黄河上游沉积物对磷酸盐的吸附动力学研究

研究了黄河上游10个不同表层沉积物在黄河水体中对磷酸盐（P）的吸附动力学及其影响因素和吸附机理。结果表明：不同黄河沉积物对P的吸附能力各不相同,但吸附量随时间的变化具有相同的趋势,吸附速率均在前8 h内较快,以后逐渐趋缓,在48 h时基本达到吸附平衡。不同黄河沉积物对P的吸附量均随P初始质量浓度的增加而增大,随沉积物质量浓度增大而减小,且也受水体pH值的影响,在pH为6.0~9.0范围内吸附量比较大。不同沉积物在不同P起始质量浓度下对P的吸附动力学均符合Lagergren二级吸附动力学模型及Weber–Morris扩散方程,求得二级吸附速率常数和扩散速率常数分别在10.85~229.29 g.mg-1.h-1和0.7×10-3~5.2×10-3 mg.g-1？h-1/2）之间,吸附过程由P在沉积物内的扩散控制。     

湿地沉积物对铊、镉的吸附性能

为了研究广州大学城湾咀头湿地公园(D)和南沙湿地公园(N)表层沉积物对典型重金属铊(Tl)和镉(Cd)吸附性能的研究,采用静态批处理实验,探讨了pH、沉积物中有机质含量、反应时间、Tl(Ⅰ)和Cd(Ⅱ)的初始浓度、温度等因素对吸附的影响.结果表明,溶液初始浓度为10 mg·L~(-1),随溶液初始pH值的升高,沉积物对Tl(Ⅰ)和Cd(Ⅱ)的吸附量增大,在pH 3.0—9.0时,沉积物D和N对Tl(Ⅰ)均达到较大的吸附量,分别为159.5 mg·kg~(-1)和156.7 mg·kg~(-1);在pH值为2.0—6.0时,对Cd(Ⅱ)的吸附急剧增大,沉积物D的吸附量达到了220.1 mg·kg~(-1),沉积物N的值则达到247.8 mg·kg~(-1),当pH6.0时,吸附量呈下降趋势;沉积物中的有机质对Cd(Ⅱ)的吸附有显著影响,对Tl(Ⅰ)吸附影响程度小于Cd(Ⅱ).动力学实验显示,沉积物对Tl(Ⅰ)和Cd(Ⅱ)的吸附过程迅速,分别在4 h和1 h达到平衡;沉积物对Tl(Ⅰ)和Cd(Ⅱ)的吸附与准二级动力学拟合程度高(R20.99),由此可知该吸附过程为化学吸附.等温吸附实验表明,随Tl(Ⅰ)和Cd(Ⅱ)初始浓度增加,沉积物的吸附量也随之上升,当温度升高时,沉积物对Cd(Ⅱ)的吸附量增大,对Tl(Ⅰ)的吸附效果则相反;沉积物对Tl(Ⅰ)和Cd(Ⅱ)的吸附效果用Langmuir和Freundlich方程拟合均较好.     

黄河上中游水体沉积物对磷酸盐的吸附/释放行为

研究了黄河上中游8个沉积物磷酸盐的吸附/释放动力学,比较了不同沉积物吸附磷的差别,分析了沉积物磷形态对磷吸附特征的影响.结果表明,沉积物对磷酸盐的吸附与释放均主要在前8 h内完成,在前0.5 h内对磷的吸附和释放速率均最快,在24 h内吸附基本达到平衡;沉积物对磷的等温吸附曲线既符合线性方程和Freundlich模型,同时也较好地符合Langmuir模型.据Langmuir模型计算得出沉积物对磷的最大吸附容量为0.095～0.272 mg·g-1,且最大吸附容量与沉积物总磷、可交换态磷和有机质含量呈显著正相关;沉积物在相应的上覆水中对磷酸盐的吸附过程存在一个吸附/解吸平衡点,对应的吸附/解吸平衡质量浓度为0.009～0.031 mg·L-1,均大于相应上覆水体中磷浓度,说明沉积物有向上覆水释磷的趋势.     

美托洛尔在沉积物与活性污泥上的吸附行为

β-受体阻滞剂美托洛尔是最常用的临床治疗高血压药物,随生活污水进入污水处理系统后难以完全去除而影响生态环境,吸附是去除美托洛尔的有效方法之一.为评估美托洛尔在不同介质上的吸附行为,采用批平衡处理方法,分别探讨了吸附时间、初始浓度、溶液p H值、温度等条件下美托洛尔在污水处理厂活性污泥、珠江沉积物和湖泊沉积物上吸附行为.结果表明,3种吸附介质对美托洛尔的吸附过程均表现为先快速后缓慢的趋势,吸附平衡时间约为4 h且不受初始浓度的影响;酸性条件促进美托洛尔在介质上的吸附,离子强度的增大会抑制美托洛尔的吸附;美托洛尔在3种吸附介质上的动力学吸附过程符合伪二级动力学吸附模型,吸附常数为11.63—66.74 mg·(μg·min)~(-1).吸附过程包括物理吸附与化学吸附且以化学吸附为主,吸附反应比颗粒扩散、液膜扩散对吸附的影响更为显著,是反应的控制步骤.由于吸附介质的阳离子交换量和有机质含量的不同,3种吸附介质对美托洛尔的吸附等温线符合不同的拟合模型;热力学实验表明不同介质对美托洛尔吸附均为自发的放热反应.研究结果可为美托洛尔在天然环境中的去除技术和环境风险评价提供数据支撑.     

杭锦2#土复合吸附剂对磷的吸附动力学

通过静态试验考察杭锦2#土/聚合硫酸铝复合吸附剂对生活污水中磷酸根的吸附特性,研究吸附过程的动力学模型,并从动力学角度探讨其吸附机理.结果表明,在杭锦2#土/聚合硫酸铝复合吸附剂用量5g·L-1、吸附时间60 min、废水pH值6.0、温度25℃、磷初始质量浓度小于16.72 mg·L-1条件下,磷酸根的去除率在96％以上;复合吸附剂对磷酸根的吸附动力学特征符合假二级方程,吸附速率在前10 min为内扩散控制,后期由膜扩散和内扩散共同控制,且膜扩散占主导地位;磷酸根的初始浓度越高,吸附质粒子的表观内扩散系数和表观传质系数越小;使用不同再生次数的再生吸附剂(添加量为5g·L-1)处理16.72 mg·L-1含磷生活污水,随着再生次数的增加,吸附能力有所下降,但磷酸根的去除率均大于89％.     

短乳杆菌对Cr3+的吸附及动力学和热力学拟合

研究了Lactobacillus brevis对水溶液中Cr(Ⅲ)的吸附作用.考察了初始pH值、接触时间、初始Cr(Ⅲ)浓度、菌体浓度和温度对Cr(Ⅲ)吸附效果的影响.结果表明,在较低的pH、温度和初始Cr(Ⅲ)离子浓度条件下,菌株对Cr(Ⅲ)离子的吸附量较低.在试验条件下,溶液初始pH、温度和初始Cr(Ⅲ)离子浓度的升高,均能提高菌株对Cr(Ⅲ)离子的吸附量.在温度为40℃、pH 6和初始Cr(Ⅲ)离子浓度为200 mg·L~(-1)时,菌株吸附量最大.随菌体浓度升高,单位浓度菌体对Cr(Ⅲ)离子吸附量降低,但总吸附量增大,菌体浓度为6 g·L~(-1)吸附量最大.菌株对Cr(Ⅲ)离子吸附较快,接触时间为1 h就达到平衡.用Langmuir、Freundlich、Redlich-Peterson和Temkin吸附模型进行拟合,相关的回归系数表明,吸附过程拟合Langmuir吸附模型比Freundlich、Redlich-Peterson和Temkin吸附模型好.用Elovich、准一级、准二级动力学拟合,动力学试验数据与Lagergren准二级动力学方程的拟合度最佳.     

杭锦2~#土复合吸附剂对磷的吸附动力学

通过静态试验考察杭锦2#土/聚合硫酸铝复合吸附剂对生活污水中磷酸根的吸附特性,研究吸附过程的动力学模型,并从动力学角度探讨其吸附机理。结果表明,在杭锦2#土/聚合硫酸铝复合吸附剂用量5 g.L-1、吸附时间60 min、废水pH值6.0、温度25℃、磷初始质量浓度小于16.72 mg.L-1条件下,磷酸根的去除率在96%以上;复合吸附剂对磷酸根的吸附动力学特征符合假二级方程,吸附速率在前10 min为内扩散控制,后期由膜扩散和内扩散共同控制,且膜扩散占主导地位;磷酸根的初始浓度越高,吸附质粒子的表观内扩散系数和表观传质系数越小;使用不同再生次数的再生吸附剂（添加量为5 g.L-1）处理16.72 mg.L-1含磷生活污水,随着再生次数的增加,吸附能力有所下降,但磷酸根的去除率均大于89%。     

焙烧层状氢氧化镁铝对水溶液中亚硝酸盐的吸附脱除

通过静态吸附实验,研究了焙烧层状氢氧化镁铝(Mg-Al CLDH)对水溶液中NO2-的吸附脱除性能,并用粉末X射线衍射对Mg-Al CLDH吸附前后的结构进行了表征.结果表明,Mg-Al CLDH可有效脱除水溶液中的业硝酸盐(NO2-),对NO2-的脱除是通过"结构记忆"效应实现的,当NO-2初始浓度高达15mgN·l-1时,经0.10g Mg-Al CLDH处理后,溶液中残余浓度小于lmgN·l-1.在293-323 K温度范围内,NO2-在Mg-Al CLDH上的饱和吸附量为17.24-29.94 mgN·g-1,吸附量明显高于其它吸附剂;吸附量随温度的升高而增大,表现为吸热吸附;吸附过程符合Langmuir线性等温方程式.吸附速率随温度的升高而迅速增大,伪二级动力学方程可用来描述其吸附动力学过程;吸附Ea为109.94 kJ·mol-1,Mg-Al CLDH对NO2-的吸附主要是化学吸附,Mg-Al CLDH对NO2-的脱除率基本不受溶液初始pH值的影响,吸附量随离子强度的增大而减小,正交实验结果显示溶液初始浓度是影响吸附量的最主要因素.     

浓度效应对卡马西平在生物炭上的吸附动力学影响

为了解人工合成药物在生物炭上的吸附动力学特征及其浓度效应的影响,选择卡马西平(CBZ)为目标污染物。探讨不同初始质量浓度(2、4、25、50 mg·L~(-1))在不同裂解温度(200、300、500℃)下制备的生物炭上的吸附动力学特征。结果表明,双室一级动力学模型可以精确地描述CBZ在生物炭上的吸附动力学特征。CBZ的快室吸附对总体吸附的贡献随初始浓度的增大而减小,而慢室吸附贡献则增大。π-π作用可能对CBZ的吸附贡献较大。孔隙填充可以描述慢室吸附过程,可能是吸附速率的控制环节。     

TiO2对毒死蜱在土壤表面光降解的催化作用

以太阳光为光源研究了TiO2用量、毒死蜱初始浓度、土壤厚度对毒死蜱在土壤中的光解行为的影响.结果表明:毒死蜱的光解符合准一级动力学方程,且随添加TiO2用量从0 mg·kg-1增加到200 mg·kg-1,毒死蜱的一级光解动力学常数也增大,其中最快的降解速率是最慢的1.51倍.在含有TiO2的土壤中,添加浓度相对较低的情况下,毒死蜱的降解较快;毒死蜱在不同厚度土壤中的光解速率不同,土壤厚度较大的情况下.毒死蜱的半衰期也比较大.     

黄河上中游表层沉积物磷的赋存形态特征

利用淡水沉积物中磷形态的标准测试程序（SMT）,研究了黄河上中游10个沉积物样品中磷的赋存形态变化规律和分布特征,并分析了沉积物中磷的来源和释放潜力。研究结果表明,黄河上中游沉积物中总磷（OP）的含量为82.0～113.5mg·kg-1,无机磷（IP）的含量范围在45.3～76.6mg·kg-1,有机磷（OP）的含量范围在27.6～56.6mg·kg-1。其中主要以无机磷的形式存在,而无机磷中以钙结合态磷为主。线性回归分析结果表明,NaOH-P的含量与活性态Fe、Al含量总和有一定的线性关系。黄河沉积物向上覆水体释放磷的潜力不大。     

黄河沉积物对磷的吸附行为

研究了黄河流域9个沉积物对磷的吸附行为,用修改后的Langmuir等温吸附模型对吸附实验数据进行了拟合,得到最大吸附容量PAC、Langmuir吸附平衡常数k.利用所得拟合参数通过公式计算方法得到EPC_0,以此判断沉积物是磷"源"还是磷"汇",分析了沉积物组成及其理化性质与磷吸附特征的关系.结果表明,各沉积物的吸附,解吸平衡磷浓度EPC_0范围在0.0031～0.109 3 mg/L,,其值也较低,与可解吸的内源磷含量正相关,与地理位置没有表现出相关性.在本研究条件下,在壶口张家湾断面,沉积物对磷表现为"汇";而其他沉积物对磷表现为"源",但释放量和吸附量不大.黄河沉积物对磷的最大吸附容量PAC的范围为0.073～0.454 mg/L,吸附能力较弱,沉积物的最大吸附容量与沉积物的有机质有较好的正相关关系.此外,沉积物对磷的吸附存在明显的固体浓度C_S效应,吸附滞后角随着C_S的增加而增大,随着同体浓度的增加,沉积物对P的吸附量逐渐降低,但EPCC_0值却增大,体现了颗粒物在磷循环中的两性作用.     

黄河中下游表层沉积物磷的赋存形态特征

利用淡水沉积物中磷形态的标准测试程序（SMT）,研究了黄河中下游10个沉积物样品中磷的赋存形态变化规律和分布特征,并分析了沉积物中磷的来源和释放潜力。研究结果表明,黄河中下游沉积物中总磷（TP）的含量为85.0~128.2 mg.kg-1,无机磷（IP）的含量范围在52.4~80.0 mg.kg-1,有机磷（OP）的含量范围在28.4~48.2 mg.kg-1。其中主要以无机磷的形式存在,而无机磷中以钙结合态磷为主。线性回归分析结果表明,NaOH-P的含量与活性态Fe、Al含量总和有一定的线性关系。黄河沉积物向上覆水体释放磷的潜力不大。     

不同来源太湖沉积物粒径分布及其对Cu的吸附特征

以不同来源的太湖沉积物为研究对象,利用Mastersizer 2000型激光粒度分析仪测定沉积物的粒度组成,利用筛析法和吸管法对不同来源沉积物进行分级,测定不同粒径沉积物中Cu含量及不同粒径沉积物对Cu2＋的饱和吸附量,研究沉积物对水溶液中Cu（Ⅱ）的吸附特性,从粒径分级和动力学角度探讨了太湖沉积物对Cu的吸附机理。结果表明：太湖沉积物粒径范围在0.002-0.1 mm,其颗粒组成以粉砂级与粘粒级为主,养殖区沉积物小粒径比例较高,小于0.05 mm粒径沉积物的比例为82.45%;吸附实验研究表明,粒径小于0.005 mm和0.005-0.01 mm沉积物中Cu含量较高,且此粒径沉积物对Cu（Ⅱ）的吸附量最大;吸附动力学研究表明,沉积物的吸附过程分为快反应和慢反应两个阶段,且吸附过程以表面吸附为主,伪二级动力学方程对动力学曲线拟合较好,其R2值达0.999以上。吸附热力学的研究结果表明：Freundlich方程比较适合描述沉积物对Cu2＋的吸附等温线,其R2大于0.99,对照区、养殖区和生活污水区沉积物对Cu（Ⅱ）的最大吸附量分别为229.20,249.98,261.20 mg.kg-1,方程式中的强度因子1/n不适合描述沉积物与重金属离子的结合能力。     

水生植物种植场磷素分布特征与植物吸收

研究了水生植物种植场水体、沉积物及植物的磷含量及分布特征,结果表明进水的P浓度高于V类水标准,水生植物种植区内的由于受到沉淀、吸附及植物吸收的影响,水体P浓度远低于进水,水体不同形态P与TP之间呈现良好的相关关系;沉积物的TP质量分数在335～672 mg.kg-1之间,表层沉积物P质量分数是影响底层沉积物P质量分数的主要因素之一,沉积物中的TP和IP、OP之间同样存在相关性;水生植物对P均具有较好的吸收富集能力,不同水生植物的迁移系数均在0.5以上,平均为0.82,其中的黄花蔺（Limnocharis flava）与欧慈菇（Sagittaria sagittifolia）显示对P的良好吸收和迁移能力。基于本次调查的水生植物P质量分数统计分析表明,95%的水生植物地上部P质量分数正常值范围在1 415～4 947mg.kg-1之间,而地下部的P质量分数正常值范围在2 178～5 702 mg.kg-1之间。     

改性柚子皮吸附剂对模拟废水中pb2+的吸附性能

以废柚子皮为原料,经ZnCl2浸泡-加热的化学改性手段制备改性柚子皮生物吸附剂,并通过模拟试验研究该吸附剂对废水中pb2+的去除.考察了模拟废水的pH、吸附时间、吸附剂用量和pb2+初始浓度、温度等因素对柚子皮吸附剂去除pb2+的影响,并研究柚子皮吸附剂对pb2+的吸附动力学及吸附特征.结果表明,模拟废水的pH、吸附时间、吸附剂用量和pb2+初始浓度、温度等因素对柚子皮吸附剂吸附废水中pb2+均有显著影响.适宜的吸附条件为pH5.3～6.5,吸附时间1.5h,吸附剂用量10g· L-1,pb2初始质量浓度100 mg·L-1,温度30℃.在该条件下,废水中pb2+去除率在90％以上.柚子皮吸附剂对废水中pb2+的吸附符合动力学二级反应方程,等温吸附规律可用Langmuir、Freundlich和Temkin模型进行较好的描述.     

互花米草入侵盐沼湿地CH4和N2O排放日变化特征研究

甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）是导致全球气候变暖的2种重要温室气体,探索其源汇及地域排放特征一直是全球变化研究领域的核心内容。CH4和N2O通量的日变化研究是正确估算大时间尺度下CH4和N2O排放量的基础。利用静态箱法原位观测了江苏沿海芦苇（Phragmites australis）、盐蒿（Suada salsa）、光滩、水面以及互花米草（Spartina alterniflora）入侵湿地CH4和N2O排放的日变化特征。结果表明,1）互花米草湿地地上部生物量为1.70 kg·m^-2,土壤有机碳质量分数为13.55 g·kg^-1;分别是芦苇和盐蒿湿地的2.50-3.43和2.15-4.15倍。2）互花米草和芦苇湿地土壤10 cm处氧化还原电位（Eh）有明显日变化,最低值出现在3：00,最高值出现在12：00;光滩和盐蒿湿地没有明显的日变化。3）互花米草湿地 CH4日平均排放通量为0.52 mg·m^-2·h^-1,是其他湿地的2.12-6.40倍;N2O日平均通量为-3.24μg·m^-2·h^-1,显著低于盐蒿湿地、光滩和水面（P＜0.05）。互花米草和芦苇湿地CH4排放通量最高值（0.73 mg·m^-2·h^-1和0.30 mg·m^-2·h^-1）出现在15：00,最低值（0.37 mg·m^-2·h^-1和0.17 mg·m^-2·h^-1）出现在3：00,均与土壤孔隙水中CH4浓度呈显著负相关（P＜0.05）。互花米草湿地CH4排放通量与10 cm土温、Eh和生态系统CO2净交换量（NEE）显著正相关（P＜0.05）。互花米草和芦苇湿地N2O通量9：00-18：00为负值,21：00—6：00为正值,均与NEE呈显著负相关（P＜0.05）。盐蒿湿地、光滩和水面CH4和N2O排放通量没有明显日变化特征。互花米草入侵提高了沿海湿地CH4排放,但降低了N2O排放,植物对CH4传输作用以及向根际传输O2和易分解有机物是导致互花米草和芦苇湿地CH4和N2O排放表现出日变化特征的原因。     

改性柚子皮吸附剂对模拟废水中Pb^2＋的吸附性能

以废柚子皮为原料,经ZnCl2浸泡一加热的化学改性手段制备改性柚子皮生物吸附剂,并通过模拟试验研究该吸附剂对废水中Pb^2＋的去除。考察了模拟废水的pH、吸附时间、吸附剂用量和Pb^2＋初始浓度、温度等因素对柚子皮吸附剂去除Pb^2＋的影响,并研究柚子皮吸附剂对Pb^2＋的吸附动力学及吸附特征。结果表明,模拟废水的pH、吸附时间、吸附剂用量和Pb^2＋初始浓度、温度等因素对柚子皮吸附剂吸附废水中Pb^2＋均有显著影响。适宜的吸附条件为pH5．3-6．5,吸附时间1．5h,吸附剂用量10g·L^-1,Pb^2＋初始质量浓度100mg·L^-1,温度30℃。在该条件下,废水中Pb^2＋去除率在90％以上。柚子皮吸附剂对废水中Pb^2＋的吸附符合动力学二级反应方程,等温吸附规律可用Langmuir、Freundlich和Temkin模型进行较好的描述。