插层水滑石的组装及对对硝基甲苯的吸附

采取一步改性、离子交换和焙烧复原3种方法实现阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)插层Mg3Al-NO3-水滑石(HT)的组装,通过XRD、FT-IR、TEM、TOC、NMR等表征手段对插层水滑石(SDS-HT)进行表征.研究了SDS-HT吸附对硝基甲苯的性能及影响因素,探讨了其吸附机理,并定量描述了分配作用和表面吸附对总吸附量的相对贡献.结果表明,3种插层方法均制备了层状结构良好的阴离子黏土,其中焙烧复原法制备的样品SDS含量最多. SDS在SDS-HT中形成了增溶(分配)作用较强的有机相,并影响表面吸附作用和分配作用在吸附过程中的贡献率.3种样品对对硝基甲苯均有良好的吸附作用,在本研究浓度范围内,对硝基甲苯的吸附主要由表面吸附作用提供,焙烧复原法所得样品平衡浓度为162mg/L时的吸附量最大,为44.5mg/g.     

表面活性剂对中性氧化铝吸附甲基对硫磷的影响

分别应用离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)改性中性氧化铝对甲基对硫磷这种疏水性环境污染物进行吸附性能研究.结果表明,中性氧化铝对甲基对硫磷的吸附行为与表面活性剂的种类和浓度及环境中pH值有关.原中性氧化铝对甲基对硫磷的吸附能力较小,加入阴离子表面活性剂及调节pH值后其吸附能力增强.氧化铝对3种离子型表面活性剂的吸附性能有所不同,在中性条件下,对SDS的吸附量最大,对CTMAB的吸附量最小;当介质pH为4时,氧化铝对SDS或SDBS的吸附量都有所增大,对CTMAB的吸附量则下降.甲基对硫磷和阴离子表面活性剂同时存在于溶液中时,产生协同效应,使氧化铝对甲基对硫磷的吸附能力有所提高.而阳离子表面活性剂存在下,氧化铝对甲基对硫磷的吸附能力则逐渐下降.     

十二烷基磺酸钠(SDS)改性蒙脱石对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附研究

以阴离子表面活性剂(十二烷基磺酸钠,SDS)为改性剂制备了有机蒙脱石,研究其对Cu2+、Cd2+的吸附行为,并用XRD、FTIR、SEM、XPS对有机蒙脱石进行表征.实验结果表明,有机蒙脱石对Cu2+、Cd2+的吸附基本上在20min内达到平衡,并随pH增大(1.0～7.0),吸附量增加,最佳pH约为6.0.有机蒙脱石对Cu2+、Cd2+的吸附等温线更符合Langmuir等温吸附方程,SDS改性蒙脱石对Cu2+、Cd2+的最大吸附量较纯蒙脱石分别增加15.7%、15.5%.XRD、FTIR、SEM、XPS及碳含量分析结果显示,SDS主要分布在蒙脱石表面且相对稳定,少量嵌入层间,有机蒙脱石对Cu2+、Cd2+的吸附机制为配位吸附和离子交换.     

阴-阳离子有机膨润土协同吸附作用及其机理研究

合成并研究了一系列阴-阳离子有机膨润土对水中苯酚、苯的吸附作用及其机理.结果表明,阴-阳离子有机膨润土对水中有机物具有协同吸附作用,其作用大小与改性时所用表面活性剂的种类、组成、配比及有机物本身的性质有关;对苯酚的吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等温式,是分配作用(partition)和表面吸附(adsorption)共同作用的结果,分配作用的贡献率随改性时阴离子表面活性剂加入量的增大而增大;对水中苯的吸附以分配作用为主,分配系数大于原土及单阳离子有机膨润土,且与有机碳含量呈正相关.     

固定化荧光假单胞菌降解阴离子表面活性剂的研究

用海藻酸钠法包埋适冷性微生物荧光假单胞菌株AIS-11,并用于处理阴离子表面活性剂废水,所有实验均在批式反应器中进行。以L_9(3~4)正交试验确定了其对阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的最佳包埋条件,并且对游离细胞和固定化菌体的降解过程进行了动力学分析和比较。结果表明,固定化珠体能将吸附和生物催化过程有机地耦联起来,有效地提高了阴离子表面活性剂的降解速率,将底物最大利用速度(mg/L·h)从游离细胞的5.75(SDS)和5.12(SDBS)分别提高至22.89和25.14。     

阳-非离子有机膨润土对水中硝基苯的吸附作用

分别用阳离子表面活性剂CTMAB、非离子表面活性剂Triton X-100及其混合物改性膨润土制得一系列的单阳离子、单非离子、阳-非离子有机膨润土.比较了它们对水中硝基苯的吸附性能及机理.结果表明,有机膨润土吸附水中硝基苯的等温吸附曲线呈线性,主要为分配作用所致,分配作用的大小由有机膨润土有机碳含量决定,并与改性时表面活性剂的种类、组成及配比有关;阳-非离子混合表面活性剂改性的有机膨润土有机碳含量(foc)高于相应的单阳离子和单非离子有机膨润土有机碳含量的和,因此,阳-非离子有机膨润土对水中硝基苯的吸附能力显著增强.     

Tween20和SDS冲洗修复硝基苯污染土壤的实验研究

文章研究了非离子表面活性剂Tween20和阴离子表面活性剂SDS对硝基苯的增溶作用和对硝基苯污染土柱的冲洗作用。选用浓度高于CMC的表面活性剂进行增溶实验,选用不同浓度的Tween20和SDS对含有硝基苯的土柱进行冲洗,实验结果表明,Tween20与SDS的浓度与其对硝基苯的增溶量之间存在一定的线性关系,Tween20对硝基苯的增溶性要强于SDS的增溶性。冲洗实验表明,在冲洗的不同阶段,冲洗出硝基苯的量也是不同的。在冲洗前期,表面活性剂浓度越高,冲洗出硝基苯的量越少,在冲洗后期,表面活性剂浓度越高,冲洗出硝基苯的量越多,Tween20的冲洗效果要强于SDS。文章还研究了阴非混合表面活性剂对污染土壤的冲洗效果,阴非混合表面活性剂对硝基苯污染土壤的冲洗没有协同作用,但是在阴非混合表面活性剂冲洗实验过程中,不同比例的复配,冲洗出硝基苯的量也不同。     

表面活性剂对萘和对氯硝基苯在湍流状态下挥发的影响

研究了不同湍流条件下,十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)和聚氧乙烯失水山梨酸醇(Tween20)对萘和对氯硝基苯挥发的影响,为评价复合污染的水体中,表面活性剂对亨利系数(H)不同的有机物在湍流状态下挥发的影响提供理论依据.结果表明,在湍流状态下,萘和对氯硝基苯在表面活性剂溶液中的挥发符合一级动力学方程,拟合方程相关系数均大于0.99;表面活性剂的存在抑制有机物的挥发,扰动过程促进挥发,二者综合作用下以扰动的促进作用为主;如表面活性剂在150～2000mg/L的浓度范围,扰动速率分别39r/min和65r/min时,萘和对氯硝基苯的挥发速率Kv扰动均大于其在静态纯水中的挥发速率Kv静止.在相同的扰动条件下,表面活性剂对萘和对氯硝基苯抑制作用大小顺序为:CTMABTween20SDS.对于H大的化合物(萘),扰动过程的促进作用和表面活性剂的抑制作用,均大于H小的化合物(对氯硝基苯).     

阳-非离子混合表面活性剂对沉积物吸附硝基苯的影响

研究了非离子表面活性剂Triton X-100、阳离子表面活性剂氯化十六烷基吡啶(CPC)及其混合物在沉积物上的吸附行为,探讨了它们对沉积物吸附硝基苯的影响.结果表明,CPC和Triton X-100在沉积物上的吸附等温线均为非线性,吸附量随着平衡浓度的增加急剧增加,并迅速达到最大吸附量.低浓度CPC能明显增加Triton X-100在沉积物上的吸附,而高浓度的CPC则显著降低Triton X-100在沉积物上的吸附.Triton X-100略微降低CPC在沉积物上的吸附.在表面活性剂浓度较低的实际环境中,无论是阳离子或非离子表面活性剂,将主要被土壤或沉积物吸附并固定.硝基苯在沉积物上的吸附等温线为线性.CPC和Triton X-100促进沉积物对硝基苯的吸附,CPC-Triton X-100混合表面活性剂溶液能进一步增强沉积物对硝基苯的吸附.因此,阳离子和非离子混合表面活性剂可增强土壤或沉积物对有机污染物的吸附固定能力,也可以用来制备有机膨润土以提高其吸附处理废水的性能.     

尿素分解共沉淀法中反应时间对 ZnAl类水滑石结构和磷吸附性能的影响

采用尿素分解均匀共沉淀法合成了一系列反应时间不同的ZnAl类水滑石,考察了其结构特征及其对水中磷酸根的吸附性能.结果表明,随着反应时间由12 h增加至96 h,制得的ZnAl均具有典型的类水滑石层状结构,但其中的n(Zn)/n(Al)由2.06降至0.70,比表面积升至ZnAl-12的7.6倍.样品中Al比例升高引起的层板正电性增加以及样品比表面积的升高引起了ZnAl对水中磷酸根的吸附性能总体上随着其制备反应时间的增加逐渐增强,同时表明表面的物理化学吸附在磷酸根的去除过程中具有重要作用.当反应时间为24 h时,制备得到的ZnAl类水滑石由于其很高的可交换阴离子含量而具有最高的磷酸根吸附性能,其在25℃的饱和吸附量(以P计)约为34.1 mg.g-1.这说明离子交换也是一种十分重要的磷去除途径.此外,不同反应时间制得的类水滑石对磷酸根的吸附等温线表现为Langmuir型;测得的磷吸附动力学结果均符合准二级动力学方程.     

Effect of background electrolytes on the adsorption of nitroaromatic compounds onto bentonite

To further elucidate interaction of nitroaromatic compounds with mineral surface, the sorption of m-dinitrobenzene (m-DNB) and nitrobenzene to original bentonite in aqueous solution containing di erent electrolytes (i.e., KCl, NH4Cl, CaCl2 and Tetramethylammonium bromide (TMAB)) was studied. The sorption of m-DNB was greatly enhanced with the presence of KCl and NH4Cl, while little influence was observed with CaCl2 and TMAB, following the order of KCl > NH4Cl TMAB, CaCl2, or DI water. For nitrobenzene, sorption enhancement only occurred at high nitrobenzene concentrations in the presence of KCl, and the solute equilibrium concentration at inflexion point was lowered with increasing KCl concentration. These sorption enhancements were significantly promoted with the increase of electrolyte concentration. The salting-out e ect is insu cient to account for the sorption enhancement by original bentonite with increasing KCl or NH4Cl concentration. X-ray di raction patterns of bentonite suspensions indicated that the sorption enhancement of m-DNB was attributed to the intercalation of K+ or NH4 + into bentonite interlayer and then dehydration with m-DNB to form inner-sphere complexes, which caused previously expanded bentonite interlayers to collapse in aqueous suspension, thus further enhanced the interaction of phenyl with siloxane surface. In comparison, the sorption enhancement of NB is attributed to the formation of outer-sphere complexes with K+ at high solute-loadings (> 200–400 mg/kg). The sorption of m-DNB to initially modified TMA+-bentonite and K+-bentonite was almost the same as respective sorption to original bentonite in solution containing TMA+ and K+.     

水溶性有机碳对菲吸附系数测定的影响

以菲为代表性化合物,利用摇瓶吸附实验研究土壤水分配体系中溶解态有机碳(DOC)对有机碳归一化吸附系数测定结果的影响.研究结果表明,在吸附系数测定过程中土壤溶出的DOC会导致水相中菲的浓度显著增加,很大程度上改变了菲在土水两相中的分配平衡,从而导致吸附系数的测定误差.根据文献报道的菲与DOC相互作用常数(K_doc)以及实测体系中DOC浓度可以对实验数据进行校正,以获得更为可靠的结果,本文对线性吸附系数和Freundlich吸附系数分别进行了校正,得到有机碳归一化的吸附系数lgKoc为4.35 ,lgK_Foc为7.01.校正前后的lgK_oc与文献数据的对比从侧面反映出在水土体系的吸附研究中可能普遍包含因不同浓度DOC影响所造成的偏差,考虑这种影响对于准确比较不同研究得到的吸附参数具有重要意义.     

基于Landsat8影像估算新安江水库光合有效辐射漫射衰减系数

光合有效辐射(photosynthetically active radiation,PAR)是指可以被植物利用并进行光合作用的那部分太阳辐射,其进入湖水后受光学组分(悬浮颗粒、有色可溶性有机物和浮游植物)的吸收和散射作用发生衰减,对湖泊生物的密度和分布具有重要影响.本研究构建了基于Landsat 8影像数据的较为清洁的新安江水库PAR漫衰减系数的遥感估算模型,进而分析其时空分布特征及主要影响因素.结果表明,利用Landsat 8的第二、三和第八波段构建的多元回归模型能够得到较为准确的估算结果,模型决定系数为0.87.利用独立样本对构建的模型验证,预测值和实测值相对误差绝对值均值为9.16%,均方根误差为0.06 m~(-1),由此可见利用Landsat 8数据的3个波段,采用多元回归模型能够较好地估算较清洁水体的PAR漫射衰减系数.基于14景Landsat 8影像发现,新安江水库PAR漫射衰减系数季节差异性明显,秋季(9~11月)和夏季(6~8月)PAR漫射衰减系数较高,分别为(0.82±0.60)m~(-1)和(0.77±0.41)m~(-1),而冬季(12~次年2月)和春季(3~5月)PAR漫射衰减系数相对较低,分别为(0.56±0.50)m~(-1)和(0.40±0.45)m~(-1).新安江水库PAR漫射衰减系数空间差异性显著,全湖PAR漫射衰减系数变化范围为(0.002~13.86)m~(-1),均值为(0.64±0.49)m~(-1).漫射衰减系数的季节变化主要是由季节性降雨和浮游植物季节性生长引起,空间差异性主要由外源河流输入和部分水域采砂过程导致悬浮物浓度变化引起.     

基于半分析模型的太湖春季水体漫衰减系数Kd(490)估算及其遥感反演

漫衰减系数是水体重要的光学参数,是水生态系统的重要影响因素.利用2009年4月和2010年5月太湖实测数据,基于光学闭合原理,首先求解出490 nm处水体总的吸收系数[a(490)]和后向散射系数[bb(490)],进而研究了其与模拟的环境一号卫星多光谱数据不同波段遥感反射率之间的关系,在此基础上构建了太湖春季水体Kd(490)反演的半分析模型并将其应用到环境一号卫星影像上进行了太湖春季水体Kd(490)的遥感反演.结果表明,①基于光学闭合原理,可以较为准确地求解出a(490)和bb(490),a(490)实测值与求解值的平均相对误差为17.1%,bb(490)与模拟的环境一号卫星第四波段的遥感反射率具有很好的指数关系;②本研究所构建的模型具有较好的精度和稳定性,利用与卫星影像准同步的地面采样点对模型进行验证,得出模型反演的平均相对误差为21.6%,均方根误差为1.68 m-1;③太湖春季水体Kd(490)具有较强的空间差异性,太湖北部和东太湖大部分区域为Kd(490)的低值区,太湖西部和南部为Kd(490)的高值区,而太湖中部大部分区域介于两者之间.     

环丙沙星在潮土中的吸附特性

为了探明环丙沙星在潮土中的吸附特性,采用静态吸附试验,研究了环丙沙星在潮土中的吸附动力学、等温吸附特性以及pH值对其吸附过程的影响.结果表明,环丙沙星在潮土中的吸附过程可分为快速吸附和慢速平衡2个阶段.整个吸附过程符合二级反应动力学方程,吸附常数为1.138×10-3～2.849×10-2kg.(min.mg)-1.环丙沙星的吸附等温线能够较好地符合Freundlich方程和Langmuir方程,其中Freundlich方程的拟合效果更佳,吸附容量(lgKf)为2.725.研究发现,在pH值为4～9条件下,环丙沙星的吸附参数对数值lgKd呈随pH的增加先增加后降低的趋势,当pH值为5时,潮土对环丙沙星的吸附效果最好,lgKd为3.11,强酸性和碱性条件均不利于潮土对环丙沙星的吸附.由此推断阳离子吸附可能是潮土对环丙沙星吸附的重要机制之一.     

多环芳烃在岩溶地下河表层沉积物-水相的分配

利用实测老龙洞地下河水中和沉积物中多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的实际浓度,获取了溶解相-沉积物中PAHs的分配系数Kp值.研究了老龙洞地下河PAHs在水相和沉积物中的质量浓度变化及其在水相和沉积物间的分配.研究结果表明水相和沉积物中PAHs质量浓度分别为81.5~8 089 ng·L-1,平均值(1 439±2 248)ng·L-1和58.2~1 051 ng·g-1,平均值(367.9±342.6)ng·g-1;PAHs组成均以2~3环为主,但沉积物中明显富集高环PAHs.沉积物-水相Kp值分布在55.74~46 067 L·kg-1范围内,随PAHs环数的增加而增大.沉积物-水相中实测的有机碳分配系数(lg Koc)大部分高于预测值上限,PAHs强烈吸附在沉积物上.lg Koc与正辛醇-水分配系数(lg Kow)呈较好的线性自由能关系(R2=0.75),但其斜率小于1,推测地下河沉积物对PAHs化合物的吸收能力较差.     

桑沟湾表层沉积物性质及对磷的吸附特征

通过研究桑沟湾表层沉积物对磷的吸附动力学曲线和吸附等温线,并结合沉积物的表面电荷性质及磷的形态分析,考察了沉积物对磷的吸附性能和吸附机制.结果表明,桑沟湾表层沉积物对磷的吸附过程包括快吸附过程和慢吸附过程,可用快慢二段一级动力学方程描述,等温线符合Langmuir交叉式模型.夏季沉积物样品的最大吸附量高于春季样品,粒级较小的沉积物吸附能力较强.沉积物样品对磷的最大吸附量Qm在0.047 1~0.123 0 mg·g-1之间,吸附/解吸平衡磷浓度(EPC0)范围在0.059 6~0.192 7 mg·L-1,沉积物充当"磷源"的作用.不同站位表层沉积物中无机磷(IP)是磷在沉积物中的主要赋存形态,吸附后的沉积物样品中弱吸附态磷(Ex-P)、铁结合态磷(Fe-P)明显增加.吸附过程包括物理吸附和化学吸附,以物理吸附为主.     

生态沟渠底泥属性与磷吸附特性研究

对种植水生植物铜钱草、黑三棱的生态沟渠和有杂草生长的自然沟渠中0～5 cm和5～15 cm底泥属性及磷吸附特性进行比较研究.结果表明,铜钱草0～5 cm底泥中草酸提取态铁、铝和磷含量均高于自然杂草和黑三棱段底泥.Freudlich和Langmiur方程拟合吸附数据得出:试验底泥的吸附、解吸平衡时磷浓度(EPC0)在0.009～0.031 mg·L-1范围;铜钱草0～5 cm底泥的Kf和Smax值最大,分别为352.2 L.kg-1、562.7 mg·kg-1,表明该底泥样对磷的吸附能力最强.回归分析得出磷吸附参数与底泥属性有显著的相关性(P<0.05),主要受草酸提取态铁、黏粒含量、磷饱和度的影响.可见,水生植物对底泥属性及磷吸附能力都有影响,在生态沟渠中优选植物种植能降低面源污染中磷流失风险.     

小麦秸秆生物碳质吸附剂从水中吸附硝基苯的机理

在炭化温度为300℃下,以小麦秸秆为材料制备生物碳质吸附剂,采用批量平衡试验,研究了其对水中硝基苯的吸附特性,并从动力学及热力学角度探讨其吸附硝基苯的作用机理.结果表明,硝基苯在生物碳质上的吸附过程符合拉格朗日假二级动力学方程,反应活化能为12.2 kJ/mol;吸附行为可用Freundlich吸附等温方程描述,饱和吸附容量为91.58 mg/g.由吸附热力学方程计算得到的等量吸附焓变(ΔH)<0,吸附自由能变(ΔG)<0,吸附熵变(ΔS)>0,表明生物碳质对硝基苯的吸附为放热和熵减少的自发过程.      

Simultaneous elution of polycyclic aromatic hydrocarbons and heavy metals from contaminated soil by two amino acids derived from β-cyclodextrins

Two highly water-soluble amino acids, which derived from -CDs, i.e., glutamic acid- -cyclodextrin (GluCD) and ethylene-diamine- -cyclodextrin (EDCD), were synthesized and were examined for their e ect on solubilization of anthracene (ANT), complexation of cadmium (Cd2+), and elution removal of ANT and Cd2+ in soil. The results showed that GluCD and EDCD were powerful complexant for ANT and Cd2+. In the presence of 10 g/L GluCD and EDCD, the solubilization of ANT increased by 47.04 and 23.85 times compared to the control, respectively. GluCD resulted in approximately 90% complexation of Cd2+ while 70% complexation was observed for EDCD. Simultaneously, GluCD and EDCD could greatly enhance the elution removal of ANT and Cd2+ from soil. GluCD resulted in the highest elution e ciency of ANT and Cd2+.With the addition of 10 g/L GluCD, 53.5% of ANT and 85.6% of Cd2+ were eluted, respectively. The ANT had a negligible e ect on the Cd2+ removal due to di erent complexing sites of ANT and Cd2+, while Cd2+ enhanced the ANT removal under the addition of GluCD because Cd2+ neutralized the –COOH group of GluCD. Adversely, the removal of ANT was decreased with Cd2+ under the addition of EDCD, this was due to the fact that Cd2+ enhanced the polarity of EDCD molecule and inhibited the complexation between ANT and EDCD. The study suggested that GluCD could be preferred and be successfully applied to remediation of heavy metals or organic compounds in contaminated soil.