吸附法去除水体中腐殖酸的研究进展

腐殖酸是饮用水消毒副产物的前驱物,成为饮用水微污染的控制对象.介绍了吸附法在去除水体中的腐殖酸的研究应用,阐述了炭质吸附剂、树脂吸附剂和无机矿物质吸附剂去除腐殖酸的研究进展,并展望了复合功能树脂在控制水体微污染中的应用前景.     

腐殖酸在泥灰岩中的吸附与降解特征研究

为研究腐殖酸在泥灰岩中的吸附与降解特性,借助三维荧光技术,采用静态吸附和动态淋滤实验模拟了腐殖酸在平顶山矿区泥灰岩中运移的过程。结果表明:(1)随着腐殖酸初始浓度的增加,泥灰岩对腐殖酸的吸附呈现出线性增加的趋势。(2)泥灰岩对腐殖酸的吸附符合原始质量吸附方程,斜率为0.008 7,截距为0.073 1,R~2=0.986 2,拟合度很好,泥灰岩对于腐殖酸有着很强的亲和力。(3)腐殖酸在泥灰岩中发生了微生物降解,这是一个先吸附后降解的动力过程,泥灰岩中的微生物将腐殖酸(Ⅴ区)降解为溶解性微生物代谢产物(Ⅳ区)。     

改性凹凸棒土的优化定向制备及对腐殖酸的吸附效果

以天然凹凸棒土为原料,以去除以腐殖酸为代表的天然有机物为目的,研究酸活化、热处理和十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)有机改性3种改性方法,进行定向筛选。进一步比较3种方法联合改性凹土后对腐殖酸的吸附效果,确定最优定向改性方法。结果表明,先酸处理后OTAC改性凹土对腐殖酸的吸附效果最好,改性凹土投药量为0.7 g/L时,腐殖酸的去除率可达97%。利用正交实验确定凹土改性的最佳工艺条件、钠化时间和有机改性剂的用量对改性凹土吸附腐殖酸的能力影响显著。改性的最佳工艺条件为:酸浓度3 mol/L,氯化钠浓度0.5 mol/L,钠化时间2 h,改性剂用量为凹土质量的3%,微波改性时间为9 min。单独投加改性凹土时p H值对腐殖酸的吸附效果有重要影响。该方法制备的改性凹土在水处理工艺有良好的应用前景。     

堆肥过程中腐殖酸的生成演化及应用研究进展

腐殖酸是堆肥过程中生成的最具代表性的次生产物,对堆肥的稳定性、腐熟度等性质有重要影响。介绍了堆肥过程中腐殖酸的生成及动态变化,分析了堆肥腐殖酸的结构特性,归纳了堆肥过程中腐殖酸生成机制,并在此基础上探讨了影响堆肥腐殖酸生成演化的主要影响因素,总结了堆肥腐殖酸作为堆肥腐熟度指标、表面活性物质、吸附剂等的应用情况,最后提出了当前堆肥腐殖酸研究中存在的主要问题,并对未来的研究方向进行了展望。     

针铁矿-腐殖酸的复合物对泰乐菌素的吸附

针铁矿与腐殖酸共存于环境中时,会通过一定的相互作用形成有机矿质复合体,这种复合体会对抗生素在环境中的吸附产生一定的影响。研究了针铁矿与腐殖酸的复合物对泰乐菌素的吸附特性。结果表明:针铁矿与腐殖酸的复合是通过化学作用进行结合的;针铁矿与腐殖酸复合之后,其对泰乐菌素的吸附能力明显增强;针铁矿及其与腐殖酸的复合物对泰乐菌素的吸附动力学可以用二级动力学模型和扩散模型较好的拟合,吸附具有明显的非线性,吸附等温线可以用Freundlich模型较好地拟合;针铁矿及其与腐殖酸的复合物对泰乐菌素的吸附受溶液p H值和离子强度的影响,且吸附机制主要以疏水性分配作用、氢键作用、离子交换和表面络合机制为主。     

pH值、离子强度和重金属离子对腐殖酸紫外谱图的影响

研究pH值、溶液离子强度和金属离子对腐殖酸紫外光谱的影响,分析腐殖酸的结构特征,探讨E3/E4与pH值和溶液离子强度的关系。结果表明,腐殖酸的紫外光谱吸收带,随pH值增大主要发生蓝移。但随溶液离子强度增大,pH值对腐殖酸紫外吸收带的影响逐渐降低直至不影响。随溶液离子强度增大,腐殖酸的紫外光谱吸收带都发生红移、吸收强度增大。且腐殖酸的E3/E4值与溶液离子强度具有显著的正相关性。腐殖酸的紫外光谱中的吸收带,随投加Cu2+或Cd2+浓度增大而发生红移。     

天然有机物对零价铁去除水体中砷的影响研究

在研究零价铁对水体中砷去除动力学的基础上,着重探讨了天然有机物腐殖酸对零价铁除砷的影响.并对零价铁的腐蚀产物进行了分析.结果表明,水体中的砷可以通过在零价铁腐蚀产物上的吸附得到快速去除.腐殖酸显著降低了砷的去除率,这归因于腐殖酸与零价铁腐蚀产生的铁离子形成络合物,阻止了Fe(OH)3(或Fe(OH)2)沉淀的产生.腐殖酸浓度越高.砷的去除率越低.1.00 mg腐殖酸最多可以络合约0.75 mg铁离子.当铁离子与腐殖酸的络合达到饱和后,零价铁进一步腐蚀产生的铁离子可形成Fe(OH)3(或Fe(OH)2)沉淀,这些沉淀物可吸附水体中的腐殖酸和砷,从而加速砷的去除.冷冻干燥后的零价铁腐蚀产物的结构以无定型为主,含有少量的结晶化合物,包括γ-Fe2O3、γ-FeO(OH)和Fe3O4等.腐殖酸的存在可进一步增加腐蚀产物中的无定型成分.光电能谱(XPS)分析结果显示,吸附在腐蚀产物上的砷为5价,没有发现5价砷被还原成3价砷.在应用零价铁修复砷污染水体时,应考虑腐殖酸的影响.     

蚯蚓与微生物协同处理对剩余污泥腐殖化特征的影响

对污水生物处理产生的剩余污泥分别采用碱提取法和Adani法(有机溶剂加酸水解)提取腐殖酸,通过元素分析、红外光谱和三维荧光光谱比较,确定Adani法提取的腐殖酸非腐殖质成分含量较低,可以较好地表征剩余污泥中腐殖酸特性。进而采用Adani法提取蚯蚓生物滤池处理剩余污泥的原泥和出泥中的腐殖酸,研究蚯蚓与微生物协同处理对剩余污泥腐殖化特征的影响。元素分析、E4/E6及三维荧光光谱分析结果表明:与原泥腐殖酸相比,出泥腐殖酸中蛋白质等有机物得到有效降解,腐殖物质明显增多,其腐殖酸分子量、芳香化和缩聚程度均较高;蚯蚓生物滤池出泥腐殖化程度明显提高。     

高级氧化技术在水处理中的研究与应用

高级氧化技术是当今水处理领域的研究热点之一,因此详细综述了近些年来的化学氧化、光催化氧化、湿式氧化、超临界水氧化等高级氧化技术在水处理领域中的研究和应用情况。     

牛粪堆肥腐殖质的动态变化研究

牛粪堆肥实质是有机物质分解的同时形成腐殖质的过程。本研究通过向牛粪中接种发酵微生物进行堆肥,研究分析了总有机碳含量、总腐殖酸、游离腐殖酸和水溶性腐殖酸等的腐殖质物质含量的动态变化。研究结果表明：在牛粪发酵过程中,总有机碳含量呈明显降低趋势,发酵微生物处理下的下降幅度明显大于不接种发酵微生物的处理;总腐殖酸、游离腐殖酸和水溶性腐殖酸含量在发酵前期呈明显的降低趋势,但至发酵腐熟期又逐渐升高。发酵前期,外源微生物的处理,使其下降幅度明显大于不接种外源微生物的处理,但在发酵腐熟期变化不大。     

腐殖酸和铁对阿特拉津光降解影响的研究

为考察除草剂在水体中的自净性能,对模拟太阳光(λ> 290 nm)下腐殖酸和铁元素对阿特拉津的光化学降解进行了研究。结果表明,单独辐照阿特拉津几乎不降解。在分别加入3、5和10 mg/L的腐殖酸时,阿特拉津的降解率分别为34.36 %、40.74%和15.66 %;在Fe(Ⅲ)投加量从0.01 mmol/L增加到0.2 mmol/L时,阿特拉津的降解率从24.36 %增加到34.97 %。而在当腐殖酸与铁共存时,阿特拉津降解率则进一步提高。紫外可见光谱和荧光光谱均表明,腐殖酸-铁络合物的形成及其光化学作用,促进了阿特拉津的降解。     

载Ca磁性碳纳米管对水中腐殖酸的去除

采用化学共沉淀一步法以钙盐和铁盐对多壁碳纳米管(MWCNTs)改性以制备具有去除水中微污染物腐殖酸的磁性碳纳米管复合材料。X射线能谱分析表明改性MWCNTs上载有Ca和Fe元素。通过振动样品磁强计测得该复合材料具有较强磁性。改性后的MWCNTs 30 min对水中腐殖酸的去除率由改性前的63.89%提高到90.27%。研究了改性MWCNTs投加量、腐殖酸初始浓度、吸附时间、振荡速度、pH及温度对水中腐殖酸去除的影响。结果表明,腐殖酸去除率随着载Ca磁性MWCNTs投加量增大而提高。吸附量随着腐殖酸初始浓度的增大而增加,但去除率却减小。吸附初期腐殖酸去除速率快,0.5 g·L~(-1)的载Ca磁性多壁碳纳米管在腐殖酸初始浓度为20 mg·L~(-1)时,5 h达到吸附平衡,平衡吸附量为39.41mg·g~(-1)。腐殖酸去除率随着振荡速度的增大而增大,在225 r·min~(-1)时达最大,随后随着振荡速度的增大而缓慢下降。在弱酸性下,腐殖酸去除率较高,当pH为5时,腐殖酸去除率达到92.24%;当pH5时,酸性加强,腐殖酸去除率下降;当pH5时,腐殖酸去除率随pH增大呈下降趋势。腐殖酸去除率随着温度的升高而降低。     

煤基腐殖酸对外源砷胁迫下玉米生长及生理性状的影响简

为了筛选用于砷污染土壤治理的煤基腐殖酸,采用盆栽实验研究了施用不同种类和浓度的煤基腐殖酸及EDTA对外源砷胁迫下玉米株高、株鲜重、株干重、根干重、砷积累量、叶片抗氧化酶（POD,SOD和CAT）活性和脯氨酸含量的影响。结果表明,11种供试煤基腐殖酸均促进了玉米生长,提高了叶片POD、SOD和CAT活性。其中6和10号腐殖酸可降低土壤砷活性和显著抑制玉米吸收和积累砷,而8和9号腐殖酸增加了土壤活性砷和显著促进了玉米对砷的吸收和累积,且不同程度地强于EDTA。除8和9号外,其余腐殖酸均可明显降低玉米叶片脯氨酸的含量。EDTA可显著促进玉米吸收和积累砷,且加剧了砷对玉米的危害。因此,8和9号供试煤基腐殖酸可以替代EDTA活化土壤砷,与植物配合以提高砷污染土壤的植物修复速度和效果,而6和10号供试煤基腐殖酸则可用于土壤砷钝化剂,以保证作物产品的安全。     

厌氧消化中腐殖酸对H_2S产量的抑制机制

为了揭示腐殖酸对H_2S产量的抑制机制,设计了生活垃圾中添加腐殖酸的厌氧消化实验,并为排除其他因素干扰,将与生活垃圾拥有相同硫含量的硫酸钠与牛血清蛋白分别与腐殖酸进行厌氧消化实验,同时测定了消化前后腐殖酸得失电子能力,判断腐殖酸是否会抑制厌氧消化过程中H_2S的产生。结果表明:在厌氧消化实验中,腐殖酸的添加导致H_2S产量明显降低;在牛血清白蛋白组实验中,H_2S的去除率达到83.56%,硫酸钠组实验中H_2S去除率只有24.20%;而测定腐殖酸得失电子实验中,厌氧消化后的腐殖酸得电子能力明显低于厌氧消化前,表明腐殖酸在厌氧消化过程中参与了电子的争夺,H_2S的生成亦须得到电子,故腐殖酸在H_2S的生成阶段通过抢夺电子而在源头上抑制了H_2S生成。     

添加不同量的腐殖酸对猪粪堆肥中主要养分变化的影响

腐殖酸是一种可以控制堆肥氮素损失的天然固定剂,通过研究腐殖酸对猪粪堆肥过程中主要养分含量变化的影响,确定了腐殖酸的最佳加入量.结果表明,加入5%含量(占鲜猪粪重)的腐殖酸最有利于发酵反应的进行,能够促进有机质的分解,有效控制氮素损失,可使速效钾含量增加,但对有效磷的转化能力影响不大;与其他处理相比,加入5%含量的腐殖酸...     

煤基腐殖酸对外源砷胁迫下玉米生长及生理性状的影响

为了筛选用于砷污染土壤治理的煤基腐殖酸,采用盆栽实验研究了施用不同种类和浓度的煤基腐殖酸及EDTA对外源砷胁迫下玉米株高、株鲜重、株干重、根干重、砷积累量、叶片抗氧化酶（POD,SOD和CAT）活性和脯氨酸含量的影响。结果表明,11种供试煤基腐殖酸均促进了玉米生长,提高了叶片POD、SOD和CAT活性。其中6和10号腐殖酸可降低土壤砷活性和显著抑制玉米吸收和积累砷,而8和9号腐殖酸增加了土壤活性砷和显著促进了玉米对砷的吸收和累积,且不同程度地强于EDTA。除8和9号外,其余腐殖酸均可明显降低玉米叶片脯氨酸的含量。EDTA可显著促进玉米吸收和积累砷,且加剧了砷对玉米的危害。因此,8和9号供试煤基腐殖酸可以替代EDTA活化土壤砷,与植物配合以提高砷污染土壤的植物修复速度和效果,而6和10号供试煤基腐殖酸则可用于土壤砷钝化剂,以保证作物产品的安全。     

荷负电超滤膜同时去除水中天然有机物和铅离子

通过特定的化学反应对截留分子量为30 k D的再生纤维素(RC)超滤膜进行改性,得到荷负电超滤膜,并研究了其表面荷电性能。选用腐殖酸作为天然有机物的代表物质,研究荷负电改性膜同时去除溶液中腐殖酸和铅离子,主要考察了p H值和腐殖酸铅离子络合作用对两者截留率的影响,并对比了荷负电膜和未改性膜去除天然有机物和铅离子的研究结果。得到如下结论:(1)在酸性及中性溶液环境下,随着p H值的升高,荷负电超滤膜对腐殖酸和铅离子的截留率都提高。(2)铅离子与腐殖酸共存时,腐殖酸铅离子络合体的荷负电性相比于原腐殖酸分子降低,荷负电超滤膜对混合溶液中腐殖酸的截留率有一定程度降低,络合在腐殖酸表面的铅离子随着腐殖酸的截留而被截留,铅离子截留率得到一定程度提升。(3)由于腐殖酸与铅离子络合体带负电,其与荷负电膜之间存在静电作用,所以荷负电改性膜对腐殖酸和铅离子的截留率比未改性中性膜高。     

水环境中腐殖酸的荷电特性与聚集特性

通过腐殖酸的Zeta电位和粒径的变化规律研究,探讨化学条件对腐殖酸的荷电状态和聚集状态的影响。结果表明,腐殖酸具有自我凝聚的特性;在pH较低和溶液离子强度较高时,腐殖酸胶粒的Zeta电位绝对值减小而聚合度增大,从而使腐殖酸胶粒聚集而凝聚;随腐殖酸浓度增大,腐殖酸胶粒的Zeta电位绝对值增大,腐殖酸胶粒的缩聚程度降低而使粒径减小。     

十六烷基三甲基溴化铵改性沸石对腐殖酸的吸附性能研究

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为改性剂,制备了CTAB改性沸石,并用于对腐殖酸的吸附性能研究。考察了pH、吸附时间及腐殖酸初始浓度对CTAB改性沸石吸附腐殖酸的影响,采用吸附等温方程和反应动力学方程进行拟合分析,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、傅立叶转换红外光谱分析仪(FTIR)对沸石改性前后进行结构表征。结果表明,在温度为25℃、转速为200r/min的条件下,选择pH为7.0、腐殖酸初始质量浓度为10mg/L、吸附时间为180min,此时CTAB改性沸石对腐殖酸的平衡吸附容量为0.16mg/g。相比Freundlich吸附等温方程(R2=0.967),CTAB改性沸石对腐殖酸的吸附更符合Langmuir吸附等温方程(R2=0.998),吸附机制为单分子层吸附。准一级反应动力学方程和准二级反应动力学方程均可以描述CTAB改性沸石对腐殖酸的吸附(R2=0.978)。吸附实验后的CTAB改性沸石上出现了甲基、亚甲基、羟基与羰基伸缩振动吸收峰,说明沸石已负载了CTAB,且腐殖酸已被CTAB改性沸石吸附。     

风化煤中腐殖酸的提取及其性能表征

以陕西黄陵风化煤为原料,分别采用碱溶酸析、氧解法和催化法提取腐殖酸,确定提取的最佳工艺条件,并通过测定腐殖酸灰分、红外光谱、凝胶色谱和E_4/E_6值对提取的腐殖酸进行性能表征,考察不同的提取方法对腐殖酸的提取率及结构的影响。结果显示,3种方法制备的腐殖酸在官能团结构方面没有明显的差异,腐殖酸中含有大量的—COOH和—CO官能团;催化法提取的腐殖酸灰分最多,分子量最大。实验得到最佳提取腐殖酸的实验方法为催化法,最佳提取工艺为催化剂选用NHPI、1∶8的固液比、0.5 mol·L~(-1)NaOH碱液和30 min的沸水浴时间。