3种人工湿地基质对磷的吸附特性

选用页岩、陶粒和砾石3种基质进行等温吸附和吸附动力学试验,研究其对磷的吸附特性。结果表明,Freun-dlich和Langmuir方程均能较好地拟合各基质对磷的吸附特征,并且用Freundlich方程的拟合效果要好于Langmuir方程;基质对磷的理论饱和吸附量大小依次为页岩(527.992 mg/kg)>陶粒(328.165 mg/kg)>砾石(129.729 mg/kg);页岩最大磷吸附量随粒径增加而减小;各基质对磷的吸附过程分为快、中、慢3个阶段,3种基质对磷的吸附速率依次为页岩>陶粒>砾石;准二级动力学方程、双常数方程和Elovich方程均能较好地描述人工湿地基质对磷的吸附动力学特征,但从相关系数来看,准二级动力学方程的描述更为准确。     

4种人工湿地基质对马拉硫磷的吸附特性

通过基质对马拉硫磷的等温吸附和吸附动力学实验,研究天然土壤、煤渣、沸石、砾石对马拉硫磷的吸附特性,为人工湿地处理含马拉硫磷废水提供理论依据.结果表明:马拉硫磷浓度为2.25 ～ 90 mg/L条件下,Langmuir和Freundlich方程均能较好地拟合4种基质对马拉硫磷的等温吸附过程,并且Freundlich方程的拟合效果要好于Langmuir方程.马拉硫磷的理论饱和吸附量大小依次为天然土壤(9.9304 mg/g)＞煤渣(1.6173 mg/g)＞沸石(0.6039 mg/g)＞砾石(0.3965 mg/g).4种基质对马拉硫磷的缓冲能力大小依次为天然土壤＞煤渣＞沸石＞砾石,即当进水马拉硫磷浓度波动较大时,作为湿地基质天然土壤使人工湿地系统维持稳定出水水质的能力最强.马拉硫磷浓度为4.5 mg/L条件下,吸附动力学模型Elovich方程能较好地拟合4种基质对马拉硫磷的吸附动力学特征,说明4种基质对马拉硫磷的吸附是表面吸附和内部扩散吸附共同作用的结果.因此,天然土壤和煤渣适宜作为处理含马拉硫磷废水的人工湿地基质.     

粉煤灰碎砖颗粒除磷实验研究

磷含量过高会导致水体富营养化。人工湿地除磷简单经济,但常用填料砾石除磷能力有限。通过等温吸附实验和人工湿地模型实验研究粉煤灰碎砖颗粒的除磷效果,实验结果表明,Langmuir和Freundlich吸附方程可较好地描述吸附过程,粒径为4～6 mm的粉煤灰碎砖颗粒对磷素的理论饱和吸附量为21 277 mg/kg。当初始溶液...     

4种人工湿地填料对磷的吸附特性分析

采用等温吸附、吸附动力学、填料饱和吸附后磷素释放实验,研究了紫色土、河沙、页岩、石灰岩对磷的吸附特征,结果表明Langmuir和Freundlich等温吸附方程均能很好地拟合各填料对磷的吸附特征,各填料对磷的最大吸附量大小顺序依次为石灰岩(666.67 mg/kg)河沙(500.00 mg/kg)页岩(434.78 mg/kg)紫色土(416.67 mg/kg);从反应速率来看,吸附过程都可分为快、中、慢3个阶段;相对一级动力学方程、双常数方程而言,Elovich方程对4种填料的吸附动力学特征拟合最好,决定系数R~2在0.831～0.966之间;从磷的解吸率来看,各填料释磷大小顺序依次为河沙(4.257%)页岩(3.803%)石灰岩(3.638%)紫色土(2.134%)。综合考察得出,石灰岩更适合作为人工湿地污水除磷的填料。     

草炭对Cd~(2+)的吸附及其用于Cd污染土壤修复的实验研究

通过室内模拟实验研究了草炭对Cd2+的典型吸附特征,以及添加草炭对Cd污染土壤中其浸出毒性和存在形态的影响。结果表明,溶液pH为3~6时,草炭对Cd2+的吸附量随着pH升高而增加,pH为6~8时草炭对Cd2+的吸附量趋于平稳;当溶液体系Cd2+初始质量浓度不超过800mg/L时,草炭对Cd2+的吸附未达到平衡,其吸附率随Cd2+初始浓度的增大而由98.60%降低至88.53%;草炭对Cd2+的等温吸附行为可用Langmuir、Freundlich方程拟合,r均达到极显著水平;添加草炭能降低轻污染(总Cd为3.0mg/kg)土样中Cd2+浸出量,Cd2+钝化率随草炭添加量增加而增加;相对较低(1%~2%,质量分数,下同)的草炭添加量对重污染(总Cd为6.0mg/kg)土样中的Cd2+表现出活化效果,导致Cd2+浸出量增加;但较高(4%)的草炭添加量下,重污染土样中Cd2+的钝化率要明显大于轻污染土样;添加草炭能影响土样中Cd的存在形态。在2种污染程度的土样中添加草炭后,有效态、无机结合态和残留态Cd所占比例均降低,而有机结合态Cd所占比例均增加。     

巢湖湖岸砂石的磷吸附特性研究

以巢湖湖岸上富含铁、铝、锰等元素的砂石为实验材料,研究其对水体中磷的吸附效果。实验表明:在砂石对磷的吸附过程中,同时存在着物理吸附和化学吸附,且以化学吸附作用为主,符合准二级动力学模型;砂石对磷的作用与溶液初始磷浓度有关,磷释放与吸附的临界浓度点约为0.04 mg/L;砂石对磷的吸附符合Langmuir等温吸附方程,最大吸附量约为1 428.57 mg/kg,对磷的吸附效果比普通沙石要好,且经济易得。     

加气混凝土砌块吸附初期径流中磷的效果与机制

为发掘具有高效除磷性能的新型基质,提高人工湿地处理初期径流能力。选用废弃的加气混凝土砌块(加气块)作为实验材料,通过吸附动力学、吸附等温线实验及磷形态分析实验等探究其对磷的吸附机制,并将其作为基质应用于人工湿地中处理初期降雨径流,与传统基质砾石作对比,考察湿地除磷效果。结果表明:吸附过程随时间呈现快速吸附、缓慢平衡的特点,且可用准二级动力学方程拟合;吸附过程中溶液的pH、Ca~(2+)浓度均随时间增加而升高;Langmuir吸附等温方程相较于Freundlich可更好地描述加气块对磷的等温吸附过程,最大吸附容量(Q_m)为4 170.71 mg·kg~(-1);吸附主要是以Ca-P形式的化学吸附,且不易解吸。加气块湿地除磷效果明显优于砾石湿地。因此,将加气块应用于湿地处理初期经流,能有效提高湿地除磷能力。     

基于给水污泥吸附水溶液中磷的影响因素

以给水污泥为吸附材料,采用正交实验与单因素实验研究了多种因素对除磷效果的影响。正交实验结果表明最佳反应条件为:pH为3,粒径1.98mm,投加量8.0g/L,吸附时间24h。结合SEM/XRD和EDS等表征方法,对给水污泥的表面形貌和结构特征进行表征和分析。Langmuir、Freundlich和D-R等温吸附方程均能较好的拟合给水污泥对磷的吸附特征。在298、308和318K温度下,Langmuir拟合得到的理论饱和吸附量分别为3.47、3.84和4.39mg/g。由D-R方程计算的吸附自由能E为10.77~10.83kJ/mol,表明吸附过程为离子交换吸附。     

不同基质人工湿地去除猪场沼液中氨氮性能

以猪场沼液为研究对象,通过等温吸附实验研究沸石、铁粉、硅藻土、煤渣、石英砂5种基质对氨氮的等温吸附特征,并采用一级和准二级动力学方程分析吸附动力学过程。根据实验结果选取沸石和石英砂基质构建4种不同类型的人工湿地单元对比研究猪场沼液中氨氮的处理效果。结果表明,5种基质对氨氮的吸附适合用Langmuir等温吸附方程描述,沸石对氨氮的吸附能力最强,其最大吸附量达1.049 8mg/g。从相关系数(R2)分析,准二级动力学方程能更好描述各种基质对氨氮的吸附动力学过程。沸石的平衡吸附量最大,为1.719 0mg/g。沸石-垂直潜流人工湿地单元在构建的4种人工湿地单元中对猪场沼液氨氮处理效果最好,且对高浓度沼液的抗冲击能力最强。     

施用高炉渣对土壤磷吸附-解吸特性的影响

采用振荡平衡法,研究了施用高炉渣对土壤磷的吸附解吸特征的影响。结果表明:Langmuir、Freundlich和Temkin方程都能较好地描述高炉渣对土壤磷的吸附特征,但以Langmuir模型为最优。与对照处理相比,施用高炉渣的土壤吸附平衡常数k值增大,自由能ΔG降低,最大吸附量Xm和最大缓冲容量MBC提高;磷的解吸量增加,总解吸量和总解吸率分别是对照处理的1.05～1.25倍和1.02～1.36倍;施用高炉渣还能减弱吸附-解吸过程中的滞后效应。上述结果说明施用高炉渣可以改善土壤保蓄和供应磷的能力。     

3种湿地填料对水体中氮磷的吸附特性研究

针对污染水体中氮磷超标问题,以海绵铁、沸石、砾石为填料,采用等温吸附、吸附动力学模型的方法开展3种湿地填料对氮磷吸附特性研究.结果表明:(1)填料对氮和磷的吸附均能用Langmuir和Freundlich方程描述.理论上对磷的吸附量依次为海绵铁＞沸石＞砾石;对氮依次为沸石＞海绵铁＞砾石.(2)双常数、一级动力学和Elovich方程动力学模型能够较好地描述填料对氮磷的等温吸附动力学特征,其中Elovich方程对3种填料的磷的吸附动力学特征描述更准确;一级动力学方程对沸石的氮的吸附动力学特征描述最精准.(3)填料对氮磷的吸附过程呈现先快后慢的整体趋势.从对氮磷的吸附量、吸附速率看,海绵铁和沸石能够作为人工湿地的填料对污水进行处理,并且经济方面较便宜,取用方便.     

土壤颗粒级配对镉吸附-解吸规律的影响

利用甘肃金川某地土壤通过批实验进行等温吸附和动力学解吸实验,研究不同颗粒级配的中砂对镉的吸附、解吸特征,并采用Freundlich和一级动力学方程对其吸附解吸方程进行拟合。结果表明,(1)Freundlich和一级动力学方程对该土壤吸附、解吸镉的实验适用;(2)等温吸附实验中4组不同颗粒级配的中砂对镉的吸附性很强,最大平衡吸附量依次为260.667、286.107、299.362和292.232 mg/kg,吸附性能与颗粒级配中的细粒土相对含量大小成正比;(3)4组土壤对镉的解吸在初期2 h内解吸速率均较快,在3 h左右达到吸附-解吸平衡。平衡后4组土样Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的最大解吸量依次为0.752、0.561、0.44和0.54 mg/kg,解吸速率和平衡时最大解吸量均与颗粒级配中细颗粒相对含量密切相关。     

不同利用方式土壤中磷的吸附与解吸特性

研究不同利用方式土壤对磷的吸附解吸特性及其影响因素。采用室内恒温培养法研究了湖南典型土壤(红壤、潮土和紫色土)的不同利用方式(旱地、水田)土壤对P的吸附和解吸过程。土壤对磷的吸附解吸过程是分阶段进行的,用Langmuir方程拟合程度比Freundlich方程高,相关系数均在0.90(P<0.05)以上;从最大吸附量(Qm)、吸附反应常数(K)和最大缓冲容量(MBC)3项吸附参数综合考虑,旱地对P的吸附无论在强度还是容量方面均大于同母质的水田土壤;解吸率随着吸附量的增加而增大,其大小为旱地<水田。Qm与<0.002 mm粘粒及无定形铁含量呈正相关,相关系数分别为0.95和0.94(P<0.05)。不同利用方式土壤P吸附解吸特性差别较大,针对不同土壤应采取不同的磷素管理措施以实现作物增产和保护环境的双重效益。     

稻壳活性炭制备及其对磷的吸附

利用农业废弃物稻壳经炭化、活化、酸洗、水洗和干燥等工艺制备出一种富含微孔和中孔结构的稻壳活性炭,其BET比表面积达886.3 m2/g。通过正交实验优化了稻壳活性炭对磷吸附条件,并在该条件下进行了吸附等温和吸附动力学实验研究。结果表明,稻壳活性炭对磷的吸附等温曲线能较好符合Langmuir模型(R2=0.9284)和Freundlich模型(R2=0.9208),由Langmuir线性拟合方程可得稻壳活性炭对磷饱和吸附量达6.93 mg/g;稻壳活性炭对磷的吸附过程可用准二级动力学方程描述(R2=0.9968),吸附速度较快,颗粒内扩散为该过程控速阶段。稻壳活性炭作为一种易得、廉价、高效的填料,在农村分散型污水生态处理技术中,具有良好的应用前景。     

汞矿区周边土壤和溪流底泥对汞的吸附解吸特征

为充分认识汞在土壤和底泥中的吸附解吸特征,采取恒温水平振荡法对汞矿区周边未污染土壤和溪流底泥进行了Hg~(2+)的吸附解吸实验并用吸附等温方程和动力学方程对吸附过程进行了拟合对比。结果表明,土壤和底泥对Hg~(2+)的吸附过程类似,在中性条件下,其饱和吸附量分别为1 848.77 mg·kg~(-1)、941.25 mg·kg~(-1)在过酸或者过碱的条件下,均不利于土壤和底泥对Hg(Ⅱ)的吸附;在初始5 min内,土壤和底泥对Hg~(2+)的吸附量分别达到了饱和吸附量的72.64%、62.68%,200 min内基本达到吸附饱和;Hg~(2+)在土壤和底泥中的吸附量越大,其解吸量也越大,土壤对Hg~(2+)的吸附量及量成正比例关系,且Hg~(2+)一旦进入土壤或底泥,则很难再被解吸出来,土壤和底泥的最大解吸率分别为0.92%、1.32%。Langmuir、Freundlich和TemKin 3种曲线均能较好地拟合土壤和底泥二者对Hg~(2+)的等温吸附过程,但Langmuir的拟合度更高,显著水平分别达到了0.997 6,0.995 9;Elovich、双常数方程均能较好地拟合土壤和底泥对Hg~(2+)的吸附动力学过程,Eovich方程更适合拟合土壤对Hg~(2+)的吸附动力学,双常数方程更适合底泥的动力学拟合,显著水平分别达到0.935 0、0.919 9。     

黄河兰州段消落带表层沉积物对磷的吸附

为探究黄河消落带表层沉积物对磷的吸附特征,基于吸附动力学、吸附热力学及单因子实验,现场采集黄河(兰州段)消落带表层沉积物进行实验室模拟研究。结果表明：沉积物对磷的吸附动力学经历快速吸附、慢速吸附、吸附平衡3个阶段,扰动条件下,在10 min内吸附量达到最大吸附量的85%以上,480 min达到吸附平衡;沉积物对磷的吸附符合Langmuir吸附等温方程,随着温度的升高最大理论吸附量Q_m随之增加,25℃时Q_m达到119.831 mg·kg^-1;单因子实验中,扰动频率增加对磷的吸附量具有明显的促进作用;pH为7～8时沉积物吸附效果最佳,偏酸性条件次之,偏碱性条件下吸附效果较差;增大上覆水KH₂PO₄浓度,吸附量增加,吸附率整体呈下降趋势。由此可知,黄河消落带表层沉积物对磷元素具有一定的拦截效应,河水的扰动能够促进沉积物对PO₄^3--P的吸附,但是水体的pH值变化及高浓度陆源污染物均会削弱消落带对磷元素的吸附拦截作用。该研究结果可为黄河上游的...     

表面活性剂在北京碱性土壤中的吸附行为研究

通过静态吸附实验,研究了北京碱性土壤对阴离子表面活性剂SDS、阳离子表面活性剂CTAB和非离子表面活性剂Tween80的吸附行为,考察了温度对表面活性剂吸附的影响.结果表明:7种不同土样对SDS、CTAB和Tween80的吸附等温线均较好地符合Langmuir吸附模式,其吸附能力的大小顺序为2号轻壤土》轻粘土》中壤土》砂壤土》5号轻壤土》重壤土》紧砂土,这主要是由于7种土样的pH、有机质含量和机械组成不同的缘故;同一土壤中,CTAB的吸附量》Tween80的吸附量》SDS的吸附量;温度的升高,不利于SDS和CTAB在土壤中的吸附,而有利于Tween80的吸附.     

处理湖水的垂直流湿地中陶粒的磷吸附特性

研究了净化城市湖泊(宜兴团汣)湖水的3个下行垂直潜流人工湿地(运行1年)中的不同深度层的陶粒对磷的吸附特性。结果表明,当标准液KH2PO4-P为5 mg/L和10 mg/L时,上层陶粒的磷吸附能力强弱依次是1#美人蕉湿地(2.98和4.63 mg/kg)﹥2#曝气湿地(1.78和3.71 mg/kg)﹥3#无植物湿地(1.56和3.42 mg/kg);下层陶粒的磷吸附能力从强到弱排序依次是:1#美人蕉湿地(3.51和5.43 mg/kg),3#无植物湿地(3.01和4.39 mg/kg),2#曝气湿地(2.44和4.14mg/kg)。综合对比,1#美人蕉湿地中陶粒具有更强的磷吸附能力,1#湿地中陶粒的磷吸附能力比后两者分别高出23.69%和31.16%。同一湿地的下层陶粒比上层陶粒有更强的磷吸附能力,当标准液中磷浓度为10 mg/L时,1#、2#和3#下层陶粒磷吸附量分别为上层陶粒的1.17倍、1.12倍和1.28倍。     

非固定化和固定化啤酒酵母对Cd^2＋和Cu^2＋的吸附特性研究

对比了不同吸附剂对重金属的吸附效果,同时研究了啤酒酵母的固定化方法、菌体用量对吸附效果的影响、非同定化和固定化啤酒酵母吸附热力学特性。研究结果表明,非固定化死啤酒酵母对Cd^2＋的单位菌体吸附量是常用吸附剂活性炭的3倍;由1：3的海藻酸钠与碱处理啤酒酵母（w／w）制得的固定化颗粒吸附效果最好;菌体用量的增加会降低单位菌体对重金属的吸附量;啤酒酵母对重金属的吸附位点有限,Cd^2＋的实际最大吸附量为13．95mg／g,Cu^2＋为7．67μg／g。非固定化和固定化啤酒酵母对Cu^2＋和Cd^2＋的等温吸附过程均可用Linear方程、Langmuir方程和Freundlich方程来进行拟合,但非同定化啤酒酵母以Langmuir方程最优,其拟合计算的最大吸附量qmzxCd和qmxxCu分别为13．96mg／g和8．01mg／g;固定化啤酒酵母以Freundlich方程最优,实际最大吸附量Cd为75．41mg／g,Cu为66．58mg／g。     

天然黄铁矿的除磷性能

除磷是控制水体富营养化的重要手段。为了考察黄铁矿的除磷特征,采用序批实验,分别研究了反应时间、初始磷浓度和干扰离子（NH4＋、NO3- 和SO24-）对黄铁矿除磷的影响。动力学表明,黄铁矿的除磷过程符合伪二级动力学模型。pH=6．5时,磷的平衡去除量为6．82mg／kg。Langmuir方程能较好描述黄铁矿除磷的吸附等温过程,其磷的饱和吸附量为11．01mg／kg。NH4＋、NO3-和SO24- 对黄铁矿除磷基本没有影响。磷的去除主要是通过铁磷沉淀和铁氧化物及氢氧化物的吸附,去除的磷主要以可被生物利用的Fe、Al-P形态存在。黄铁矿的这些除磷性能和机制对选取黄铁矿作为人工湿地填料实现同步脱氮除磷具有重要指导作用。