水稻土团聚体中Cu~(2+)的解吸动力学特征

用磁力搅拌法和平衡吸附法研究了水稻土的原土和团聚体颗粒吸附态Cu2+的解吸动力学特征.结果表明,原土和团聚体颗粒Cu2+的解吸率大小顺序为粗粉砂级粉砂级原土砂粒级粘粒级,与其有机质、游离氧化铁、氧化铝含量大小顺序相反.Cu2+解吸过程可分为快、慢两个解吸阶段,快解吸阶段属于非专性吸附态Cu2+的解吸,慢解吸阶段属于专性吸附松结合态Cu2+的解吸.用一级动力学方程、E lovich方程和双常数方程模拟Cu2+的解吸过程,相关性均达显著水平.磨细后的原土Cu2+的解吸速率和解吸进度均大于4个粒组团聚体颗粒.Cu2+的解吸速率和解吸量与土壤表面Cu2+的吸附形态有关.     

黄泥土微团聚体颗粒组对Cu2+的吸附与解吸研究

采用低能量超声波分散和冷冻机干燥法提取太湖地区黄泥土不同粒径微团聚体颗粒组样品,用平衡液吸附法和CaCl2与HCl溶液的连续解吸法研究原土和不同粒径微团聚体颗粒组对重金属Cu2 的吸附和解吸特征。结果表明,对于Cu2 的吸附,原土用Langmuir方程拟合最佳,而不同粒径微团聚体颗粒组用Freundlich方程拟合最佳。原土和不同粒径微团聚体颗粒组吸附量大小顺序为粘粒级>砂粒级>原土>粉砂级>粗粉砂级,这与其游离氧化铁和有机质含量呈显著正相关。原土和不同粒径微团聚体颗粒组对Cu2 的专性吸附质量分数随吸附量增加而减少,而非专性吸附质量分数则相反。不同粒径微团聚体颗粒组吸附总量小于原土,所以传统风干磨细的研究方法可能高估了土壤对铜固持能力。     

模拟酸化下水稻土微团聚体Cu2+吸附与解吸的影响

采用低能量超声波分散和冷冻机干燥法提取太湖地区水稻土(黄泥土)微团聚体颗粒,用平衡液吸附法和CaCl2与HCl溶液的连续解吸法研究了它们在pH2～6范围内pH对Cu2 的静电吸附和专性吸附的影响。结果表明,不同粒径的微团聚体颗粒对Cu2 的吸附等温线可都用Freundlich模型来描述。Cu2 吸附量大小以下序递减,粘粒级、砂粒级、粉砂级、粗粉砂级;吸附量受其中游离氧化铁、氧化铝和有机质含量的控制。吸附量随pH升高而增加。低pH条件下利于静电吸附,吸附过程H 减少使平衡液pH上升;高pH条件下主要是专性吸附所控制,释放H 使平衡液pH下降。     

黄泥土和乌栅中不同粒径微团聚体对Cu2+的吸附与解吸

用平衡吸附法研究了黄泥土和乌栅土的不同粒径微团聚体对Cu2 的吸附和解吸.结果表明,不同粒径微团聚体对Cu2 的吸附特性均符合Freundlich和Langumir方程,最大吸附量介于1667-3333 mg·kg-1之间,以粘粒级和粗砂级为最大,其对Cu2 的固持能力高于其它粒径的微团聚体.随着溶液中Cu2 浓度的升高,吸附率出现不同程度的降低.对同一粒径颗粒的Cu2 吸附量来说,乌栅土高于黄泥土,而解吸量则相反.微团聚体颗粒对Cu2 的吸附容量与有机质、游离氧化铁含量呈显著正回归关系,说明团聚体颗粒对重金属的吸附首先受土壤团聚体胶粘剂的控制.     

有机质对Cu2+在棕壤及其各粒级微团聚体中吸附解吸特性的影响

采用平衡液吸附法和NH4AC、EDTA溶液解吸法,研究了有机质对Cu2+在棕壤及其各粒级微团聚体中(<10 μm,10～50μm,50～250 μm)的吸附解吸过程中的影响,为寻求有效控制土壤中Cu2+环境行为的对策措施提供理论支撑.研究结果表明,各粒级微团聚体中有机质对Cu2+的吸附能力随粒级的减小而增强,原土仅次于<10 μm微团聚体.就吸附机制而言,去除有机质后的原土及其各粒级微团聚体在不同吸附机制控制下的吸附能力也有所变化,表现为:去除有机质后,棕壤及各粒级微团聚体对Cu2+的静电吸附能力增强,络合吸附能力和专性吸附的能力均有所降低.分析表明,原土及其不同粒级微团聚体对Cu2+的吸附能力及稳定性的差异,与其重要组成成分有机质有关.     

锰铁氧体吸附及催化柠檬酸还原六价铬的过程及机理

本文探究了磁性纳米铁锰氧体(MnFe_2O_4)及其黏土矿物负载材料对六价铬(Cr(Ⅵ))的吸附作用,同时研究了锰铁氧体-柠檬酸溶液体系中,铁锰氧体催化柠檬酸还原Cr(Ⅵ)的机理.结果表明,MnFe_2O_4材料对Cr(Ⅵ)的吸附量随着吸附时间的增加而增加,在0—5 min内快速吸附并达到平衡,符合准二级动力学模型.伴随MnFe_2O_4负载量的增加,凹凸棒土负载铁锰氧体(ATP-Fe Mn)的吸附量大幅增加,ATP-FeMn14吸附量最大达到了29.2 mg·g~(-1),且吸附等温线均可用Langmuir方程或Freundlich方程拟合,属于单分子层吸附.MnFe_2O_4和负载ATP材料吸附Cr(Ⅵ)的最佳pH值为3—4,ATP-FeMn14对六价铬的去除率最高,最佳投加量为5 g·L~(-1).在铁锰氧体-柠檬酸体系中,溶液pH值是影响Cr(Ⅵ)的去除效率的重要因素,当溶液pH值在4和5时,Cr(Ⅵ)的去除率(76.5%、66.2%)显著高于其他处理;4 mmol·L~(-1)柠檬酸的处理去除率(89.8%)显著高于其他浓度柠檬酸的处理去除率;而在相同体系中,MnFe_2O_4的处理去除率(89.8%)显著高于其他研究材料.本研究表明铁锰氧体不仅对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附性能,在与有机酸共存时,还可以催化有机酸还原Cr(Ⅵ),降低Cr(Ⅵ)的环境风险.     

啤酒酵母去除水中Cd~(2+)和Cu~(2+)的吸附动力学和解吸特性

生物吸附法是一种经济有效的处理大规模低浓度重金属废水的生物技术,其中啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是具有实用潜力的生物吸附剂.通过以实验室培养的啤酒酵母作生物吸附剂,研究了啤酒酵母对Cu~(2+)、Cd~(2+)吸附的动力学解吸特性,结果表明:非固定化啤酒酵母对重金属的吸附是一个快速的、不依赖于生物代谢的过程,经过2h后Cd~(2+)达吸附平衡,Cu~(2+)为3 h.它们的吸附动力学过程均可用Elovich方程、抛物线扩散方程、双常数方程、二级动力学方程、Langmuir动力学方程来拟合,对Cd~(2+)来说,以二级动力学方程的拟合效果最佳,Cu~(2+)以Elovich方程最佳.固定化啤酒酵母吸附Cd~(2+)的平衡时间为60 h,Cu~(2+)为24 h,吸附速率大大降低.固定化啤酒酵母对重金属的吸附动力学也可用Elovich方程、抛物线扩散方程、双常数方程、二级动力学方程、Langmuir动力学方程拟合,但Cd~(2+)以Elovich方程最佳,Cu~(2+)以Langmuir动力学方程最佳.固定化碱处理啤酒酵母可用HC1作为解吸剂进行解吸,使吸附剂得到再生,具有较大的开发应用潜力.     

模拟酸雨下H+-Ca2+在红壤表面的动力学特征

研究模拟酸雨下H Ca2 在红壤表面的反应动力学吸附特征 ,结果表明 :Ca2 的吸附动力学能很好地用一级动力学方程、抛物线扩散方程和Elovich方程 (R2 >0 97)拟合 .随溶液酸度的增加 ,Ca2 的最大吸附量显著降低 ,Ca2 吸附反应速率控制步骤是离子在颗粒内的扩散 ,扩散速率常数随酸度的增加而下降 .酸溶液pH值为 4 5和 5 6时 ,有H 的释放 ,H 的表观释放量能用一级动力学方程和扩散方程拟合 ,Elovich方程不宜拟合pH 5 6酸处理的动力学数据 ;酸溶液pH值为 3 5和 2 5时 ,有H 的消耗 ,H 消耗总量看作表观消耗量 ,用一级动力学方程、Elovich方程和扩散方程进行拟合 .比较相关系数和标准误差的大小 ,除pH值为 2 5的酸处理用扩散方程拟合结果较差外 ,这 3种动力学模型进行拟合均得到较满意的结果     

黄河中下游沉积物对磷酸盐的吸附动力学研究

研究了黄河中下游10个不同表层沉积物在黄河水体中对磷酸盐（P）的吸附动力学及其影响因素和吸附机理。结果表明：（1）不同黄河沉积物对P的吸附能力各不相同,但吸附量随时间的变化具有相同的变化趋势,吸附速率均在前8h内较快,以后逐渐趋缓,在48h时基本达到吸附平衡。不同黄河沉积物对P的吸附量均随P初始质量浓度的增加而增大,随沉积物含量增大而减小;（2）不同沉积物在不同P初始质量浓度下对P的吸附动力学均符合Lagergren二级吸附动力学模型及Weber-Morris扩散方程,求得二级吸附速率常数和扩散速率常数分别在11.9866～157.55g·mg^-1·h^-1和0.0005～0.0119mg·g^-1·h^-1/2之间,吸附过程由P在沉积物内扩散控制。     

向日葵根分泌物对土壤水合铁氧化物(HFO)吸附Cd~(2+)的促进效应

研究了向日葵(Helianthus annuus)根分泌物对水合铁氧化物(HFO)吸附Cd2+的行为的影响.结果表明,向日葵根分泌物具有促进HFO吸附Cd2+的作用.随着pH升高,HFO对Cd2+的平衡吸附量增加,向日葵根分泌物促进了HFO对镉的吸附.Langmuir方程和Freundlich方程可用来描述HFO对Cd2+的等温吸附行为,拟二级速率方程可描述HFO对Cd2+的吸附动力学.等温吸附参数和吸附动力学参数表明向日葵根分泌物增加了HFO吸附Cd2+的速率、强度及吸附容量.HFO吸附Cd2+是一个熵增的吸热反应.向日葵根分泌物的存在使HFO对Cd2+的吸附更容易自发.     

砖红壤对Cr(Ⅵ)吸附-解吸反应动力学研究

研究了表面覆盖度、H2PO-4等因素对砖红壤吸附Cr(Ⅵ)反应动力学的影响,以及土壤与Cr(Ⅵ)反应时间对表面吸附态C r(Ⅵ)解吸量的影响,还对土壤吸附Cr(Ⅵ)机理进行了初步探讨.在所研究的pH值范围内,砖红壤对Cr(Ⅵ)的吸附量随离子强度增加而减少,这表明砖红壤吸附Cr(Ⅵ)机理中存在静电吸附.动力学实验表明,当Cr(Ⅵ)初始浓度较高时(0.1 mmo.ll-1),吸附反应速率开始比较快,持续约5m in,随后逐渐减缓.而当Cr(Ⅵ)初始浓度较低时(0.05 mmo.ll-1),土壤对其吸附速率十分迅速,5m in内的吸附量占总吸附量的96%以上.该结果表明,表面覆盖度越低,吸附反应速率越快.H2PO-4的存在将降低吸附反应速率和吸附量.H2PO-4对土壤表面吸附态Cr(Ⅵ)的解吸反应动力学也表现出双速率特征,即开始比较迅速而随后逐渐变缓.当延长土壤对Cr(Ⅵ)的吸附时间后,Cr(Ⅵ)吸附量虽然没有增加,但其解吸量却减少,这说明吸附态Cr(Ⅵ)滞留在土壤表面期间,其结合形态向难解吸态方向发生了转变.     

典型农耕区黑土和沼泽土团聚体颗粒中重金属的分布特征解析

了解重金属在土壤中的富集特征是其风险评价和土壤修复的基础。分别以黑龙江省典型的农耕黑土和沼泽土为研究对象,采用干筛法获得〉4000、4000～2000、2000～1000、1000～250、250～53和〈53衄16个粒级的土壤团聚体颗粒组。利用等离子质谱（ICP-MS）测定了本土和各级团聚体颗粒中Cr、Cd、As和Pb的含量,并对其颗粒组分布特征及对有机碳的响应进行了解析。研究表明,2种土壤中的重金属Cr、Cd和Pb的富集因子均大于1,而As则存在明显的流失。除了黑土中的As和Pb外,其他重金属随着团聚体粒径的增加而呈现富集减弱的趋势。其中,cr和cd主要趋向分布在粉．黏团聚体（〈53wn）颗粒中;Pb在黑土中易赋存于1000～2000μm大团聚体中,在沼泽土中则富集于53～250μm的微团聚体中;As不但趋向被吸附在53～250μm的微团聚体中,而且在黑土中也容易被吸附在〉l000μm的大团聚体中。金属质量负载计算表明,大粒径颗粒组对土壤中重金属含量的总体贡献较大。土壤中有机碳含量均随着团聚体粒径减小而升高,cr和Cd分布与颗粒有机碳含量正相关,黑土中As的分布与颗粒中有机碳含量负相关而在沼泽土中呈弱正相关,Pb的分布则与有机碳含量均无明显的相关性。     

人居生活废弃物生物黑炭对水溶液中Cd2+的吸附研究

以人居生活废弃物生物黑炭为材料,探讨生物黑炭对Cd2+的吸附动力学及热力学特性,通过平衡吸附法研究吸附时间、Cd2+初始质量浓度、吸附剂投加量、溶液pH值以及黑炭粒径对Cd2+吸附率的影响.结果表明,吸附时间为2h时基本达到吸附平衡,准二级动力学方程能很好地描述生物黑炭对Cd2+的吸附过程.Langmuir模型能较好地描述生物黑炭对Cd2+的等温吸附过程,根据该模型模拟得到25℃条件下Cd2+最大吸附量为6.22mg·g-1.Cd2+去除率随生物黑炭投加量的增加而增大;生物黑炭对Cd2+吸附量随其粒径减小而增大;溶液初始pH值为4.0～7.5时,pH值变化对Cd2+吸附量的影响不显著.采用人居生活废弃物生物黑炭去除水溶液中Cd2+时,控制溶液Cd2+初始质量浓度30mg·L-1,粒径小于0.25 mm,投加水平8g·L-1,反应温度25℃,反应时间1～2h,Cd2+去除率可达80％.人居生活废弃物生物黑炭可以作为去除污染水体中Cd2+的吸附剂.     

木本泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以木本泥炭为吸附材料,用于去除水中的Cr(Ⅵ).研究了溶液pH值、吸附时间、木本泥炭用量、缓冲液浓度和初始浓度对Cr(Ⅵ)吸附的影响,以及溶液pH值对Cr(Ⅵ)解吸附的影响.结果表明,木本泥炭对Cr(Ⅵ)的去除率随溶液pH值的增大而减小,当溶液pH值为4时,木本泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附能力最强,3.33 g·L~(-1)木本泥炭对100 mg·L~(-1)Cr(Ⅵ)的吸附量为29. 98 mg·g~(-1);当磷酸盐缓冲液浓度在0. 10—0.20 mol·L~(-1)范围内时,随着缓冲液浓度的增大Cr(Ⅵ)的吸附量逐渐减小;木本泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附符合准一级反应动力学,其吸附等温线符合Langmuir吸附模型;当溶液pH值小于6时,Cr(Ⅵ)的解吸率低于0.32%.     

黄河上游沉积物对磷酸盐的吸附动力学研究

研究了黄河上游10个不同表层沉积物在黄河水体中对磷酸盐（P）的吸附动力学及其影响因素和吸附机理。结果表明：不同黄河沉积物对P的吸附能力各不相同,但吸附量随时间的变化具有相同的趋势,吸附速率均在前8 h内较快,以后逐渐趋缓,在48 h时基本达到吸附平衡。不同黄河沉积物对P的吸附量均随P初始质量浓度的增加而增大,随沉积物质量浓度增大而减小,且也受水体pH值的影响,在pH为6.0~9.0范围内吸附量比较大。不同沉积物在不同P起始质量浓度下对P的吸附动力学均符合Lagergren二级吸附动力学模型及Weber–Morris扩散方程,求得二级吸附速率常数和扩散速率常数分别在10.85~229.29 g.mg-1.h-1和0.7×10-3~5.2×10-3 mg.g-1？h-1/2）之间,吸附过程由P在沉积物内的扩散控制。     

改性稻草对Cr(Ⅵ)的吸附动力学

以氢氧化钠作为预处理剂,以环氧氯丙烷作为醚化交联剂,以三甲胺作为季铵化反应剂,对原稻草进行改性;比较改性前后稻草的吸附效果,探究pH对吸附效果的影响以及不同初始浓度、温度条件下改性稻草吸附Cr(Ⅵ)的动力学特性.结果表明,改性稻草对Cr(Ⅵ)的吸附量得到很大提高;pH值在2.0—6.4之间时,Cr(Ⅵ)的吸附量达到最大值,本实验选择pH=6.4;不同Cr(Ⅵ)初始浓度和不同温度下,准二级速率方程相关系数R2的范围为0.9562—0.9982,证明准二级速率方程能够很好地描述改性稻草对Cr(Ⅵ)的吸附过程,准二级速率方程的吸附速率常数k2随温度的升高而增大;准一级速率方程只适合描述Cr(Ⅵ)吸附过程的初始阶段,吸附过程受颗粒内扩散的控制;稻草秸秆通过化学改性制成表面有季铵基的氯型吸附剂,Cr(Ⅵ)的阴离子与改性稻草上的氯离子交换从而得以去除.     

钛酸盐纳米片光催化-吸附协同去除水中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)

以锐钛型纳米TiO2为原材料,采用水热法合成了钛酸盐纳米片(TNS),系统研究了Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)在TNS上的吸附行为,以及不同pH下TNS光催化协同吸附对水体中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的同步去除.TEM及XRD表征结果表明,制备的TNS呈现出锐钛矿与钛酸盐混合晶相,这对于其光催化和吸附性能的发挥极为重要.吸附实验证实,TNS对Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的吸附显著受pH影响,高pH利于Cr(Ⅲ)的吸附,而Cr(Ⅵ)在低pH下吸附量更大.Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)在TNS上的吸附速度较快,吸附动力学符合准二级动力学模型(R20.99).吸附等温线结果符合Langmuir方程(R20.99),pH 5时,Cr(Ⅲ)的最大吸附量(13.19 mg·g-1)远大于Cr(Ⅵ)(0.63 mg·g-1),因此,单一吸附不是有效处理Cr(Ⅵ)的手段,光催化还原是必要的.光催化-吸附实验表明,随着pH的增加,TNS光催化还原Cr(Ⅵ)反应速率逐渐降低,但产生的Cr(Ⅲ)在TNS表面的吸附量显著增加.综合可知,光催化-吸附协同反应最佳pH值为5,Cr(Ⅵ)和总Cr的去除率可达97.6%,且体系中无Cr(Ⅲ)的积累.该研究为同步有效去除水体中的Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)提供了一种新的可参照的途径.     

胶原纤维固化黑荆树单宁吸附Cr(Ⅵ)的研究

研究了胶原纤维固化黑荆树单宁对Cr（Ⅵ）的吸附．采用不同温度、pH值等条件进行吸附研究，并进一步探讨了固化黑荆树单宁的吸附动力学和吸附柱动力学及其吸附机理．结果表明，该材料对Cr（Ⅵ）的吸附平衡符合Freundlich方程，温度对吸附平衡的影响不明显；吸附动力学可用拟二级速度方程来描述，该材料同时具有良好的柱动力学特性；Cr（Ⅵ）的吸附过程可能存在3个反应，即Cr（Ⅵ）与吸附剂之间发生氧化还原反应生成Cr（Ⅲ），Cr（Ⅲ）和-COOH之间发生离子交换反应，以及Cr（Ⅲ）与单宁的邻位羟基发生螯合．图8表2参10     

酸性条件下可变电荷土壤对锌的吸附动力学特征

用自行设计的动力学装置,研究了酸性条件下Zn在可变电荷土壤表面的反应动力学吸附特征.结果表明,在酸性条件下,Zn吸附过程分快反应和慢反应.从一级动力学方程拟合的参数可知,土壤的最大吸附量依次为砖红壤>赤红壤>红壤,表观最大吸附量随酸度增加显著下降,砖红壤、赤红壤和红壤在流入液pH5.5时zn的吸附量为2.81、2.72和1.83 mmol·kg-1;pH3.3时为1.0、0.38和0.12 mmol·kg-1.用Elovich方程和抛物线扩散方程常数b值,解释离子的表观扩散速率,三种土壤的b值依次为砖红壤>赤红壤>红壤,且随酸度的增大而降低.在Zn吸附过程中,pH5.5时,三种土壤流出液中有质子释放;当原液pH值为4.3、3.8和3.3时,都存在质子的消耗.砖红壤上快速消耗H+量远远大于红壤和赤红壤.反应初期,H+质子的消耗是快速反应,主要包括土壤交换阳离子的缓冲作用、土壤表面的质子化及硫酸专性吸附释放的羟基中和H+质子.     

不同来源太湖沉积物粒径分布及其对Cu的吸附特征

以不同来源的太湖沉积物为研究对象,利用Mastersizer 2000型激光粒度分析仪测定沉积物的粒度组成,利用筛析法和吸管法对不同来源沉积物进行分级,测定不同粒径沉积物中Cu含量及不同粒径沉积物对Cu2＋的饱和吸附量,研究沉积物对水溶液中Cu（Ⅱ）的吸附特性,从粒径分级和动力学角度探讨了太湖沉积物对Cu的吸附机理。结果表明：太湖沉积物粒径范围在0.002-0.1 mm,其颗粒组成以粉砂级与粘粒级为主,养殖区沉积物小粒径比例较高,小于0.05 mm粒径沉积物的比例为82.45%;吸附实验研究表明,粒径小于0.005 mm和0.005-0.01 mm沉积物中Cu含量较高,且此粒径沉积物对Cu（Ⅱ）的吸附量最大;吸附动力学研究表明,沉积物的吸附过程分为快反应和慢反应两个阶段,且吸附过程以表面吸附为主,伪二级动力学方程对动力学曲线拟合较好,其R2值达0.999以上。吸附热力学的研究结果表明：Freundlich方程比较适合描述沉积物对Cu2＋的吸附等温线,其R2大于0.99,对照区、养殖区和生活污水区沉积物对Cu（Ⅱ）的最大吸附量分别为229.20,249.98,261.20 mg.kg-1,方程式中的强度因子1/n不适合描述沉积物与重金属离子的结合能力。