高pH环境对胶体在饱和多孔介质中迁移的影响

以超纯水漂洗和经酸处理过的玻璃微珠作为对照,通过比较在不同p H环境下胶体在两种多孔介质中的吸附解吸行为来探讨高p H环境对胶体迁移的影响.结果表明,不利条件下通过提高环境的p H可以使吸附在初级势阱中的胶体解吸下来,从而降低胶体的吸附能力.不利条件下化学杂质有利于胶体在初级势阱中的吸附.然而随着环境p H的增加,这些因化学杂质而发生吸附的胶体会有部分被释放出来.当溶液的p H增加到10或更高后,化学杂质对胶体吸附过程的影响可以忽略.胶体在多孔介质表面的吸附数量与胶体的吸附解吸过程和溶液的环境有关,尤其是高p H值环境.研究证实了传统DLVO理论存在一定局限性.本研究为高p H环境在胶体迁移中发挥的作用提供了进一步的认识.     

有机质胶体对卡马西平在多孔介质中迁移影响模拟实验

有机质胶体与有机污染物的相互作用会影响污染物在多孔介质中迁移转化等环境行为.为研究有机质胶体对药物和个人护理品(PPCPs)在土壤环境中迁移的影响,本实验以卡马西平(CBZ)为目标污染物,用商用腐殖酸制备有机质胶体,分别选择石英砂、标准土和野外所取土样为研究介质,通过室内土柱模拟实验探究有机质胶体存在时污染物在多孔介质中的迁移行为.结果表明,描述一维溶质运移的两点化学非平衡模型能够较好模拟CBZ在各介质土中的运移过程,说明污染物运移过程中与介质间发生了化学非平衡吸附作用;石英砂柱中加入胶体后,对CBZ的吸附过程无明显影响,但在解吸时阻滞因子及滞留量变小,可见胶体与石英砂间作用微弱,解吸过程中胶体与污染物结合形成复合体后对污染物有增溶作用;胶体存在时,标准土和自然土对CBZ的吸附量和迁移阻滞强度均明显大于石英砂,其中有机质及黏土矿物的作用最为明显,有机质中的低能/高能吸附位点以及黏土矿物极性表面均能够固定污染物;由于有机质含量较高,自然土对CBZ在吸附-解吸过程中的阻滞截留强度大于标准土.针对本实验中CBZ的迁移情况,提出了疏水性有机污染物在含有机质胶体土壤中的迁移过程中各种作用的概念模型.     

非均性多孔介质中生物炭胶体的迁移行为研究

生物炭颗粒在多孔介质中的迁移行为不仅决定了其在环境中的归趋,也极大地影响了被吸附污染物的环境行为.以往的研究主要集中在生物炭胶体在均性多孔介质中的迁移行为,但实际环境介质通常是非均性的,目前对生物炭胶体在非均性多孔介质中的迁移行为知之甚少.本研究采用两种不同粒径的石英砂构建了上下两层非均性填充柱（上层细颗粒,下层粗颗粒）,研究了生物炭胶体在非均性多孔介质中的迁移和截留行为,考察了溶液离子强度和pH对生物炭胶体迁移能力的影响.研究结果表明在非均性多孔介质中,生物炭胶体具有很高的迁移能力,在离子强度为1~50 mmol·L^-1,pH为4.0~11.0条件下,生物炭胶体的迁移率达40.2%~88.0%.非均性介质中生物炭胶体的截留曲线表现为非单调型曲线,截留量峰值往往出现在细-粗石英砂的交界面处（细石英砂侧）,这与非均性介质中显著的电荷异质性、介质尺寸异质性和迁移过程中传质通量异质性有关.生物炭胶体在上层细石英砂中的截留量显著大于其在下层粗石英砂中的截留量,表明上层细石英砂是影响生物炭胶体迁移行为的关键层.随着溶液离子强度增加,生物炭胶体自团聚作用增强,其与石英砂介质间界面作用能垒降低,因而生物炭胶体的迁移能力减弱.由于生物炭胶体与细石英砂间的物理张力作用趋于显著,增加离子强度提高了生物炭胶体在上层细石英砂中的截留比率.中性和碱性条件下生物炭胶体的迁移能力较强,而在酸性条件下,生物炭胶体表面电负性显著降低,团聚体粒径增大,生物炭胶体的迁移能力较弱.降低溶液pH增加了生物炭胶体在上层细石英砂中的截留比率.本研究的结果将有利于人们更好地了解生物炭胶体在复杂多孔介质中的迁移行为,为全面评估生物炭的潜在环境风险提供理论支持.     

多孔介质表面化学异质性对胶体运移的影响

研究胶体在饱和多孔介质中的迁移行为在污染物迁移、环境修复等领域具有重要意义.本文通过对比胶体在未酸洗和酸洗过的玻璃珠中的迁移行为来探究多孔介质表面异质性对胶体迁移的影响,并通过扩展DLVO理论来计算每一组中胶体与多孔介质的相互作用能.结果表明,不论在有利环境还是在不利环境下,多孔介质表面的化学杂质均会提高胶体的吸附能力,这主要归因于胶体在初级势阱中的吸附.不利环境下,多孔介质表面的化学杂质能够将不利环境转化为有利环境,而在有利环境下,化学杂质的存在可能提高胶体的单一拦截效率(η_0).此外,研究发现,高pH溶液仍然能使胶体从多孔介质表面解吸下来,并且沥滤作用仍被低估.本研究对化学杂质在胶体迁移过程中所扮演的角色有了进一步的认识,可为胶体迁移行为研究提供实验依据.     

蛭石吸附及解吸锌离子特性研究

用蛭石对锌离子的吸附解吸进行了实验研究,初步探讨了其对锌离子吸附解吸的机理。研究结果表明：蛭石对Zn^2＋具有较强的吸附能力,吸附在8h左右接近平衡。随着锌离子浓度的增加,蛭石的吸附量也在逐渐增加,当锌离子浓度达到400mg／L时,吸附量趋于平稳。在完成吸附实验的基础上,分别采用过滤和取上清液的方法解吸,实验证明静置平衡后,取出上清液50ml,再加入50ml解吸剂的方法解吸效果较好;解吸时间在0h到12h,蛭石的解吸量呈现递增的趋势,且达到1．070mg／g;在12h到48h内,解吸量基本没有增加,其中在24h时达到最大解吸量1．074mg／g。不同的解吸剂对蛭石解吸锌离子影响效果不同：蒸馏水不能使锌离子解吸;K^＋的影响作用相对于Na^＋更明显,随着两种阳离子浓度的增加,蛭石的解吸量逐渐增加。     

交沙霉素在土壤中的吸附特性及垂向迁移机制

文章针对畜禽养殖基地大环内酯类抗生素的污染问题,研究了交沙霉素(JOS)的吸附动力学、热力学特性以及垂向迁移机制,并基于土壤吸附和土柱迁移试验,得出以下结论:(1)吸附动力学实验表明,第16小时达到吸附平衡状态,Elovich方程能够更好地拟合土壤中JOS的动力学吸附过程.等温吸附实验表明,Freundlich模型对土壤中JOS的等温吸附过程拟合效果更好,最大吸附容量为187.74 mg/kg.(2)增大抗生素初始浓度对土壤吸附JOS起促进作用;土壤溶液pH为7.5时吸附能力最强;Ca2+对土壤吸附JOS的抑制作用强于Na+,而Fe3+对土壤吸附JOS有明显的促进作用.(3)增加施药量能提高JOS在土柱中的垂向迁移能力,偏中性的淋溶液对土柱试验结果影响很小,碱性环境较中性环境更利于JOS垂向迁移.Fe3+对JOS在土柱中垂向迁移有明显抑制作用,Ca2+对JOS在土柱中垂向迁移的促进作用较强.研究结果可为土壤抗生素污染防治与风险评价提供科学依据.     

大孔隙对纳米CeO2在多孔介质中迁移行为的影响

研究了不同类型大孔隙对纳米CeO_2在石英砂柱中迁移的影响,并运用两区物理化学非平衡模型对纳米CeO_2流出曲线进行拟合和参数估算.结果表明,含横孔(垂直水流运动方向)石英砂柱中纳米CeO_2的流出曲线与均匀石英砂柱十分接近,横孔对于纳米CeO_2在石英砂介质中的迁移影响较弱.与均匀石英砂柱相比,含竖孔(平行水流运动方向)石英砂柱中纳米CeO_2流出曲线明显不同于均匀石英砂柱,其初始穿透时间明显提前,初始穿透浓度和初始回收率显著增加,竖孔对于纳米CeO_2在石英砂介质中的迁移起促进作用,特别是贯通竖孔.两区物理化学非平衡模型可以很好地拟合纳米CeO_2在含有大孔隙石英砂柱中的迁移.通过分析模型参数质量交换系数(ωph、αch)和分配系数(Kd)得出,含横孔石英砂柱中纳米CeO_2在两区间的质量交换能力和吸附作用较强,而含有竖孔石英砂柱中纳米CeO_2在两区间的质量交换能力和吸附作用较弱.     

石油烃在页岩气开采区土壤中的迁移特性

页岩气开采区油基钻井液的使用会导致土壤受到石油类物质污染,探究石油类污染物在土壤中的环境行为对受污染土壤的修复有重要意义。为此,文章选择以涪陵页岩气开采区为研究区域,通过批量平衡试验研究废油基钻井液中石油类物质在土壤中的吸附/解吸特性,并采用动力学模型进行拟合分析;以土柱淋滤法探究不同降水量和污染强度对土壤中石油类污染物纵向迁移特性。研究结果表明,土壤对石油类污染物的吸附能力较强,解吸率低,吸附平衡状态下的土-水分布系数K_d值为51.86 mL/g,准二级动力学模型对吸附和解吸附过程均有很好的拟合效果,R~2均大于0.99,表明吸附/解吸速率主要受化学吸附机理的控制。石油类污染物主要分布在土壤的表层(0～18 cm),且随深度的增加呈下降趋势。石油类污染物迁移的深度及迁移量受污染强度、淋滤量等因素的影响,总体上,随着污染强度及淋滤量的增加,石油类污染物在土壤中的迁移量及迁移深度也增加。     

可变电荷与恒电荷土壤胶体对DNA吸附与解吸特征

采用平衡法研究了红壤胶体、砖红壤胶体、潮土胶体和褐土胶体在不同pH值条件下DNA吸附与解吸特征.结果表明,在NaCl和KCl电解质体系中,4种土壤胶体在吸附过DNA后,溶液pH值均有不同程度的增加,pH增加的幅度为红壤胶体>砖红壤胶体>潮土胶体>褐土胶体;NaCl电解质体系>KCl电解质体系.土壤胶体对DNA的吸附量均随着pH值的升高而降低,在pH为2~4,不同胶体对DNA的吸附量保持最大值,约为13.1~14.8μg.mg-1.当平衡溶液pH值从4.2开始上升至8.6,在NaCl体系中,砖红壤胶体和红壤胶体上DNA的吸附量下降幅度约5.5μg.mg-1,而在KCl体系中,DNA的吸附量下降幅度约2.1μg.mg-1.2种电解质体系,潮土胶体与褐土胶体上DNA的吸附量下降幅度约为8.3~12.2μg.mg-1.DNA吸附量下降幅度为恒电荷土壤(潮土和褐土)胶体>可变电荷土壤(红壤和砖红壤)胶体.用NaOAc和NaH2PO4对土壤胶体吸附DNA的解吸时,可变电荷土壤胶体与恒电荷土壤胶体解吸规律有明显差异.在3种溶液pH值为3、5和7时,可变电荷土壤(红壤和砖红壤)胶体上NaOAc解吸率约10%~24.5%,Na...     

石油污染土壤淋洗配方的比选

以广州市某废弃工业场地的石油污染土壤为研究对象,采用室内模拟试验的方法,考察了不同的pH、淋洗液配方、淋洗时间、以及土柱淋洗流量等因素对石油污染土壤淋洗修复效果的影响;并利用一级反应动力学模型对试验数据进行拟合。结果表明pH=8时水溶液对油的解吸量最大;最优淋洗液配方为5(曲拉通):10(木素钠):42(硅酸钠):43(碳酸钠)。土柱淋洗效果与淋洗液使用量有较大关系,在0.40 mL/min用量时,96 h的除油率为29.3%,土壤中石油的含量由32 273 mg/kg下降至22 820 mg/kg。     

饱和多孔介质中胶体运移模拟方法研究进展

阐述了国内外针对胶体在饱和多孔介质中运移模拟方法的研究进展：胶体在多孔介质中由于对流和弥散作用发生运移,而由于表面沉积和筛滤作用滞留在多孔介质中,通常采用含有滞留项的对流弥散方程对胶体的运移行为进行宏观描述,并通过拟合得到胶体运移和滞留的宏观参数,但是对流弥散方程是对试验曲线的宏观描述,无法解释其背后的微观机理;胶体的运移和滞留作用由胶体的微观受力决定,包括胶体在水中的布朗运动和有效重力,胶体-胶体/胶体-固相表面之间的相互作用以及流场作用在胶体上的力3个部分;为了实现从微观受力到宏观参数的升尺度计算,研究者们提出了胶体过滤理论及其后续的修正方法对沉积速率等宏观参数进行预测,然而现有方法通常基于简化的流场,忽略了多孔介质复杂孔隙结构和表面特性的影响;孔隙结构模型是多孔介质孔隙结构的简化模型,基于该模型能够从胶体在多孔介质中的微观力学分析出发,预测胶体的宏观运移行为,然而已有研究中尚未全面的考虑胶体在多孔介质中运移和滞留的多种作用.本文总结了该领域待解决的问题,包括建立考虑微观机理的对流弥散方程,发展考虑多孔介质孔隙结构的胶体过滤理论以及完善基于孔隙结构模型的胶体运移模拟方法.     

pH对滨海含水介质胶体迁移-沉积的影响

室内土柱试验采用天津滨海地区具有代表性的土样为研究对象,探讨pH对胶体在含水介质中迁移-沉积行为的影响。结果表明,pH为6.90和11.70的胶体穿透曲线呈"S"型,而pH为3.00时呈反"S"型;胶体的穿透曲线与示踪离子相比,存在一个临界孔隙体积数(临界点),在临界点之前胶体的迁移速度大于示踪离子,之后则相反;胶体在含水介质迁移过程中发生了沉积,沉积量随孔隙体积数的增加而增加;pH=3.00胶体的总沉积率为90.24%,是pH=6.90和pH=11.70胶体的2~3倍,后二者的总沉积率大小相近。酸性环境下,沉积作用在胶体迁移过程中一直占主导地位,中性和酸性环境中,胶体沉积作用则相对较小。     

太湖梅梁湾水体中胶体对铜绿微囊藻生长的促进效应

为探讨太湖水体中胶体对铜绿微囊藻生长的影响,在太湖藻型湖区梅梁湾采集水样,采用常规过滤与切向流超滤(CFF)相结合的方法,得到胶体浓缩液(1nm~1μm).分别将胶体浓缩液、灭菌的胶体浓缩液与纯水配制成体积百分比为5%、10%、25%的培养液,接种处于指数生长期的铜绿微囊藻.结果表明,添加天然胶体浓缩液或灭菌胶体浓缩液可以促进铜绿微囊藻的生长,灭菌胶体对铜绿微囊藻生长的促进作用更显著.胶体促进铜绿微囊藻生长的主要原因是胶体态有机磷促进了铜绿微囊藻对溶解性无机磷的摄取,胶体所吸附的营养盐的补充是另一个有利因素.此外,胶体作为微量元素载体也是胶体促进铜绿微囊藻生长的原因之一.     

腐殖酸作用下酸性多孔介质中纳米TiO2的迁移与滞留机制

探讨了富里酸（FA）和胡敏酸（HA）存在条件下饱和石英砂填充柱中纳米二氧化钛（nTiO₂）的迁移和滞留机制.结果表明,pH 4.0条件下,不存在FA和HA时,nTiO₂不发生迁移;FA和HA吸附到nTiO₂表面,改变nTiO₂电动性质,促进其在饱和多孔介质柱中迁移.随着FA和HA浓度由1mg/L升高至10mg/L,nTiO₂的流出率（填充柱流出液与进液中nTiO₂总量的比值）分别由0.01和0.88升高至0.91和0.94;相同条件下,HA在nTiO₂表面的吸附量比FA大,对nTiO₂迁移性的促进作用也更大.离子抑制nTiO₂的迁移,且CaCl₂影响大于NaCl.相同NaCl浓度,与FA相比,HA作用下nTiO₂的迁移性更强,并且7%~56%的nTiO₂沉降在第二极小势能区,高于FA作用下的4%~17%,更易被重新释放.nTiO₂与石英砂之间的高势垒促进nTiO₂的迁移,而低势垒、第二最小势能、阻塞作用、扩散和重力沉降是nTiO₂滞留的主要原因.     

离子强度对蒙脱石胶体在饱和多孔介质中运移与释放的影响

胶体在介质中的沉积和释放过程直接影响污染物的迁移和固定能力,本文以蒙脱石胶体作为主要实验材料,通过室内模拟实验,研究了不同离子强度条件下,蒙脱石胶体在多孔介质中的迁移和释放规律.结果表明:溶液离子强度的变化,会强烈影响蒙脱石胶体的运移及释放过程,随着溶液离子强度的增加,胶体在多孔介质中的沉积量增大,而当降低溶液的离子强度,又会使沉积在多孔介质中的胶体得以释放,并且离子强度改变次数越多,胶体的释放总量越大.     

人工回灌过程中胶体对CHCl3形成机制的影响

以揭示回灌过程中CHCl₃耦合胶体效应影响下的二次形成作用为研究目标,通过批实验分析有、无胶体条件下不同水化学条件对CHCl₃生成速率及生成量的影响,并结合切向流超滤技术和原子力电镜扫描（AFM）表征手段分析CHCl₃-SiO₂胶体协同作用模式.结果表明,CHCl₃的生成量随着反应时间的增加而增大,并在特定的反应时间内,高氯/TOC比率、高pH值、低离子强度均会促进CHCl₃的二次形成.SiO₂胶体的存在会影响反应前体物的吸附,使各时刻CHCl₃生成作用均受到抑制,并对水中的CHCl₃有强吸附作用.结果可为人工回灌过程中CHCl₃的二次形成作用提供科学参考.     

Characterization of colloidal arsenic at two abandoned gold mine sites in Nova Scotia, Canada, using asymmetric flow-field flow fractionation-inductively coupled plasma mass spectrometry

Asymmetric flow-field flow fractionation-inductively-coupled plasma-mass spectrometry was used to determine whether colloidal arsenic(As) exists in soil pore water and soil extract samples at two arsenic-contaminated abandoned gold mines(Montague and Goldenville, Nova Scotia). Colloidal arsenic was found in 12 out of the 80 collected samples(= 15%), and was primarily associated with iron(Fe) in the encountered colloids. The molar Fe/As ratios indicate that the colloids in some samples appeared to be discrete iron–arsenic minerals, whereas in other samples, they were more consistent with As-rich iron(oxy)hydroxides. Up to three discrete size fractions of colloidal As were encountered in the samples, with mean colloid diameters between 6 and 14 nm. The pore water samples only contained one size fraction of As-bearing colloids(around 6 nm diameter), while larger As-bearing colloids were only encountered in soil extracts.     

应用多孔玻璃膜分离水中纳米有机胶体质的研究

应用新型的硼硅酸多孔玻璃膜（porous glass)于错流超滤（cross-flow ultrafiltration）系统中，分离出30－300nm有机质胶体。分别试验孔径为30nm、50nm和100nm等多孔玻璃膜对一些标准有机大分子的截留率。实验结果显示过滤溶液的酸度、温度、盐度对该分离膜的分离性能影响甚微。