烟曲霉菌丝球吸附富里酸的性能及相互作用

采用投加烟曲霉菌丝球方法去除水中的富里酸,研究了pH值、吸附时间、不同富里酸初始浓度、温度、以及菌丝球的投加量对烟曲霉菌丝球吸附富里酸的影响,并利用傅里叶红外光谱技术(FTIR)分析了烟曲霉菌丝球与富里酸的吸附官能团的相互作用。结果表明:烟曲霉菌丝球对富里酸有较好的吸附效果,在最佳pH 4时对富里酸的吸附量为9.49 mg/g;吸附时间10 min时,存在吸附量突降现象,45 min时对富里酸的吸附量最大,随后稍降低至不变。随着富里酸初始浓度的增大,烟曲霉菌丝球对富里酸的吸附量也随着增大。但随着烟曲霉菌丝球的投加量的增大,对富里酸的吸附量逐渐减少。吸附过程中,烟曲霉中的氨基与富里酸分子中的羧基发生了一定的化学作用,同时与羟基等基团形成氢键,为吸热过程。     

土壤及土壤矿物对类胡敏酸的吸附解吸及其影响因素研究

应用平衡吸附法,研究了不同pH值、离子强度、类胡敏酸浓度和接触时间条件下,黑土、白浆土及蒙脱石对类胡敏酸(HLA)的吸附作用.结果表明:随着HLA浓度的增加,土壤及蒙脱石对HLA的吸附量增加.黑土、白浆土及蒙脱石对HLA的吸附等温线均为L型,其吸附不可逆性表现为白浆土＞蒙脱石＞黑土.通过Langmiur方程计算,蒙脱石、白浆土对HLA达到吸附平衡时的最大吸附量分别为764.7、790.3 mg·g-1,而黑土为35.27 mg·g-1.Freundlich方程可以很好地描述白浆土、蒙脱石对HLA的吸附和解吸等温线,而Temkin方程可以很好地描述黑土对HLA的吸附和解吸等温线.同时,3种材料的吸附自由能△G°＜0,吸附热Qm ＞0,表明其对HLA的吸附是自发的、放热的过程.随着pH的升高,黑土、白浆土及蒙脱石对HLA的吸附量减少;随离子强度的增加,黑土、白浆土及蒙脱石对HLA的吸附量增大.黑土、白浆土及蒙脱石对HLA的吸附动力学过程划分为快反应和慢反应阶段,其中,蒙脱石、白浆土对HLA的吸附动力学过程用一级动力学方程拟合的效果最好,而对黑土而言,用Elovich方程描述更合适.     

pH值和离子对诺氟沙星在胡敏酸上吸附特征的影响

根据OECD Guideline 106批平衡实验,研究了pH值、Ca2+浓度和离子类型对诺氟沙星在胡敏酸上吸附特征的影响.结果表明,吸附系数(Kd)随着pH值的增大有先增加后减小的趋势,在pH 4.0和pH 6.0时吸附系数较大.红外光谱表明,pH 3.0有利于诺氟沙星和胡敏酸形成氢键; pH6.0和7.0时胡敏酸的羧基可能与诺氟沙星的氨基形成了肽键.诺氟沙星在胡敏酸上的吸附量和Kd值随着溶液中Ca2+离子浓度的增加而逐渐减小,表明两者之间存在阳离子吸附和竞争吸附.不同类型的阳离子和阴离子的加入都能导致诺氟沙星在胡敏酸的吸附特性存在差异.阳离子的影响趋势主要为价态的影响,即价态越高,在胡敏酸表面吸附位点的吸附能力就越强,对诺氟沙星吸附阻碍作用越显著,表现在诺氟沙星的最大吸附量(Qm)为:M+ (Na+、K+、NH4+) >M2+ (Mg2+、Ca2+、Zn2+);其次受阳离子的离子半径和水解作用的影响.而只有能水解的阴离子才能对诺氟沙星在胡敏酸上的吸附产生明显的阻碍作用.     

镉铅在粘土上的吸附及受腐殖酸的影响

试验研究了镉和铅2种重金属在蒙脱土和高岭土上的吸附,以及外加腐殖酸的3种组分（富里酸、棕色胡敏酸和灰色胡敏酸）的影响。镉铅在粘土上的吸附随着介质pH的升高而增加。在pH4-8范围内的任意pH点,镉在高岭土上的吸附量因富里酸而降低,因2种胡敏酸而升高;当pH值高于6时,吸附量急剧增加。外加富里酸使得铅在粘土上的吸附在pH＞6时意外出现随着介质pH而降低的趋势。     

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.     

HPO42-和H2PO4-对蒙脱石-胡敏酸胶体凝聚的影响

为探究HPO₄^2-和H₂PO₄^-界面行为对土壤胶体凝聚的影响,以蒙脱石和胡敏酸胶体为研究对象,采用动态光散射技术比较研究HPO₄^2-和H₂PO₄^-引发胶体颗粒凝聚过程的差异.结果表明,随着电解质离子强度的升高,HPO₄^2-和H₂PO₄^-体系蒙脱石-胡敏酸混合悬液从慢速凝聚（线性增长）转化为快速凝聚（幂函数增长）,但胶体凝聚过程对H₂PO₄^-体系离子强度的变化更敏感.HPO₄^2-和H₂PO₄^-作用下凝聚体有效粒径增长、总体平均凝聚速率（TAA）、临界聚沉离子强度（CCIS）和活化能均存在明显差异;其中,与HPO₄^2-相比,H₂PO₄^-体系中拥有更高的TAA、更低的CCIS和活化能,说明H₂PO₄^-离子引发蒙脱石-胡敏酸混合胶体凝聚的作用更强,HPO₄^2-体系中CCIS是H₂PO₄^-中的2.43倍.HPO₄^2-和H₂PO₄^-体系中离子特异性效应的差异（活化能差值）随离子强度的降低而增大,主要由强电场中离子非经典极化作用引发.胡敏酸的添加明显增加了HPO₄^2-体系中胶体的CCIS和活化能,而对H₂PO₄^-体系未产生明显影响;HPO₄^2-和H₂PO₄^-离子特异性效应的强弱在不同比例蒙脱石/胡敏酸体系中表现为96%蒙脱石+4%胡敏酸 >> 99%蒙脱石+1%胡敏酸 > 100%蒙脱石.以上结果表明HPO₄^2-和H₂PO₄^-对蒙脱石-胡敏酸混合胶体的凝聚存在强烈的离子特异性效应,胶体表面附近电场强度直接影响该效应的强弱.     

富里酸在土壤环境中的吸附研究

富里酸在土壤中的吸附影响着土壤肥力和土壤环境,本文比较了不同pH、离子强度下,富里酸对土壤环境吸附性能的影响,探究了高岭土对富里酸的吸附条件.结果表明吸附在高岭土上的富里酸可以改变高岭土的结构,与高岭土空白样相比,复合体的结构更加分散.高岭土的不同组分对富里酸的吸附容量不同,对富里酸不同官能团的亲和性也存在明显差异.富里酸在高岭土上的吸附及有机污染物在土壤环境中的吸附作用,与烷基、芳香基团呈正相关.     

咪唑类离子液体在蒙脱石上的吸附行为与机理

研究了钠型蒙脱石对系列咪唑类离子液体(IBILs,烷基链不同,阴离子类型不同)的吸附行为,并通过X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)及扫描电镜(SEM)等对吸附行为进行了表征.讨论了pH值、离子浓度等对吸附的影响.结果表明,离子液体主要通过静电阳离子交换及烷基疏水作用吸附于蒙脱石之上.阴离子结构变化对吸附影响不大;而烷基链越长,离子液体的吸附量越大,EmimBF_4(1-乙基-3-甲基四氟硼酸盐),BmimBF_4(1-丁基-3-甲基四氟硼酸盐),HmimBF_4(1-己基-3-甲基四氟硼酸盐),OmimBF_4(1-辛基-3-甲基四氟硼酸盐)对应的平衡吸附量分别为33.94,40.48,44.40,53.29mmol/100g.离子液体进入蒙脱石层间后,层间距随着烷基链的增加从12.77A增大至14.41A.降低离子强度或提升pH值都会增强离子液体在蒙脱石上的吸附能力.     

富里酸-膨润土复合体对氟的吸附特性

采用共沉淀法制备了富里酸-膨润土复合体(FA-BENT),研究了FA-BENT的基本性质及其在不同环境条件下对氟的吸附特性.XRD分析显示,FA-BENT中蒙脱石的(001)面衍射峰强度有所减弱,但其层间距没有明显变化,表明FA-BENT中富里酸主要包被在膨润土外表面.FTIR结果表明,FA-BENT膨润土的矿物组分主要与富里酸表面C=O、—OH等官能团结合,配位体交换、表面络合作用是其主要作用机制.低p H范围内,升高反应体系的初始p H有利于FA-BENT对氟的吸附;当初始p H上升至4.50以后,吸附量随p H升高而降低;FA-BENT对氟的吸附也受离子强度的影响,其主要原因可能是"极性"效应;FA-BENT对氟的动力学吸附过程遵循拟二级动力学机制,受化学过程控制(R~2=0.999 2);与Freundlich模型相比,Langmuir模型对氟在FA-BENT上的吸附数据具有较高的拟合优度(R~20.994 9).热力学参数表明,FA-BENT对氟的吸附属于熵驱动的自发吸热反应过程[ΔH为32.57 k J·mol~(-1),ΔS为112.31 J·(mol·K)~(-1),ΔG为-0.65~-1.76 k J·mol~(-1)].     

多环芳烃（PAHs）在不同腐殖酸组分中的赋存特征和氧化降解效果研究

选取腐殖酸重要组分胡敏酸、富里酸、胡敏素为研究对象,研究了不同老化时间下多环芳烃(PAHs)在腐殖酸各组分中的赋存特征.同时,探究了过硫酸钠、高锰酸钾、芬顿试剂、过氧化氢4种氧化剂氧化PAHs过程中污染物在腐殖酸和上清液中的分布情况,确定胡敏酸、富里酸、胡敏素中PAHs的降解效率.实验结果表明,PAHs在胡敏素中存在吸附滞后现象,老化前期胡敏素对PAHs的吸附速率慢、吸附量少,但老化后期出现吸附量的反超,因此,胡敏素、胡敏酸和富里酸中PAHs的最终吸附量并没有明显差异.高环PAHs在3种腐殖酸组分中的吸附速率和最终吸附量远小于低、中环PAHs.过硫酸钠和高锰酸钾能够较好地去除胡敏酸、富里酸、胡敏素中的大部分PAHs,去除率均在95%左右,芬顿试剂对胡敏酸、富里酸和胡敏素中总PAHs的去除效果差别不大,去除率均在79.36%~88.05%之间;过氧化氢对胡敏酸和胡敏素中PAHs的去除率分别为82.82%和61.77%,而对富里酸中PAHs的去除效果最差,去除率仅为43.96%.过硫酸钠和高锰酸钾是氧化PAHs类有机污染土壤的最佳氧化剂,能够有效提高不同组分腐殖酸中PAHs的去除率.     

腐殖酸对针铁矿吸附磷的影响机理

通过添加HA(Humic acid,腐殖酸),研究不同环境条件下HA对针铁矿吸附磷的影响. 结果显示,加入HA能显著降低磷吸附量,pH为4.5时分别加入100和40 mg/L HA,磷的最大吸附量分别降低了26.6%和25.6%;pH为7.0时分别加入100和40 mg/L HA,磷的最大吸附量分别降低了26.8%和23.1%. 不同添加顺序试验结果表明:针铁矿对磷的吸附量大小顺序为后添加HA>同时添加HA和磷>先添加HA;无论是否添加HA,针铁矿对磷的吸附量都随着pH的升高而降低,相应的吸附等温线也都符合Langmuir吸附等温方程;总有机碳和红外光谱特征表明,HA和磷在针铁矿表面吸附点位形成竞争吸附,并且针铁矿表面的羟基在吸附磷和HA的过程中起到了一定的作用.      

DOM不同相对分子质量组分在无机矿物上的吸附及其对卡马西平吸附的影响实验

为探究溶解性有机质(DOM)不同相对分子质量组分在矿物质上的吸附特征及其与药物和个人护理品(PPCPs)类污染物的结合作用对两者吸附过程的影响,以卡马西平作为目标污染物,用商用腐殖酸制备DOM,以石英砂代表无机矿物,开展吸附实验,并采用透析实验和红外光谱表征等手段,探讨了不同相对分子质量腐殖酸(HA)的结构特征及其与卡马西平(CBZ)的结合作用对HA或CBZ在固相介质上吸附作用的差异及产生机制.结果表明,大分子量HA有更多的羟基、芳香烃和脂肪烃,以疏水物质为主;而小分子量HA有更多的醇和羧基,以亲水物质为主.HA与CBZ的结合主要通过CBZ的氨基与小分子量HA中极性官能团的结合,以及CBZ疏水基团与大分子量HA中脂肪族与芳香族的疏水作用.CBZ与HA之间的相互作用对腐殖酸或卡马西平的吸附产生明显差异.当CBZ不存在时,石英砂主要通过疏水作用结合HA中疏水性大分子或与HA的羟基、羧基等发生交换配位反应,且石英砂更倾向于吸附HA中的脂肪性及疏水性大分子组分.当CBZ存在时,石英砂转而吸附HA中的小分子量部分,且HA在石英砂上的最大吸附量减小.当HA不存在时,CBZ可通过疏水作用,范德华力和极性相互作用使其在石英砂上有一定量的吸附.加入HA后,石英砂吸附增加的CBZ归因于部分HA分子与CBZ结合后共吸附或累积吸附于石英砂上.     

汞在腐殖酸影响下对浮游植物的毒性及其富集的研究

本实验研究受汞严重污染的蓟运河水体中,腐殖酸对汞抑制浮游植物生长及光合作用的影响、对汞富集的影响及不同组分腐殖酸影响的差异。实验证明,腐殖酸能降低汞对莱因衣藻(Chlamydomonas reinhardi)、斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)及布朗纤维藻(Ankistrodesmus braunii)生长的抑制。黄腐酸(FA)、棕腐酸(HA)及其混合液(FA/HA)的作用无显著差异。但在高汞浓度下(1ppm),HA及FA/HA的效果大于FA;FA及HA可降低汞对斜生栅藻光合作用的抑制,并能使光合较早得到恢复、腐殖酸能减少斜生栅藻对汞的富集。     

汞在腐殖酸上的吸附与解吸特征

采用间歇法研究了汞在腐殖酸两组分（富里酸FA、胡敏酸HA）上的吸附－解吸量和动力学特征以及介质pH的影响，结果表明,腐殖酸对汞的吸附容量以FA＞HA，吸附强度以HA＞FA，从而使得解吸量以FA－Hg＞HA－Hg，腐殖酸与汞的吸附和解吸动力学，用Evolich方程描述最佳，且FA对汞的吸附速率和解吸速率都高于HA，在pH15．5以下，介质pH的升高利于腐殖酸更快地吸附更大量的汞，咀更难以解吸。     

堆肥腐熟前后胡敏酸与富里酸的还原容量比较

采集腐熟前后的堆肥样品并提取和纯化出腐殖质(胡敏酸:HA;富里酸:FA),分别以柠檬酸铁(FeCit)和Fe(NO3)3作电子受体,测定了HA和FA的还原容量(RC).结果表明:以FeCit作为电子受体时,与未腐熟堆肥样品相比,腐熟后筛分样品HA的RC值增大,从22.85mmol e-/molC增大到26.84mmol e-/molC,而其对应FA的RC值减少,由37.67mmol e-/molC降低为33.68mmol e-/molC;对于两种不同形态的电子受体,以 FeCit为电子受体测定得到的RC值高于以Fe(NO3)3为电子受体测定得到的RC值;相对于本底还原容量,HA和FA经微生物还原后其RC值降低,降低幅度与微生物种类有关.结合紫外-可见光谱和三维荧光光谱分析发现,堆肥HA和FA的还原能力与其中类富里酸物质含量和醌基浓度成正相关,而与其本身的芳化度和分子量呈负相关.     

Interaction of humic substances and hematite: FTIR study

IntroductionInteractionsofhumicsubstances(HSs)andironoxidesareofgreatsignificanceinmanygeochemicalprocesses.ItisclearthatadsorptionofHSstothesurfaceofironoxidescangreatlyinfluencethepropertiesofsuchsurfaces,thuspotentialaffectthefate,behavior,transportandtransformationofenvironmentalpollutants(Mcknight,1992).Ononehand,whenadsorbedtosurfacesofironoxides,HSsmaybindandhenceimmobilizetracemetals,radionucilides,andnonionicorganicpollutants,andtheyalsoalteroxidesurfacechargepropertiesandflocculat…     

Experimental and molecular dynamic simulation study of perfluorooctane sulfonate adsorption on soil and sediment components

Soil and sediment play a crucial role in the fate and transport of perfluorooctane sulfonate(PFOS) in the environment. However, the molecular mechanisms of major soil/sediment components on PFOS adsorption remain unclear. This study experimentally isolated three major components in soil/sediment: humin/kerogen, humic/fulvic acid(HA/FA), and inorganic component after removing organics, and explored their contributions to PFOS adsorption using batch adsorption experiments and molecular dynamic simulations. The results suggest that the humin/kerogen component dominated the PFOS adsorption due to its aliphatic features where hydrophobic effect and phase transfer are the primary adsorption mechanism.Compared with the humin/kerogen, the HA/FA component contributed less to the PFOS adsorption because of its hydrophilic and polar characteristics. The electrostatic repulsion between the polar groups of HA/FA and PFOS anions was attributable to the reduced PFOS adsorption. When the soil organic matter was extracted, the inorganic component also plays a non-negligible role because PFOS molecules might form surface complexes on SiO 2surface.The findings obtained in this study illustrate the contribution of organic matters in soils and sediments to PFOS adsorption and provided new perspective to understanding the adsorption process of PFOS on micro-interface in the environment.     

腐殖酸作用下酸性多孔介质中纳米TiO2的迁移与滞留机制

探讨了富里酸（FA）和胡敏酸（HA）存在条件下饱和石英砂填充柱中纳米二氧化钛（nTiO₂）的迁移和滞留机制.结果表明,pH 4.0条件下,不存在FA和HA时,nTiO₂不发生迁移;FA和HA吸附到nTiO₂表面,改变nTiO₂电动性质,促进其在饱和多孔介质柱中迁移.随着FA和HA浓度由1mg/L升高至10mg/L,nTiO₂的流出率（填充柱流出液与进液中nTiO₂总量的比值）分别由0.01和0.88升高至0.91和0.94;相同条件下,HA在nTiO₂表面的吸附量比FA大,对nTiO₂迁移性的促进作用也更大.离子抑制nTiO₂的迁移,且CaCl₂影响大于NaCl.相同NaCl浓度,与FA相比,HA作用下nTiO₂的迁移性更强,并且7%~56%的nTiO₂沉降在第二极小势能区,高于FA作用下的4%~17%,更易被重新释放.nTiO₂与石英砂之间的高势垒促进nTiO₂的迁移,而低势垒、第二最小势能、阻塞作用、扩散和重力沉降是nTiO₂滞留的主要原因.     

Experimental and molecular dynamic simulation study of perfluorooctane sulfonate adsorption on soil and sediment components

Soil and sediment play a crucial role in the fate and transport of perfluorooctane sulfonate (PFOS) in the environment. However, the molecular mechanisms of major soil/sediment components on PFOS adsorption remain unclear. This study experimentally isolated three major components in soil/sediment: humin/kerogen, humic/fulvic acid (HA/FA), and inorganic component after removing organics, and explored their contributions to PFOS adsorption using batch adsorption experiments and molecular dynamic simulations. The results suggest that the humin/kerogen component dominated the PFOS adsorption due to its aliphatic featureswhere hydrophobic effect and phase transfer are the primary adsorptionmechanism. Compared with the humin/kerogen, the HA/FA component contributed less to the PFOS adsorption because of its hydrophilic and polar characteristics. The electrostatic repulsion between the polar groups of HA/FA and PFOS anions was attributable to the reduced PFOS adsorption.When the soil organicmatterwas extracted, the inorganic component also plays a non-negligible role because PFOS molecules might form surface complexes on SiO₂ surface. The findings obtained in this study illustrate the contribution of organic matters in soils and sediments to PFOS adsorption and provided newperspective to understanding the adsorption process of PFOS on micro-interface in the environment.     

DOM结构特征及其对17β-雌二醇光降解的影响

参照国际腐殖酸协会(IHSS)推荐的方法从滇池底泥提取出胡敏酸(HA)和富里酸(FA),以Sigma Aldrich胡敏酸(SAHA)为参照,利用元素分析、13C核磁共振和紫外-可见光谱对HA和FA的来源和结构进行了表征,并探讨了3种溶解性有机质(DOM)对17β-雌二醇(E2)光降解的影响.结果表明:HA、FA和SAHA具有相似的元素组成,3种腐殖酸的(N+O)/C值分别为0.50、0.82和0.55,与核磁共振13C谱分析的极性指数(0.32、0.42和0.33)一致.HA和FA来自于内源,具有较高的N含量和较多的缔合芳香结构,而SAHA是外源性有机质,具有更高的芳香度.低浓度的3种腐殖酸均能促进E2发生服从准一级动力学规律的光化学降解过程.E2在纯水中光降解速率为0.0071h-1,而在5mgC/L的HA、FA和SAHA作用下,E2光降解速率分别为0.0597、0.1178和0.2048h-1.3种腐殖酸促进E2光降解能力的差异主要是由含氧能团和芳香结构含量差异所致.活性氧分子探针鉴定显示HO?是腐殖酸体系受光照后产生的一种重要活性氧,其氧化降解E2的量占到了E2降解总量的70%左右.与低浓度腐殖酸相比,高浓度的3种腐殖酸均会对E2光降解产生抑制作用.