求。研究表明表面络合模式在特定条件下可以较准确的模拟离子在天然体系中的吸附作用。目前表面络合模式在氧化物和土壤矿物体系的研究日趋成熟,对天然体系中的表面络合模式应用的研究也在不断加深。实际应用中,广义复合与组分添加的方法为表面络合模式对天然体系的模拟提供可行依据,但天然体系的复杂性和表面反应的多样性将会影响模式的效果,需要对天然体系进行进一步的了解,对模式进行优化和扩展,以更好的揭示吸附反应。     

Quantitative structure-property relationship of aromatic sulfur-containing carboxylates

IntroductionItiswidelyrecognizedthatthephysicochemicalprofileoforganicchemicalslargelydeterminestheirdistributionbetweenenvironmentalmedia .Fortheenvironmentalbehaviorsoforganiccontaminants,watersolubility(SW)andoctanol waterpartitioncoefficient(KOW)aretremendouslyimportant.Octanol waterpartitioncoefficienthasbeenwidelyrelatedtobiochemicaland orbiologicalactivityinquantitativestructure activityrelationships(QSARs) (Leo ,1 971 ) .Watersolubilitycorrespondstothedispersiontendencyandtothereca…     

重金属离子在腐殖酸表面的吸附——类颗粒表面吸附模型

本实验用伏安质子滴定法获得重金属离子(Cu~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+))在腐殖酸表面吸附的实验数据,并基于这些数据提出重金属离子在腐殖酸表面的络合模型。模型中引入两个实验常数:反应系数α和竞争反应常数K_H。实验结果表明,这两个常数的实验值在一相当宽的起始溶液条件下基本稳定。基于这两个常数而获得的pH相关吸附等温线和实验数据相当符合。模型中采用了由电位滴定得到的腐殖酸表面羧基浓度作为最大表面基团浓度,并对其质子解离常数进行了表面电荷影响的修正。     

草甘膦在高指{201}二氧化钛表面的吸附去除

有机磷农药草甘膦(PMG)的广泛使用和环境残留严重威胁人体健康,其去除治理是环境领域面临的一大挑战.本文研究了草甘膦在高指{201}晶面二氧化钛(TiO_2)上的吸附行为,探讨了吸附时间、溶液pH和草甘膦浓度对吸附效率的影响,并通过Zeta电位表征和电荷分布多位点络合(CD-MUSIC)模型考察了草甘膦在二氧化钛上的络合结构.结果表明,{201}TiO_2对草甘膦的吸附在40 min内即可达到吸附平衡,吸附动力学符合准二级动力学方程.吸附等温线符合Langmuir方程,说明其吸附过程主要是近似单分子层的化学吸附.pH对吸附效率影响较大,酸性条件有利于草甘膦的吸附去除.Zeta电位的表征结果表明,草甘膦吸附后TiO_2表面等电点从5.6向左偏移至4.2,说明形成带负电的内层配合物,进一步的红外光谱结果表明草甘膦以P—O—Ti的络合形式与TiO_2表面结合.CD-MUSIC模型拟合结果表明草甘膦与TiO_2表面可能形成单齿单核或双齿双核的内层络合结构.本研究结果对深入理解草甘膦的微观界面行为及去除具有重要意义.     

微塑料的老化特性、机制及其对污染物吸附影响的研究进展

针对微塑料的老化特性、机制及其对污染物吸附的研究进展进行了归纳总结：（1）微塑料在环境中经长期老化,其表面变得粗糙不平,部分呈现薄片状脱落,造成比表面积增加,同时在光照、氧气等老化因子作用下,形成羟基、羧基等含氧官能团;此外由于微塑料长期受到老化作用,其聚合物中的长链发生断裂,引起结晶度的变化.（2）微塑料老化过程主要涉及多方面：物理层面上,受到外界剪切力和拉伸力的作用引起聚合物内部的分子链断链,破坏其稳定结构;化学层面上,光氧化降解是其主要的老化机理;生物层面上,通过定殖生物在微塑料表面形成的生物膜引起其物理、化学特性（粗糙度、表面电荷、表面自由能）的变化.（3）微塑料老化后对污染物的吸附能力增强,吸附主要通过范德华力、静电作用、络合作用、疏水作用、氢键等作用方式吸附重金属和有机污染物.未来应加强微塑料在真实自然环境中老化特征及同多种污染物的交互作用的研究,以模型量化表示其内在联系,为科学合理地认识微塑料的环境行为及生态风险评估提供理论依据.     

不同地域天然伊利石表面酸碱特性的比较

利用电位滴定技术和恒定容量表面络合模式表征不同来源天然伊利石的表面酸碱性质。鉴于固体基质在酸量滴定过程中发生溶解，相应的滴定上清液被视为体系空白。考虑到水解铝、硅酸和伊利石表面活性位之间的表面络合或沉淀反应，提出两种表面质子反应模型。对其中的特例，还考虑了表面离子交换反应。模拟程序的拟合结果显示两种模型对水解伊利石体系的滴定行为均可获得满意的描述。相的的表面固有酸度常数表明样品的酸碱性质之间存在一些共性。     

Enhanced adsorption and colorimetric detection of tetracycline antibiotics by using functional phosphate/carbonate composite with nanoporous network coverage

This work presents efficient tetracycline (TC) antibiotics adsorption using a functional porous phosphate/carbonate composite (PCC). The PCC was fabricated by anion-exchange of phosphate on the surface of vaterite-phase calcium carbonate particle scaffolds. The PCC, having dense nanoporous network coverage with large surface area and pore volume, exhibited excellent TC adsorption in solution. Its adsorption isotherm fitted well to the Freundlich model, with a maximum adsorption capacity of 118.72 mg/g. The adsorption process was spontaneous, endothermic, and followed pseudo-second-order kinetics. From the XPS analysis, the hydrogen bonding and surface complexation were the key interactions in the process. In addition, a colorimetric TC detection method was developed considering its complexation with phosphate ions, originating from PCC dissolution, during adsorption. The method was used to detect TC in mg/L concentrations in water samples. Thus, the multifunctional PCC exhibited potential for use in TC removal and environmental remediation.     

Determination of complexation capacity of trace metal-organic in natural water

The complexation capacity for heavy metals (Cu, Cd, Pb) were determined by anodic stripping voltammetry in South China Sea, Hulun Lake and Wuliang Suhai. The conditional stability constants and complexation capacity index were calculated. The data showed that the complexation capacity of the Hulun Lake was greater than that of seawater and Wuliang Suhai. The sequence of complexation capacity is C (CuL) > C (CdL) > C (PbL), the values are in concord with results of analysis on dissolved organic carbon. The conditional stability constants were in an opposite sequence: K (CuL) < K(CdL) < K (PbL). When logK are similar, the greater the complexation capacity, the greater the complexation capacity index.     

黄土表面酸碱性质的研究

在不同浓度支持电解质条件下，利用滴定方法研究黄土样品的表面酸碱属性，将酸量滴定上清液作为体系空白以补偿固体颗粒溶解和份间络合反应对定量估算子质子消耗的影响，两种简易的表面络合模式的拟合结果表明，恒定容量模型和扩散层模式分别适用于高离子强度（0.1mg/L）和低离子强度（0.01和0.005mol/L）条件下黄土表面的质子反应过程。     

Determination of complexation capacity of trace metal-organic in natural water

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｓｐｅｃｉａｔｉｏｎｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｎｔｈｅａｑｕａｔｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｈａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｉｒｔｒａｎｓｐｏｒｔ，ｒｅａｃｔｉｏｎｓａｎｄｂｉｏ...     

Prediction of liquid chromatography retention factors for α-branched phenylsulfonyl acetates using quantum chemical descriptors

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙｏｆａｃｏｍｐｏｕｎｄｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｐｈｅｎｏｍｅｎａｏｆｐｈｙｓｉｃｏ ｃｈｅｍｉｃａｌ,ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｉｎｔｅｒｅｓｔ.Ｄｕｅｔｏｉｔｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ (Ｔｈｕｓ,1 985) ,ｒｅｖｅｒｓｅｄ ｐｈａｓｅｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｌｉｑｕｉｄｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ (ＲＰ ＨＰＬＣ)ｕｓｉｎｇｏｃｔａｄｅｃｙｌｓｉｌｉｃａａｓａｓｔａｔｉｏｎａｒｙｐｈａｓｅｈａｓｂ…     

磺胺二甲基嘧啶对镉在针铁矿上吸附行为的影响

环境中抗生素与重金属的共存会使各自在土壤中的迁移转化和生态效应变得更为复杂,为了准确评估磺胺二甲基嘧啶(SMT)与重金属镉复合污染下的环境风险,采用紫外光谱法,研究了中性条件下磺胺二甲基嘧啶与镉的络合特性;采用批量振荡吸附平衡法,研究了SMT存在的条件下针铁矿对镉的吸附特性.结果表明:SMT与镉有一定的络合能力,络合常数log K值为-3.31;针铁矿对SMT和镉都有一定的吸附作用;在SMT存在条件下,针铁矿对镉的吸附容量明显增强,这可能是由于SMT改变了针铁矿表面带电情况,红外结果表明在吸附过程中形成了针铁矿-SMT-镉三元络合物.因此,在评估抗生素与重金属复合污染的环境影响时,需要考虑到污染物之间的协同效应.     

介孔钛硅分子筛的表面化学特征及除铅机制研究

以表面活性剂在水溶液中形成的液晶相为模板剂，考察了钛含量对制备介孔钛硅分子筛性质的影响；应用表面络合反应关系式计算了介孔钛硅分子筛表面络合反应的基本特征参数。研究了溶液ｐＨ值、温度等对Ｐｂ＾２＋离子在介孔钛硅分子筛表面吸附的影响；并就Ｐｂ＾２＋离子在介孔钛硅分子筛表面的吸附动力学、吸附等温线和吸附机理进行了探讨。     

土壤胡敏酸的解离及其与Cu2+的络合特征

通过电位滴定法及恒定容量模式（CCM）研究了2种土壤胡敏酸的解离特性及其与Cu^2 的络合特征，结果证明在pH3－7范围内胡敏酸表现为2种一元酸组成的混合酸，实验数据适用于静电模式。胡敏酸的解离常数和Cu^2 的络合常数应用计算机程序FITEQL32表明，优化的解离常数pKHL1在3．50－4．89之间，pKHL2在6．17－8．38之间，2种形态一元胡敏酸解离常数之比小于10^5，与滴定曲线只有一个突跃区相一致。2种土壤胡敏酸与Cu^2 络合常数logK^intACu大小分别为Lou土HA1．346，黑垆土HA2．241，非静电模式的优化结果较好。