老冲积黄壤各粒径组分对镉与硒竞争吸附特性的研究

为了研究区域土壤中硒的环境改良及镉-硒复合污染的治理效果,采用批量吸附法进行了黄壤原土和去除土壤组分(有机质、游离氧化铁)原土的各粒径微团聚体,以及Cd2+-SeO_3~(2-)共存下黄壤原土及去除组分(有机质、游离氧化铁)原土吸附SeO_3~(2-)的热力学试验。结果表明:1)黄壤原土及各粒径的微团聚与黄壤去除各组分(有机质、游离氧化铁)原土及各粒径微团聚体的SeO_3~(2-)吸附量具有相同的分布趋势,吸附量从大到小依次为0.002 mm、0.002~0.053 mm、原土、0.25~2 mm、0.053~0.25 mm,土壤在去除有机质、游离氧化铁后吸附量减小,吸附量从大到小依次为原土、去除有机质土、去游离氧化铁土,其结果用Langmuir方程拟合最好;2)镉的存在明显抑制了原土对SeO_3~(2-)的吸附,在不同添加顺序下SeO_3~(2-)吸附量从大到小为共同加入、先镉后硒,土壤组分对不同添加顺序下SeO_3~(2-)的吸附没有明显影响,在SeO_3~(2-)初始质量浓度为200μg/L时,随Cd2+质量浓度增加,SeO_3~(2-)吸附量先下降,后略有上升,Freundlich方程对以上结果拟合效果较好;3)土壤吸附SeO_3~(2-)反应是自发放热反应,SeO_3~(2-)在Cd2+的影响下从溶液聚集到土壤表面过程中生成的分子种类和数量减少,Cd2+通过影响土壤表面性质进而影响SeO_3~(2-)的吸附,且土壤游离氧化铁比有机质对SeO_3~(2-)有更强的亲和力。     

水稻土壤组分去除有机质和游离氧化铁后对As5+吸附解吸特征的影响

采用平衡液吸附法、NaCl解吸剂解吸法研究了名山河流域水稻土原土及各粒径组分去除有机质和游离氧化铁后对砷(As~(5+))的吸附解吸特性,同时运用热力学和动力学方法,研究了去除有机质、游离氧化铁后的土壤微团聚体(0.25~2 mm、0.053~0.25 mm、0.002~0.053 mm、0.002 mm)对砷(As~(5+))的吸附解吸过程。结果表明:1)同时去除有机质和游离氧化铁后,水稻土原土及各粒径组分对砷(As~(5+))的吸附量有所减小,吸附量从大到小依次为(0.002 mm)、0.002~0.053 mm、原土、0.25~2 mm、0.053~0.25 mm。砷(As~(5+))的动力学吸附量随时间延长而逐渐降低,60 min内反应迅速,在600min达到吸附动态平衡,动力学吸附以Elovich方程拟合最佳;2)等温吸附量随砷(As~(5+))的初始质量浓度增加逐渐增加,初始质量浓度0~100 mg/L时反应快速,在砷(As~(5+))初始质量浓度达到160 mg/L时吸附趋于饱和,等温吸附以Freundlich方程拟合最佳;3)易解吸量随时间和浓度的增加而增加,易解吸率顺序与吸附量顺序相反,易解吸率也随着有机质、游离氧化铁含量的减少而增加;4)去除土壤中的有机质、游离氧化铁后,砷的吸附减少量随时间和浓度增加而增加,吸附减少量与有机质、游离氧化铁去除量呈正比。     

两种有机酸对茶园土微团聚体等温吸附锌的影响

为了明确茶园紫色土Zn容量及潜在污染状况,利用虹吸沉降和离心冻融法进行批量培养,研究区域土壤及不同粒径微团聚体等温吸附Zn~(2+)的水平,以及去除有机质和外源添加柠檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)对吸附的影响。结果表明:1)以专性吸附为主的多层吸附随Zn~(2+)质量浓度增至200 mg/L总体接近饱和,吸附量从大到小依次为0.002 mm、0.002~0.05 mm、原土、0.25~2 mm、0.05~0.25 mm,游离Zn~(2+)向较小粒径富集趋势明显,去除有机质弱化了微团聚体的吸附能力;2)吸附过程为自发吸热反应,热力学Freundlich方程(R2=0.9722~0.9995)整体拟合水平优于Langmiur方程(R2=0.9505~0.9987),土壤吸附能力与有机质、游离氧化铁、CEC呈正相关;3)两种有机酸均以0.1 mmol/L为阈值,随浓度增加均表现为低浓度增强Zn~(2+)积累、高浓度加快迁移,最大吸附量呈"峰形"变化,有机酸浓度"峰值"在去除有机质后增大到1 mmol/L;在未去除有机质土壤及结构单元中,EDTA对Zn~(2+)的释放能力更优,柠檬酸能更好地吸持,大粒径微团聚体0.25~2 mm及原土随有机酸浓度变化吸附量差异明显;去除有机质使两种有机酸促进及抑制功能削弱明显。     

名山河流域黄壤无机纳米微粒对钙的吸附解吸特征

以名山河流域老冲积黄壤无机纳米微粒为对象,从纳米尺度分析钙的吸附解吸机制对土壤养分状况的影响,并采用等温吸附法和静态解吸法,比较不同土地利用方式下钙的吸附解吸特征差异.结果表明:1)不同土地利用方式土壤无机纳米微粒对钙的吸附解吸量均随钙质量浓度增加而增加,在低质量浓度范围内吸附量增加较快,在高质量浓度范围内增加趋缓,不同土地利用方式下钙的吸附能力从高到低为水田(2 580.69 mg/kg)、茶园(2 452.30 mg/kg)、旱地(1 935.10mg/ks)、林地(1 867.36mg/kg)、果园(1 520.65 mg/kg),土壤无机纳米微粒对钙的解吸率从大到小为果园、林地、旱地、茶园、水田,且解吸率随外加钙质量浓度增加而增大;2)去除土壤组分(有机质、游离氧化铁)后,无机纳米微粒对钙的吸附量及解吸量均有所增加,5种土地利用方式吸附增加量从大到小为水田、旱地、茶园、林地、果园;3)去除土壤组分前后,无机纳米微粒对钙的等温吸附均以Freundlich方程拟合效果最佳,相关系数在0.954 5～0.989 0,达到极显著水平,Langmuir方程与Temkin方程拟合效果不佳.研究表明,钙离子以非专性吸附为主,专性吸附为辅,有机质和游离氧化铁的存在会阻碍土壤对钙的吸附及解吸.     

低相对分子质量有机酸对无机纳米颗粒吸附-解吸Ca~(2+)的影响

为了探讨低相对分子质量有机酸对无机纳米颗粒吸附-解吸Ca2+的影响,采用超声-离心-冻融方法提取蒙山茶园老冲积黄壤的无机纳米颗粒(≤100 nm),用热力学方法和NaNO3、HCl溶液解吸法,分别研究了柠檬酸、苹果酸、草酸3种低相对分子质量有机酸对土壤无机纳米颗粒吸附-解吸Ca2+的影响。结果表明,土壤无机纳米颗粒对Ca2+的吸附量均随平衡溶液Ca2+质量浓度增加而增加。加入柠檬酸、苹果酸后,土壤无机纳米颗粒对Ca2+的吸附量变化趋势相似,而加入草酸后吸附量变化趋势不同。土壤无机纳米颗粒对Ca2+吸附量依次递减的各柠檬酸添加组为0.1 mmol/L、0.5 mmol/L、1 mmol/L、CK、5 mmol/L、10 mmol/L,各草酸添加组为CK、0.1 mmol/L、0.5 mmol/L、1 mmol/L、5 mmol/L、10 mmol/L。低浓度的柠檬酸和苹果酸能够提高非专性吸附态Ca2+的解吸,而草酸和高浓度的柠檬酸、苹果酸能够提高专性吸附态Ca2+的解吸。     

不同污染负荷土壤中铊的吸附-解吸特征研究北大核心CSCD

采用一次平衡法研究广东某含铊硫铁矿废渣堆积区不同污染负荷土壤对Tl+的吸附-解吸行为。结果表明,废渣堆积区不同污染负荷土壤对Tl+的吸附过程可用Langmuir方程描述,且Tl+在土壤中的吸附属于表面络合型吸附,主要是物理吸附。离堆渣区越近的土壤,受Tl+污染的程度越大,对Tl+的吸附能力越低;同一剖面土壤,表层土壤的Tl+质量比明显高于心土层和底土层,对Tl+的吸附能力低于下层土壤,而心土层和底土层Tl+质量比的差别相对较小,对Tl+的吸附能力也比较接近。矿渣附近的表层土壤对Tl+的吸附率不大于26%,而心土层和底土层对Tl+的吸附率最大可达54.2%。不同污染负荷土壤对Tl+的解吸能力与其吸附能力相反,初始阶段对Tl+的解吸量随着吸附量的增加而平缓增加,当吸附量增加到某一定值时解吸量急剧增加。离堆渣场最近的A剖面表层土壤的解吸能力最强,解吸率最大可达约60%,而背景土壤的最大解吸率为31.4%,且土壤中Tl+的解吸有一定滞后。     

河流沉积物对镉和铊的竞争吸附-解吸特性

探讨了不同粒径的表层沉积物对镉(Cd~(2+))和铊(Tl~+)的单一、竞争吸附-解吸特性,并通过对吸附前后沉积物颗粒进行红外光谱和X-光电子能谱分析,探讨了其吸附机理。结果表明,重金属吸附量均随溶液初始质量浓度增加而增大,且随沉积物粒径增大而减小;吸附率随初始质量浓度增加而减小。沉积物对Cd~(2+)的吸附量高于Tl~+,且Cd~(2+)和Tl~+的吸附等温线均符合Langmuir和Freundlich吸附模型。重金属解吸量随吸附量增加而呈指数增加趋势。当重金属Cd~(2+)和Tl~+共存时,各吸附量均有不同程度的下降,而解吸率略高于单一环境。红外光谱分析表明,沉积物中羟基与羧基均参与了Cd~(2+)和Tl~+的吸附;X-射线光电子能谱分析表明,沉积物吸附Cd~(2+)和Tl~+后,金属价态不发生改变。     

苯系物在红壤不同粒径组分上的吸附-解吸行为

根据粒径将红壤组分分为4种(0.002 mm、0.002~0.05mm、0.05~0.25 mm、0.25~2 mm),研究了苯系物(邻二甲苯、对二甲苯和乙苯混合物,BTEX)在不同粒径组分上的吸附-解吸行为。结果表明,两区非平衡模型可以很好地拟合红壤不同粒径组分对BTEX的吸附动力学,吸附量随红壤粒径减小而增大。红壤不同粒径组分对BTEX的吸附-解吸过程接近于线性(R20.98),Kd随粒径减小而增大,表明红壤粒径的差异极大地影响了BTEX的吸附行为。同时,BTEX在红壤不同粒径组分上的解吸存在不同程度的滞后现象,滞后系数HI随粒径减小而增大。BTEX的解吸滞后现象比多环芳烃和石油烃明显,可能是由于BTEX的分子较小,易进入颗粒孔隙内部成为不可逆吸附部分而不容易解吸。通过XRD及FTIR分析了红壤不同粒径组分吸附BTEX前后的特征。XRD的分析结果表明,BTEX主要吸附于高岭石和伊利石表面;FTIR的结果表明,BTEX主要与羧酸酯、酚式羟基等官能团相结合而吸附于土壤颗粒上。     

无害化污泥对沙性土即时团聚体稳定性及黏聚力影响的研究

为了解决我国土壤沙化严重以及大量污泥处理处置的问题,研究了不同种类与比例的无害化污泥对沙性土团聚体稳定性及土壤黏聚力的影响.通过将堆肥污泥(CSS)、干化污泥(DSS)、炭化污泥(BSS)分别以质量分数为5％、10％、15％、20％、25％和30％的添加量与沙性土复配,并测定土壤的pH值、电导率、有机质、水稳性大团聚体和抗剪强度,来探究3种无害化污泥对沙性土团聚体稳定性及土壤黏聚力的影响.结果表明:无害化污泥的颗粒粒径分布和保水性为改善沙性土的结构与持水性能提供了有利条件,即随污泥添加量增加,土壤pH值降低,电导率、有机质增加;添加污泥使得水稳性大团聚体含量增加,水稳性来自于稳固的颗粒大小和污泥的团聚作用;添加污泥使得土样黏聚力增加,污泥添加质量分数为30％时,CSS复配土黏聚力为10.97 kPa,改良效果最佳.综上,添加无害化污泥能有效改善沙性土的团聚体稳定性与黏聚力,其中CSS复配土最接近种植土的水平,改良效果显著.无害化污泥的投加比例要根据目标土壤的需求来进行优化,其有效性和对土壤可能造成的其他影响需要通过长期试验来进一步探究.     

细菌在黄土上的吸附/解吸特征及吸附量对土壤石油降解的影响

本文通过室内实验,研究了细菌在黄土上的吸附解吸特征,并探讨了其在黄土上的吸附量对土壤石油降解的影响。结果表明,细菌在黄土上的吸附符合Langmuir等温吸附方程,当菌液浓度较低时,吸附量随浓度增加而急剧上升,随着菌液浓度进一步增加,吸附量随浓度的增加渐渐平缓;细菌在黄土上的解吸作用极弱,一旦被吸附后,较难被解吸,解吸量平均仅是吸附量的1%;随着细菌在土壤上吸附量的增加,降解率相应提高。当土中含油量为3.52%,菌液浓度为1.0×108个/ml,经过30d后,降解率可达到45%。     

固定香菇(Lentinus edodes)废弃菌柄对溶液中Cd2+的吸附

为开发廉价实用的吸附材料,利用聚乙烯醇-海藻酸钠(PVA-SA)固定香菇废弃菌柄作为生物吸附剂吸附溶液中的Cd2+,吸附过滤后的溶液用原子吸收光谱仪(AAS)测定Cd2+的浓度.结果表明:对溶液中Cd2+的吸附7 h达到平衡,平衡吸附昔为0.200 8 mg/g;模拟二级方程能很好地拟合吸附过程,决定系数R2为0.994 6;Cd2+适宜的吸附pH值范围为4～7,比自由态香菇粉广;随着Cd2+初始质量浓度的增加,溶液中Cd2+的吸附量逐渐增加;与Cd2+共存于同一溶液中的Cu2+或Pb2+明显降低了Cd2+的吸附率;分别用Langmuir、Fre-undlich、Dubinin-Radushkevich(D-R)和Langmuir-Freundlich等温吸附模型对Cd2+的吸附过程进行拟合,结果表明Langmuir吸附模型能很好地拟合溶液中Cd2+的等温吸附过程,R2达0.9981.微观形态研究表明.PVA-SA香菇小球吸附Cd2+后粗糙多孔的表面变得密实,表面有Cd沉积和Cd晶体存在.红外光谱(FTIR)研究发现,在PVA-SA香菇小球吸附Cd2+的过程中香菇细胞壁上的-OH、-CO、-CO-NH及PVA发挥了作用.用10 mmol/L的HCI作为解吸剂,3次解吸后PVA-SA小球对Cd2+的吸附率仍可以达到64.17%,表明香菇废弃菌柄的PVA-SA固定技术在重金属生物吸附的实际应用中是可行的.     

黑碳对土壤中农药呋喃丹吸附与解吸行为的影响

为了考察黑碳对土壤中呋喃丹吸附与解吸行为的影响,选取小麦秸秆,分别在250℃、450℃和850℃下制备黑碳,测定了黑碳的比表面积和孔体积;采用批处理振荡法测定了呋喃丹在人工添加黑碳土壤中的吸附-解吸行为.结果表明,随制备温度升高,黑碳的比表面积、孔体积和微孔率增大;人工添加黑碳的土壤对呋喃丹的吸附容量和吸附强度随黑碳添加量增加而逐步增加,吸附和解吸等温线的非线性也逐步明显.添加高温制备黑碳的土壤比添加低温制备黑碳的土壤吸附容量、吸附和解吸的非线性均增加.吸附农药的解吸迟滞作用与土壤中黑碳的质量分数密切相关,添加高温制备黑碳的土壤解吸迟滞现象明显.因此,土壤中添加黑碳在一定程度上保证了土壤使用的安全性.     

固定香菇(Lentinus edodes)菌柄废弃物吸附Cd和Pb后的解吸试验研究

利用6种不同的解吸剂对吸附了pb2+和Cd2+的固定香菇小球进行解吸.结果表明,HCl溶液做解吸剂最佳,可以分别在90 min和60 min内将大量的pb2+和Cd2+从聚乙烯醇-海藻酸钠(PVA-SA)固定香菇小球上解吸出来.利用模拟二级动力学方程描述HCl溶液对PVA- SA固定香菇小球上Pb2+和Cd2+的解吸过程,决定系数R2分别为0.9969和0.998 9.Cd2+的解吸率在HCl浓度为0.1 mol·L-1时达到平衡,解吸率为80％;pb2+的解吸率在HCl浓度为1.0 mol·L-1时达到最大,为99.01％.微观形态研究表明,未吸附重金属的PVA -SA固定香菇小球表面粗糙多孔,小球通过物理性吸附或形成无机沉淀将重金属沉积在细胞壁上后,表面变得密实.经HCl解吸后的PVA-SA固定香菇小球表面粗糙度和孔隙度都恢复到吸附前的状态.PVA - SA固定香菇小球对pb2+和Cd2+进行吸附后,利用HCl进行解吸,再吸附,如此3次循环使用后,其吸附率略有降低,但仍可达到85.24％和69.07％.     

新疆某石化污水库周边土壤对锶的吸附特征研究

以新疆某石化污水库周边土壤为例,采用静态吸附试验法研究土壤对Sr2+的吸附特征。通过单因素法研究初始pH值、反应温度、离子强度、时间、Sr2+初始质量浓度等因素对土壤吸附Sr2+的影响,并对吸附机理进行了初步探讨。结果表明,供试土壤对Sr2+有较强的吸附能力,溶液pH值对土壤吸附Sr2+的影响较显著。在3 h左右供试土壤对Sr2+的吸附量达到最大值,3 h后吸附量略有下降,并逐渐稳定。供试土壤对Sr2+的吸附量随溶液离子强度的增加而减小;但当离子浓度大于0.2 mol/L时,土壤对Sr2+的吸附量又呈增加趋势。试验数据拟合结果表明,供试土壤对Sr2+的吸附符合Henry和Fre-undlich方程;在吸附3 h内供试土壤对Sr2+吸附基本可以用一级动力学方程描述。     

湖南省3种主要类型水稻土对镉、铜的吸附-解吸特性研究

为比较不同水稻土中镉铜元素化学行为的差异,采用振荡平衡法,通过室内恒温吸附解吸试验,研究了湖南省3种水稻土(红黄泥、灰泥和河沙泥)对镉、铜单一元素以及两元素交互作用下的恒温吸附和解吸规律.结果表明,单一体系下,灰泥对镉、铜的吸附量均大于红黄泥和河沙泥;红黄泥和河沙泥对镉的解吸率大于灰泥;红黄泥对铜的解吸率大于河沙泥大于灰泥;红黄泥和河沙泥镉、铜的吸附值以Freundlich方程拟合性最好,灰泥镉、铜的吸附值Langmuir方程拟合度最高;同一种土壤铜的吸附量均大于镉的吸附量,而解吸率相反.在竞争体系下,3种土壤中铜的存在使镉的吸附量显著减小,且铜对镉的影响作用随土壤pH值的增加而增强,镉的存在对铜的吸附量影响不大.     

松软煤层瓦斯突出模拟试验相似材料研究

为探究松软煤层瓦斯突出规律,基于正交试验以腐殖酸钠溶液为胶结剂、不同粒径煤粉为骨料,配制不同配比的相似材料,采用极差分析、数据拟合等方法研究腐殖酸钠溶液质量分数、成型水分等对相似材料的力学特性及吸附解析等特性的影响。结果表明:腐殖酸钠溶液质量分数对相似材料力学特性起主要控制作用。成型水分和腐殖酸钠溶液质量分数均显著影响相似材料瓦斯吸附解析等特性,累计解吸量和瓦斯吸附量随着腐殖酸钠溶液质量分数的增加;累计解吸量随水分含量的增加而减小,瓦斯吸附量随平衡压力增大而增大。材料渗透率随着腐殖酸钠溶液质量分数呈负指数函数变化。     

水分自然侵入促进含瓦斯煤解吸效应实验研究

为定量研究水分自然侵入对含瓦斯煤解吸促进影响效果,利用自制的“高压吸附-水分自然侵入-数据自动采集”实验系统,对不同水分含量自然侵入含瓦斯煤后的瓦斯压力变化进行了连续监测。结果表明:水分侵入后依靠竞争吸附能置换出吸附瓦斯,从而促进含瓦斯煤瓦斯解吸,其促进效果与煤样含水率相关;当煤样含水率由2%增至12%时,瓦斯置换量由2.18ml/g增至4.48ml/g,瓦斯置换率由11.48%增至23.83%,煤样吸水饱和前,含水率Mad与瓦斯置换量Q和置换率η之间满足Q=1.695Mad/(1+0.3Mad)和η=8.85Mad/(1+0.29Mad)关系模型,煤样吸水饱和时,水分对瓦斯解吸的促进效果达到极限值;工程应用中可利用水分对瓦斯解吸的促进影响效应进一步提高瓦斯抽采率。     

壳聚糖对污染土壤中吸附态镉的提取效果研究

向污染土壤中施用螯合剂可增加土壤溶液金属离子的浓度,有利于金属离子到根部而被植物吸收.选用人为污染土壤为供试样品,在土样中加入壳聚糖,通过等温吸附试验研究了壳聚糖对污染土壤中吸附态Cd的提取效果.结果表明,壳聚糖能提高土壤中吸附态Cd的解吸效率,增加解吸溶液中Cd2 的浓度.壳聚糖对污染土壤中Cd2 的吸附作用随着壳聚糖加入量的增大而增大.用质量浓度为0.4 g/L的90%脱乙酰度壳聚糖做提取液,提取液pH值为6,提取平衡时间为20 h,对Cd2 质量比为200 mg/kg的土壤,Cd2 提取率为31.8%.该吸附过程遵从一级动力学模型.研究结果可为Cd在环境中的迁移转化和治理技术等方面的实际应用提供有价值的参考.     

细菌-矿物复合吸附剂对重金属离子的吸附与解吸作用

将胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)KO2菌株在无氮培养基中培养得到细菌吸附剂,将K02分别接种到含有硅藻土或沸石粉的培养基中培养,得到细菌-硅藻土复合吸附剂和细菌-沸石复合吸附剂,研究三者对几种重金属离子的吸附和解吸作用.结果表明,细菌与矿物的复合吸附剂效果更好,解吸率也更高,其中细菌-沸石复合吸附剂效果最好.比较对Cu2+、Zn2+、Cd2+、Cd3+、pb2+的吸附作用.该吸附剂对Pb2+选择性最好,吸附率达97%,且吸附后可以自动聚集成团沉降,相比细菌和矿粉单独使用,沉降时间明显加快.用浓度均为0.1 mol/L的草酸、草酸铵、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)、硝酸钠4种溶液作解吸剂,分别对上述3种吸附剂体系进行解吸.EDTA-2Na对3种吸附条件下的Pb2+解吸效果最好,最高达到90%.在应用细菌吸附剂和细菌-硅藻土吸附剂条件下,EDTA-2Na解吸效果从大到小为Pb2+、Cu2+、Cr3+其他解吸剂均对Cu2+效果最好;草酸的解吸率从大到小依次为Cu2+、Cr3+、Cd2+、Zn2+、Pb2+.而在采用细菌-沸石吸附剂条件下,不同解吸剂对不同重金属解吸效果完全不同.用EDTA-2Na做解吸剂,5种离子的解吸率都明显高于其他组,草酸对Cr3+解吸率最高.研究表明,对重金属离子废水吸附和解吸效果较好的组合为细菌-沸石吸附剂和EDTA-2Na.     

桉树遗态Fe_2O_3/Fe_3O_4/C复合材料对某尾矿库废水中砷的吸附研究

以制备的桉树遗态Fe_2O_3/Fe_3O_4/C复合材料(PBGC-Fe/C)为吸附剂,对某尾矿库废水中砷等重金属进行了吸附实验。研究了温度、pH、废水化学组成、吸附剂投加量及粒径等对吸附的影响。结果表明,吸附剂投加量越大、粒径越小,温度为35℃,p H为3左右吸附效果最好。但实际废水组分复杂,存在竞争吸附及化学沉淀等使砷的总去除率随p H的增大而增大。综合考虑,吸附砷的最佳条件组合为废水p H=5,PBGC-Fe/C投加量0.06 g/m L,粒径150μm。此时废水中总砷质量浓度为0.487 mg/L,可达标排放。