金属氧化物颗粒/水界面上NOM吸附机制的研究

以腐殖酸作为天然有机物(NOM)的代表,研究了腐殖酸分子在金属氧化物(赤铁矿)颗粒/水界面上的吸附特征,分析了pH值和离子强度对界面吸附配位反应的影响,及它们对赤铁矿颗粒表面吸附密度和团聚体粒径的影响.结果表明,吸附密度随pH值的升高而减少,随离子强度的升高而增大;颗粒团聚体粒径随pH值的升高先增大后减小,随离子强度的升高而增大.pH=4时吸附密度最大,为6.22 mg/m2,但此时团聚体粒径最小;pH=5时吸附密度较小,但团聚体粒径较大;pH=8为配位反应等电点,吸附密度和团聚体粒径均较小;pH=10吸附密度最小,为0.50 mg/m2,团聚体粒径也较小.应用SS/SF混合模型初步分析了赤铁矿颗粒/水界面上腐殖酸分子的吸附构型.当pH值较低时,构型多为链状和环状;当pH值较高时,构型多为扫尾状.离子强度越高,链状和扫尾状构型越多;离子强度越低,环状构型越多.     

黑炭腐殖酸复合物对泰乐菌素的吸附特性

以泰乐菌素作为目标有机污染物,系统研究了不同来源的纳米黑炭与腐殖酸的复合物对泰乐菌素的吸附特性和机制.结果表明：黑炭与腐殖酸复合后其对泰乐菌素的吸附明显增强;吸附在24h可完全达到平衡,吸附动力学可以用二级动力学较好的拟合;且线性吸附模型和Freundlich吸附模型可以较好的拟合吸附等温线;黑炭与腐殖酸复合后其对泰乐菌素的吸附受溶液pH值和离子强度的影响.吸附机制主要以疏水性分配、氢键作用和离子交换为主.     

灭草松在腐殖酸上的吸附及其机理

通过吸附动力学、吸附等温线和IR，ESR技术，研究了腐殖酸对灭草松的吸附及吸附机理，并且对pH、离子强度对吸附过程的影响进行了探讨。结果表明灭草松在腐殖酸上经过大约4h的初始快速阶段，此后进入慢速吸附过程。溶液pH可能会影响腐殖酸的构型。高pH时，吸附量随溶液离子强度增加稍有增加。灭草松在腐殖酸上的吸附过程中存在氢键、电荷转移作用，疏水分配也是可能存在的机理。     

PAAm/HACC半互穿网络水凝胶的制备及其对水中腐殖酸的吸附性能

采用原位聚合热合成法成功制备了聚丙烯酰胺-壳聚糖季铵盐半互穿网络水凝胶(PAAm/HACC semi-IPN)新型吸附剂(s-IPN 1.5)和(s-IPN 3),并用于吸附水体中的腐殖酸.利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线衍射光谱(XRD)等方法对吸附剂的结构进行表征.考察了溶液pH、离子强度、接触时间、腐殖酸初始浓度及温度等对吸附剂吸附腐殖酸的影响.结果表明s-IPN 3的吸附效果要优于s-IPN 1.5.吸附剂对腐殖酸的吸附量随着pH的增大而减小,随温度的升高而增大,且一定的离子强度有助于吸附剂对腐殖酸的吸附.吸附过程能较好地用准二级动力学模型及Sips等温模型进行拟合.吸附剂在pH 7.0,离子强度0.01 mol·L-1,温度为298 K条件下的最大吸附量可高达238.08 mg·g-1,吸附效果显著,能有效去除水体中的腐殖酸.     

新型磁性聚谷氨酸吸附剂对水中Pb2+的吸附去除

德岛大学安澤幹人首次利用γ-PGA在Fe3O4磁性纳米颗粒上进行涂层,制得了γ-聚谷氨酸-Fe3O4磁性纳米颗粒（PG-M）.本实验利用透射电镜以及扫描电镜对PG-M吸附剂的形貌进行了分析,发现PG-M与未涂层的Fe3 O4具有相似的形状以及大小,均为不规则的层状结构,且晶粒直径在120～320 nm之间;实验中针对性地对水溶液中Pb2＋进行了吸附探讨.在振荡实验中,通过主要参数的变化（pH值、吸附时间、竞争离子浓度、腐殖酸浓度）,得到如下结果：吸附最佳pH值为7.0;吸附量随着吸附时间的延长而增长,吸附平衡时间为45 min;Na＋对PG-M去除Pb2＋没有很强的干扰性,而Ca2＋则显示出一定的干扰作用;腐殖酸对吸附效果的影响是复杂的,表现为先增强吸附效果,随后降低吸附效果;最佳条件时Pb2＋的最大吸附量为93.3 mg/g.PG-M对Pb2＋的吸附均能较好地符合Freundlich和Langmuir等温吸附模型,其中Langmuir方程能更好地描述PG-M的吸附特征,说明PG-M在水溶液中对金属离子的吸附为单分子层吸附.PG-M吸附符合准二级动力学模型（r2〉0.99）.不同浓度的HCl和HNO3溶液的再生实验发现,0.1 mol/L的HCl溶液作为吸附再生液,可取得较好的再生效果.表明PG-M是可再生的,具有较好的经济性和可持续性.     

蒙脱土-腐殖酸复合体制备及其对锶的吸附性能研究

为探究土壤胶体对放射性核素锶的吸附机制,选取典型无机矿物蒙脱土和腐殖酸制备有机-无机复合胶体,并研究了其对锶的吸附性能.实验结果表明,人工复合体的腐殖酸负载量可达到2.97%,并且添加腐殖酸会改变蒙脱土的形貌.复合体对锶的吸附量达到6.86mg/g,通过对复合体吸附锶的动力学拟合发现,吸附过程更符合二级动力学模型.吸附过程在10min后到达平衡,低温时去除率更高,15℃时为72.29%.当pH值由5增加到9时,去除率的变化范围在1%~2%之间.而离子强度对吸附有明显的影响,0.1mol/L时去除率较0.001mol/L时的去除率同比下降20%~60%.同时去除率随有机物浓度的增大而提高,从0到60mg/L时去除率快速增长,60mg/L时去除率为75.36%,随后去除率增长进入平缓期.     

荷电超滤膜对天然有机物去除及膜污染行为的影响

以Aldrich 腐殖酸溶液为水样,研究比较了溶液环境(pH值、离子强度和钙离子)对荷电改性再生纤维素超滤膜和传统中性未改性再生纤维素超滤膜过滤过程的影响.结果表明, ①pH值主要通过质子化作用影响荷电膜以及腐殖酸分子的荷电量,进而影响荷电超滤过程.溶液pH值从7.5下降到3.5时,荷电超滤膜对腐殖酸的截留率从92%减少到79%,超滤4 h时,膜通量下降从26%增加到36%.②离子强度的改变是通过影响腐殖酸分子的物化性质和静电屏蔽作用来影响超滤过程的.当溶液离子强度为0、 3和100 mmol/L时,初始截留率依次降低,分别为92%、 87%和48%,超滤4 h时,荷电超滤膜的通量下降依次增加,分别为26%、 35%和63%.③Ca2+浓度的影响,需要综合考虑静电屏蔽作用、Ca2+的架桥作用以及滤饼层的压实性等各方面的影响.④pH值、离子强度和钙离子对中性超滤膜过滤行为的影响趋势与荷电超滤膜相似,但其影响程度有着较大的差别.研究结果对荷电超滤膜技术在实际应用中选择合适环境条件提供了参考.     

溶液环境对荷电超滤膜和传统中性超滤膜去除天然有机物的影响

以Aldrich 腐殖酸溶液为水样,研究比较了溶液环境(pH值、离子强度和钙离子)对荷电改性再生纤维素超滤膜和传统中性未改性再生纤维素超滤膜过滤过程的影响.结果表明, ①pH值主要通过质子化作用影响荷电膜以及腐殖酸分子的荷电量,进而影响荷电超滤过程.溶液pH值从7.5下降到3.5时,荷电超滤膜对腐殖酸的截留率从92%减少到79%,超滤4 h时,膜通量下降从26%增加到36%.②离子强度的改变是通过影响腐殖酸分子的物化性质和静电屏蔽作用来影响超滤过程的.当溶液离子强度为0、 3和100 mmol/L时,初始截留率依次降低,分别为92%、 87%和48%,超滤4 h时,荷电超滤膜的通量下降依次增加,分别为26%、 35%和63%.③Ca2+浓度的影响,需要综合考虑静电屏蔽作用、Ca2+的架桥作用以及滤饼层的压实性等各方面的影响.④pH值、离子强度和钙离子对中性超滤膜过滤行为的影响趋势与荷电超滤膜相似,但其影响程度有着较大的差别.研究结果对荷电超滤膜技术在实际应用中选择合适环境条件提供了参考.     

超滤去除水中内分泌干扰物（BPA）的效果和影响因素

采用终端超滤工艺去除饮用水中内分泌干扰物双酚A（BPA）,主要考察了BPA初始浓度、膜截留相对分子质量、pH、离子强度和有机物对BPA去除效果的影响.结果表明,超滤对饮用水中BPA具有良好的去除效果.当BPA的初始浓度在100～600μg/L范围内,截留相对分子质量2?000～10?000的超滤膜对BPA的去除率均在92.0%以上.溶液的pH值接近BPA的pK_a（9.6～11.3）时,BPA去除率明显降低.离子强度对去除率的影响较小.溶液中的腐殖酸对超滤去除BPA的影响较小.试验证实,吸附是超滤去除疏水性BPA分子的主要机理.     

胡敏酸-针铁矿复合胶体对Pb2+的吸附特征

采用批平衡试验法,研究了胡敏酸-针铁矿复合胶体对Pb2+的等温吸附特征及pH值、离子强度、温度及共存Cd2+对复合胶体吸附Pb2+的影响.结果表明:在相同离子强度和温度条件下,pH值升高,最大吸附量(Smax)和吸附平衡常数(k)均增大,有利于吸附反应的进行.等温吸附方程以Langmuir方程拟合效果最好.当Pb2+平衡浓度为124.7mg/L时,吸附量增幅最大,达35mg/g.复合胶体对Pb2+的吸附动力学方程以Elovich方程拟合效果最好.pH值增大,平衡吸附速率提高.在相同pH值和离子强度条件下,温度升高,最大吸附量、吸附平衡常数、自由能变△G°的绝对值均增加,表明升高温度有利于吸附反应的进行.在相同温度和pH值条件下,复合胶体对Pb2+的吸附量随着离子强度的增加而增加.当存在Cd2+时,复合胶体对Pb2+的吸附量有所降低,但Cd2+对Pb2+竞争吸附影响不大.     

铜离子选择性电极法研究腐殖酸与铜离子络合的影响因素

采用铜离子选择电极法在不同pH值、离子强度、铜离子浓度条件下测定水样中溶解态腐殖酸与铜离子的络合率,探讨主要因素对络合作用的影响。研究结果表明:随着pH的增大,腐殖酸对Cu2+的络合量总体增大,在实验条件下,络合率可超过94%。溶液中铜离子浓度的增加也会使络合率呈现上升趋势,而溶液中离子强度的增加反而使络合量减少。     

水化学条件对海泡石吸附重金属镍(Ni2+)离子的影响及其机制研究

本论文用静态实验法研究了重金属镍(Ni2+)离子在海泡石上的吸附行为和机理,考察了平衡时间、pH值、离子强度、腐殖酸、背景电解质阴、阳离子等水化学条件对吸附作用的影响.结果发现:Ni(Ⅱ)在海泡石上的吸附在很短的时间里就可以达到平衡.Ni(Ⅱ)在海泡石上的吸附受体系pH值和离子强度影响很大,在酸性条件下,主要吸附机理是外层络合和离子交换,而在碱性条件下,主要的吸附机理是内层络合.背景电解质阴、阳离子对Ni(Ⅱ)在海泡石上的吸附有一定的促进或抑制作用.在低pH值下,腐殖酸在海泡石上吸附后形成了新的表面络合物而增强Ni(Ⅱ)的吸附,而在高pH值的条件下,腐殖酸存在于吸附体系时,Ni(Ⅱ)的吸附量明显小于Ni(Ⅱ)/海泡石吸附体系.本为的研究结果为环境中重金属离子和放射性核素的危害评估和有效治理提供了很好的参考.     

富里酸和胡敏酸在蒙脱石上的吸附特性

为进一步揭示有机污染物在黏土矿物上的迁移转化规律,运用1H核磁共振光谱、高效体积排阻色谱、扫描电镜、比表面分析以及傅里叶变换红外光谱等多种分析技术综合分析了富里酸和胡敏酸在蒙脱石上的吸附行为. 结果表明,由于不同官能团与蒙脱石的亲和性不同,富里酸和胡敏酸在吸附过程中均产生组分分级,大分子被优先吸附在蒙脱石表面. 由于疏水性作用,蒙脱石对疏水性更强的胡敏酸的吸附量更大. 蒙脱石吸附富里酸后比表面积和孔容分别下降3.67m2/g和0.005cm3/g,而吸附胡敏酸后则均略微增大,说明具有较大颗粒尺寸的胡敏酸更多地堆积在蒙脱石外表面,而富里酸则更易进入蒙脱石孔隙. 蒙脱石吸附富里酸和胡敏酸后溶液pH分别升高了0.44和0.41,说明发生了配体交换反应. 蒙脱石对富里酸和胡敏酸的吸附量随pH增大和离子强度的降低而减少,表明羟基能够抑制富里酸/胡敏酸负电基团与蒙脱石表面羟基的配体交换反应,而盐离子则能降低蒙脱石和腐殖质间的静电斥力.      

腐殖酸-高岭土复合体形成机制及对三氯乙烯的吸附

为探究土壤中有机组分与无机矿质组分相互作用的机制,以腐殖酸代表有机质、高岭土代表无机矿质,制备不同有机质含量的腐殖酸-高岭土复合体模拟样品,进行三氯乙烯的吸附实验研究.结果表明,各吸附剂样品对三氯乙烯的吸附符合Freundlich等温模型,且吸附量的实际值与理论叠加值有明显差异,说明复合体样品中腐殖酸与高岭土之间存在相互作用.结合红外光谱、比表面积孔分析等多类表征,推测腐殖酸与高岭土相互作用的机制为:腐殖酸含量较低时,腐殖酸分子首先分布于高岭土表面的活性位点上,随着腐殖酸含量的增加(有机质-矿质质量比O/M为0.02~0.04),部分腐殖酸分子进入高岭土表面的孔隙,达到相对稳定后腐殖酸分子继续作用于高岭土表面形成第一层腐殖酸分子膜(O/M为0.04~0.08),随着腐殖酸含量继续增加(O/M为0.08~0.10),更多的腐殖酸分子通过与第一层腐殖酸膜相互作用而在高岭土表面进行第二层叠加,同时第一层被压缩,第二层叠加相对稳定后(O/M为0.10~0.16),仍有部分腐殖酸叠加至第二层之上进行第三层叠加,随后内层腐殖酸进一步被压缩(O/M为0.16~0.24),但可能仍有少量腐殖酸分子和聚集体继续下一层叠加.     

低分子量腐殖酸改性蒙脱土对黄曲霉素的吸附作用

采用振荡平衡法研究了相对分子质量<3 500的低分子量腐殖酸改性蒙脱土对黄曲霉素(AFB1)的吸附作用及机制.吸附动力学实验结果表明,0～24 h内,蒙脱土原土快速吸附AFB1,在2 h处吸附量即至最大值,而后吸附量持续降低,12 h后趋于稳定、吸附量为1.01μg.g-1;0～24 h内,改性蒙脱土对AFB1的吸附量则持续增加,12 h时吸附量达最大值(1.60μg.g-1),其后吸附达平衡.用腐殖酸改性后,蒙脱土对AFB1的等温吸附曲线由Langmuir型转变为Freundlich型,平衡浓度较高条件下,AFB1在改性蒙脱土上的吸附量明显高于蒙脱土原土.蒙脱土改性后晶层坍塌,出现不规则和絮状松散结构,与其表面聚集的腐殖酸形成较为稳定的"矿物-腐殖酸"复合体,增强了其对疏水性AFB1的吸附能力.随溶液pH值的增大,原土和改性蒙脱土对AFB1的吸附量均增大,但AFB1在改性蒙脱土上吸附量的增加幅度较大,这可能主要与溶液碱性的提高促进了AFB1与蒙脱土矿物的氢键及电性结合有关.研究结果可为进一步阐明AFB1在土壤中的界面过程和环境归趋提供依据.     

Cu2+存在下腐殖酸对磺胺嘧啶吸附解吸的影响

为探究重金属与抗生素共存时不同条件下土壤有机组分对抗生素吸附解吸的影响,通过批量静态吸附试验方法,研究了不同污染物浓度、初始pH、离子强度及阳离子类型下腐殖酸对磺胺嘧啶（sulfadiazine）和重金属Cu共存时吸附解吸行为及其交互作用,并做了显著性差异分析;采用Freundlich、Langmuir等温吸附模型和线性等温吸附模型对试验数据进行拟合,对吸附前后的样品进行红外光谱扫描分析.结果表明:①不同w（Cu2+）对腐殖酸吸附磺胺嘧啶的状况不同,当w（Cu2+）为1、10、100 mg/kg时,Cu2+的存在起促进吸附的作用;当w（Cu2+）为300 mg/kg时,Cu2+的存在起抑制吸附的作用;随着初始pH的增大,吸附量变化不明显,但略有减小;高离子强度促进吸附,低离子强度抑制吸附;高价态阳离子的存在抑制腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附.②显著性差异分析显示,P均小于0.05,说明w（Cu2+）、pH、离子强度及阳离子类型对吸附量均有显著影响.③运用Freundlich、Langmuir等温吸附模型和线性等温吸附模型对不同条件下的吸附特征进行拟合,其拟合效果均较好,R2均大于0.952,其中线性等温吸附模型拟合效果最好;HI（滞后系数）在0.995~1.120之间,接近于1,表明腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附解吸过程中不存在滞后现象.△G（吉布斯自由能变化量）在18.921~20.412 kJ/mol之间,均小于40 kJ/mol,属于物理吸附.④红外光谱分析表明,腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附机制主要是形成氢键或发生络合反应.研究显示,不同条件下腐殖酸对磺胺嘧啶吸附解吸的影响不同,w（Cu2+）、初始pH、离子强度及阳离子类型的改变,均会导致腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附情况有所差异.      

强化混凝对二级处理出水中溶解性有机物特性的影响

以沈阳市B污水处理厂二级处理出水为研究对象,采用FeCl3.6H2O作为混凝剂,研究了强化混凝对二级处理出水中溶解性有机物(DOM)的卤代活性和荧光特性的影响.按照DOM在XAD树脂上的吸附特性将其分为5个部分:疏水性有机酸(HPO-A)、疏水性中性有机物(HPO-N)、过渡亲水性有机酸(TPI-A)、过渡亲水性中性有机物(TPI-N)和亲水性有机物(HPI).结果表明,强化混凝(混凝剂投加量为80mg.L-1,pH=5.00)对DOC的去除率为55.3%.强化混凝对HPO-A的去除率最高,而对HPI的去除率最低.强化混凝后,HPO-N的三卤甲烷生成活性(STHMFP)上升,而其他4种DOM组分的STHMFP下降.强化混凝能够有效去除类富里酸荧光物质和具有高环数和高聚合度的稠环类芳香性荧光物质.强化混凝对DOM组分的去除率和DOM组分的荧光强度下降率的相关性不显著.     

不同pH下铁氧化物表面结合铁系统还原硝基苯的研究

研究了针铁矿、赤铁矿、磁铁矿和钢渣4种铁氧化物表面结合铁系统对硝基苯的还原转化,并对不同pH值下的还原机制进行了分析.在pH为6.5～7.0时,赤铁矿、磁铁矿和钢渣通过吸附Fe(Ⅱ)形成的表面结合铁系统,对硝基苯具有较强的还原能力,还原效果由高到低依次为磁铁矿、赤铁矿和钢渣,磁铁矿、赤铁矿还原率随着pH值升高而升高,而钢渣组还原率差别不大.针铁矿虽然吸附的Fe(Ⅱ)量最多,但没有还原活性.在pH值为6.0时,赤铁矿和磁铁矿对Fe(Ⅱ)吸附量较少,对硝基苯没有还原效果,而钢渣在pH 6.0时仍可吸附大量Fe(Ⅱ),对硝基苯的还原率与pH 7.0时相当.在pH超过7.5时,溶解性Fe(Ⅱ)转化为Fe(OH)₂,Fe(OH)₂成为系统的还原动力,铁氧化物的存在反而抑制了Fe(Ⅱ)系统的还原能力.