不同热解及来源生物炭对西北黄土吸附敌草隆的影响

以西北黄土为研究对象,采用批量法研究不同温度下制得的生物炭对西北黄土吸附敌草隆的影响.结果表明,敌草隆在添加不同质生物炭黄土上的动力学吸附过程较好地符合准二级吸附动力学模型,且吸附过程主要分为快吸附(0~8 h)和慢吸附(8~12 h)两个阶段,在12 h左右达到平衡;热力学较好地符合Freundlich等温吸附模型;添加生物炭的黄土对敌草隆的吸附量随着温度的升高而增大,且吸附过程中ΔG~θ小于0,ΔH~θ和ΔS~θ大于0;不加生物炭的黄土对敌草隆吸附量则随着温度的升高而降低,且吸附过程中ΔG~θ和ΔH~θ小于0,ΔS~θ大于0;在体系温度范围内,E(吸附平均自由能)为1.29~5.00 k J·mol-1,表明无论是否添加生物炭,黄土对敌草隆的吸附都以物理吸附为主.其影响因素分析结果显示,随着生物炭热解温度的升高,溶液中敌草隆的平衡浓度降低,平衡吸附量增大;添加生物炭的黄土对敌草隆吸附量在0.5~6 mg·L-1浓度范围内快速上升,之后吸附量随初始浓度的升高缓慢增加并逐渐趋于平衡;溶液pH对黄土吸附敌草隆有一定影响,但影响不大.     

施加牛粪熟肥对黄土吸附双酚A的影响

为研究施加腐熟牛粪对黄土吸附BPA（双酚A）的影响,采用批量平衡试验法,分析不同因素[如黄土粒径、体系温度、初始ρ （BPA）、离子强度、pH等]对BPA在黄土及施加牛粪熟肥黄土上吸附量的影响.结果表明:BPA在黄土中的吸附均符合先快后慢并最终达到平衡的吸附规律,准二级动力学模型能较好地描述其吸附动力学过程.BPA在黄土与施加腐熟牛粪黄土上的解吸量远小于其吸附量,说明吸附-解吸过程中存在解吸滞后性.黄土与施加腐熟牛粪黄土对BPA的热力学吸附过程符合Freundlich等温吸附模型,并且吸附等温线符合L-型吸附等温模式,BPA的吸附吉布斯自由能（ΔGθ） < 0,焓变（ΔHθ） < 0,熵变（ΔSθ） < 0,表明该吸附属于混乱程度减小、可自发放热的吸附过程.影响因素分析结果显示,黄土对BPA的吸附量随其粒径的减小而增大,而不论是否施加腐熟牛粪,其对BPA的吸附量均随体系温度升高而减少,且随初始ρ （BPA）的增加而升高.此外,加入的阳离子（Ca2+、Mg2+）会与BPA形成竞争吸附,不论是黄土还是施加腐熟牛粪黄土,其对BPA的吸附量均随加入阳离子浓度的升高而降低.当pH为3~7时,黄土与施加腐熟牛粪黄土对BPA的吸附量随着pH的升高而增加,而pH为7~10时对BPA的吸附量变化较小,表明该范围内pH变化对黄土与施加腐熟牛粪黄土吸附BPA的影响不明显.研究显示,施加牛粪等腐熟肥可能导致BPA的吸附行为发生改变.      

天然有机质对土霉素在西北灰钙土上吸附行为的影响

抗生素被广泛应用于日常生活中,大量含有抗生素的废弃物通过多种途径进入土壤给人类健康和土壤环境带来了严重危害,因此,探索抗生素类有机污染物在土壤中的吸附机理对土壤污染防治具有重要意义.以西北灰钙土为研究对象、以OTC（oxytetracycline,土霉素）为目标污染物,采用批量法分析灰钙土在添加有机质前、后对OTC的吸附动力学、热力学特征及其影响因素.结果表明:OTC的动力学吸附过程分快吸附阶段（0~2 h）和慢吸附阶段（2~10 h）,10 h之后吸附基本达到平衡,吸附过程拟合均符合准二级动力学模型.对不同温度下OTC在灰钙土上的吸附过程进行拟合显示,Langmuir和Freundlich热力学模型拟合的R2分别在0.930~0.985和0.967~0.973之间;对于不同初始ρ（OTC）在添加有机质灰钙土上的等温吸附过程,Langmuir和Freundlich热力学模型拟合的R2分别在0.952~0.988和0.936~0.971之间,表明这两种模型均可较好地解释此吸附过程;热力学参数ΔGθ（吉布斯自由能变）小于0,ΔHθ（焓变）和ΔSθ（熵变）均大于0,表明吸附为自发进行的混乱程度增大的吸热反应.添加外源性有机质HA（humic acid,胡敏酸）和FA（fulvic acid,富里酸）能增加OTC的吸附量,且自制有机质的促进作用大于市售有机质,HA的促进作用大于FA.随着初始ρ（OTC）的增大,吸附量呈增加趋势;Ca2+和Na+的加入均使OTC的吸附量减小,且离子浓度越高、价态越高,抑制效果越明显;不同pH对OTC吸附的影响均较小.研究显示,不同来源、种类的有机质均可促进OTC吸附,但不会改变吸附平衡时间;HA的疏水性较FA强,对OTC的吸附量较高;溶液pH对OTC吸附影响不显著,但不同价态、浓度的金属阳离子对OTC的吸附有较大影响.      

生物炭对西北黄土吸附壬基酚的影响

以壬基酚(nonylphenol,NP)为目标污染物,采用批量实验法研究其在添加不同温度制备的小麦秸秆生物炭的黄土中的吸附动力学、吸附热力学,以及粒径、pH等影响因素.结果表明,不添加生物炭黄土吸附NP的快反应时间为10 h,而加入生物炭后,黄土对NP吸附的快反应时间缩短,为6 h;且快反应阶段添加生物炭黄土明显比不添加生物炭黄土对NP的吸附量多,但碳化温度不同的生物炭在此阶段吸附量差别较小.黄土和添加生物炭黄土对NP的吸附平衡时间均为16 h且符合准二级动力学模型.无论是否添加生物炭,NP在黄土上的热力学吸附过程都较好地符合Freundlich等温吸附模型,符合L-型吸附等温模式;随着系统温度的升高,黄土和添加生物炭的黄土对NP的饱和吸附量都呈增大趋势;NP的吸附自由能ΔGθ0,焓变ΔHθ0,熵变ΔSθ0,表明此吸附是一个自发吸热且混乱程度增大的吸附过程.在同一温度下,随着生物炭碳化温度的升高,NP在添加生物炭黄土中的吸附量逐渐增大.添加生物炭黄土的粒径越小,对NP的吸附量越大.pH值为4~7时,添加生物炭黄土吸附量随pH值的增大而增加;pH为7~10时,吸附量又随pH值增大而减小;表明添加生物炭黄土在中性范围内对NP的吸附效果最好,酸性和碱性都不利于NP的吸附.     

秸秆焚烧物对黄土吸附五氯酚的影响研究

为研究添加秸秆焚烧物对黄土吸附环境激素的影响,以五氯酚（PCP）为目标污染物,采用批量实验法研究了PCP在黄土与添加秸秆焚烧物黄土上的吸附动力学、吸附热力学以及初始浓度、离子强度、粒径、pH值等影响因素.结果表明：添加秸秆焚烧物促进黄土对PCP的吸附,黄土与添加秸秆焚烧物黄土的动力学均较好的符合准二级动力学模型;其热力学吸附过程均更符合Freundlich吸附模型,且吸附等温线符合C-型;温度在25~45℃时,PCP在黄土与添加秸秆焚烧物黄土上的吸附平均自由能（E）小于8kJ/mol,说明其对PCP的吸附主要以物理吸附为主;PCP的吉布斯自由能ΔG^θ、焓变ΔH^θ和熵变ΔS^θ均小于0,表明该吸附属于自发放热且混乱度减小的过程;当pH值在3~7范围内时,PCP的吸附量随pH值升高而逐渐减小,而pH值在7~10范围内时,其吸附量逐渐增大;黄土对PCP的吸附量随其粒径的减小而增大;离子相同时,其浓度越高越有利于PCP的吸附;离子浓度相同时,黄土对PCP的吸附量随其价态的升高而增加.     

牛粪生物炭对水中氨氮的吸附特性

以牛粪生物炭为吸附剂,研究了p H、粒径、投加量、温度和共存阳离子等因素对牛粪生物炭吸附氨氮的影响及吸附特性.结果表明,共存阳离子Na+、Ca2+的存在对牛粪生物炭吸附氨氮有抑制作用,在Na+、Ca2+浓度相同条件下对氨氮吸附影响大小顺序为Na+Ca2+;牛粪生物炭吸附氨氮的最佳初始p H值应在5~8范围;通过对动力学数据进行分析,发现准二级动力学方程(R2=0.967 3)比准一级动力学方程(R2=0.765 9)和Elovich方程(R2=0.724 9)能更好地拟合动力学数据,颗粒内扩散方程拟合结果发现牛粪生物炭对氨氮的吸附包括表面吸附和颗粒内扩散两个过程.吸附等温线拟合发现Freundlich方程(R2=0.976 2)能很好地描述氨氮在牛粪生物炭上的吸附行为.吉布斯自由能变化(ΔGθ)、焓变(ΔHθ)和熵变(ΔSθ)的计算结果表明,牛粪生物炭对氨氮的吸附是自发的吸热过程.     

天然斜发沸石对氨氮的快速吸附特性研究

通过静态摇床试验研究了天然斜发沸石对氨氮的吸附特性,以及沸石投加量和外加金属阳离子对其快速吸附氨氮特性的影响。结果表明,沸石对氨氮的等温吸附过程更符合Langmuir吸附模型,其最大吸附量为12.903mgg;沸石粒径减小,有利于沸石对氨氮的交换吸附,不同粒径沸石对氨氮的吸附均符合准二级动力学过程;斜发沸石中与氨氮进行离子交换的阳离子主要为Na+,其次为Ca2+,随着吸附氨氮浓度的升高或吸附时间的延长,Na+与NH4+吸附去除量的比值呈下降趋势,而Ca2+的比值呈上升趋势。沸石投加量与氨氮去除率和沸石释放至水中的总金属阳离子浓度成正比,随着投加量增加Na+与NH4+吸附去除量的比值由1.222增至1.383;溶液中分别加入40mgL的K+,Na+,Ca2+,Mg2+4种离子,对沸石吸附氨氮产生抑制作用的强弱顺序为K+Ca2+Na+Mg2+。     

3类金属离子对活性污泥吸附水体腐殖酸的影响

研究了3类金属离子对活性污泥吸附水体腐殖酸效果的影响.结果表明,盐类金属离子(Na )、硬度金属离子(Ca2 、Mg2 )和水解金属离子(Al3 、Fe3 )均能在一定程度上提高吸附效率.作为活性污泥助凝剂,以大于10-2mol/L硬度离子的促进效果为好.加入10-2mol/L Ca2 、Mg2 48 h后溶液中的腐殖酸浓度分别为(0.64±0.17)mg/L和(2.32±0.40)mg/L,其去除率分别为98.4%和94.2%;当加入10-1mol/L Ca2 、Mg2 48 h后,其去除率均接近100%,而且Ca2 离子促进作用要优于Mg2 .盐类金属离子、硬度金属离子、水解金属离子提高活性污泥吸附腐殖酸的主要作用机理可能分别是压缩双电层、架桥作用、吸附共沉淀.同时,投加金属离子也可能使活性污泥上的吸附位性质改变或失效,对腐殖酸的吸附有一定的负面影响.     

深海适冷菌Pseudoalteromonas sp.SM9913胞外多糖对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附性能研究

采用深海适冷菌Pseudoalteromonas sp. SM9913分泌的胞外多糖(EPS)分别对Pb2+和Cu2+进行吸附,研究了多糖用量、pH、吸附时间和共存离子对EPS吸附性能的影响及EPS对Pb2+和Cu2+的吸附热力学.结果表明,EPS对Pb2+和Cu2+的吸附量随EPS投加量的增加而减小.EPS对Pb2+和Cu2+的最佳吸附pH分别为4.5～5.5和4.5～6.0. EPS对Cu2+的吸附平衡时间为90 min,对Pb2+的吸附平衡时间则长达180 min.共存离子Ca2+、Mg2+、Na+、K+的加入均降低了EPS对Pb2+的吸附量,Ca2+、Mg2+的加入降低了EPS对Cu2+的吸附量,但低浓度的Na+和实验范围浓度的K+不仅没有降低反而增加了EPS对Cu2+的吸附量.Freundlich和Dubinin-Radushkevich方程均能较好地描述SM9913胞外多糖吸附Pb2+和Cu2+的热力学过程,由Dubinin-Radushkevich方程得到SM9913胞外多糖对Pb2+和Cu2+的最大吸附量分别为243.3 mg/g (10℃) 和36.7 mg/g (40℃).胞外多糖吸附金属离子前后的红外光谱分析表明,多聚糖中C-O-C、乙酰基和羟基是起主要吸附作用的官能团.     

土壤腐殖酸对毒死蜱的吸附

采用平衡振荡法进行农药毒死蜱在5种土壤腐殖酸上的吸附试验.结果表明,毒死蜱在不同土壤腐殖酸上的吸附行为表现出一定的差异,并均可Linear方程和Freundlich方程来描述;5种土壤腐殖酸对毒死蜱吸附能力都很强,吸附率均较高(平均值在72.57%～88.21%之间),大小顺序为:紫色潮土HA＞黄壤HA＞中性紫色土HA＞酸性紫色土HA＞腐殖土HA,此顺序与腐殖酸腐殖化程度一致;pH=2时,腐殖酸对毒死蜱的吸附能力显著增大;离子强度对毒死蜱的吸附影响不明显;腐殖酸添加量越大,单位质量的腐殖酸吸附量越小.     

Effect of calcium on adsorption capacity of powdered activated carbon

We investigated the effect of calcium ion on the adsorption of humic acid (HA) (as a target pollutant) by powered activated carbon. The HA adsorption isotherms at different pH and kinetics of two different solutions including HA alone and HA doped Ca²⁺, were performed. It was showed that the adsorption capacity of powdered activated carbon (PAC) for HA was markedly enhanced when Ca²⁺ was doped into HA. Also, HA and Ca²⁺ taken as nitrate were tested on the uptake of each other respectively and it was showed that the adsorbed amounts of both of them were significantly promoted when HA and calcium co-existed. Furthermore, the adsorbed amount of HA slightly decreased with the increasing of Ca²⁺ concentration, whereas the amount of calcium increased with the increasing of HA concentration, but all above the amounts without addition. Finally, the change of pH before and after adsorption process is studied. In the two different solutions including HA alone and HA doped Ca²⁺, pH had a small rise, but the extent of pH of later solution was bigger.     

Effect of calcium on adsorption capacity of powdered activated carbon

We investigated the effect of calcium ion on the adsorption of humic acid (HA) (as a target pollutant) by powered activated carbon. The HA adsorption isotherms at different pH and kinetics of two different solutions including HA alone and HA doped Ca²⁺, were performed. It was showed that the adsorption capacity of powdered activated carbon (PAC) for HA was markedly enhanced when Ca²⁺ was doped into HA. Also, HA and Ca²⁺ taken as nitrate were tested on the uptake of each other respectively and it was showed that the adsorbed amounts of both of them were significantly promoted when HA and calcium co-existed. Furthermore, the adsorbed amount of HA slightly decreased with the increasing of Ca²⁺ concentration, whereas the amount of calcium increased with the increasing of HA concentration, but all above the amounts without addition. Finally, the change of pH before and after adsorption process is studied. In the two different solutions including HA alone and HA doped Ca²⁺, pH had a small rise, but the extent of pH of later solution was bigger.     

腐殖酸负载羟基磷灰石对废水中Cd2+吸附性能的影响

以硝酸钙、磷酸氢二铵和腐殖酸为原料,制备了腐殖酸负载羟基磷灰石(HA/HAP)复合吸附剂.同时,利用SEM、BET、FT-IR、XRD对复合吸附剂结构和形貌进行表征,研究了HA/HAP对废水中Cd~(2+)的吸附工艺.结果表明,腐殖酸使羟基磷灰石孔容和孔径增大、比表面积减小,从而提高了羟基磷灰石的吸附性能.在pH=6、吸附剂投加量为800 mg、接触时间为180 min时吸附率最佳,为98.3%.HA/HAP对废水中Cd~(2+)的吸附是自发的、吸热的、可持续的化学吸附,反应前120 min适合采用准一级动力学伴随着内扩散模型描述,后120 min适合采用准二级动力学伴随着内扩散模型描述,Dubinin-Radushkevich(D-R)等温线模型拟合的吸附数据在不同温度下效果最好(R~20.98),吸附量分别为259.15、266.05和264.66 mg·g~(-1).研究表明,静电吸附到腐殖酸活性位点后Cd~(2+)主要以络合反应被吸附到羟基磷灰石的表面和两个羟基中间.     

改性活性炭对水中PFOS的吸附去除研究

分别用FeCl3及中功率微波对煤质和椰壳2种粉末活性炭进行改性.序批式实验研究了活性炭改性前后对全氟辛烷磺酸(PFOS)的吸附特性.结合活性炭改性前后表面化学官能团和孔结构的变化特征,探讨了不同改性方式对PFOS吸附去除的影响效应以及天然有机物中的主要组成成分腐殖酸对PFOS在原炭及改性炭上的竞争吸附效应.结果表明,Fe3+及中功率微波处理对煤质炭和椰壳炭的孔结构和表面性质都有影响,但变化趋势不同.椰壳活性炭经Fe3+及中功率微波改性后对PFOS的吸附量明显提高,而煤质活性炭经改性后对PFOS的吸附量出现下降.改性椰壳活性炭与原炭吸附PFOS达到吸附平衡的时间基本相同,均为6 h左右.在腐殖酸存在下,改性椰壳炭对PFOS的吸附量因竞争吸附而有所下降,但改性炭的吸附量仍明显高于原炭.     

PAAm/HACC半互穿网络水凝胶的制备及其对水中腐殖酸的吸附性能

采用原位聚合热合成法成功制备了聚丙烯酰胺-壳聚糖季铵盐半互穿网络水凝胶(PAAm/HACC semi-IPN)新型吸附剂(s-IPN 1.5)和(s-IPN 3),并用于吸附水体中的腐殖酸.利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线衍射光谱(XRD)等方法对吸附剂的结构进行表征.考察了溶液pH、离子强度、接触时间、腐殖酸初始浓度及温度等对吸附剂吸附腐殖酸的影响.结果表明s-IPN 3的吸附效果要优于s-IPN 1.5.吸附剂对腐殖酸的吸附量随着pH的增大而减小,随温度的升高而增大,且一定的离子强度有助于吸附剂对腐殖酸的吸附.吸附过程能较好地用准二级动力学模型及Sips等温模型进行拟合.吸附剂在pH 7.0,离子强度0.01 mol·L-1,温度为298 K条件下的最大吸附量可高达238.08 mg·g-1,吸附效果显著,能有效去除水体中的腐殖酸.     

Adsorptive behaviors of humic acid onto freshly prepared hydrous manganese dioxides

This study focused on the adsorptive behaviors of humic acid onto freshly prepared hydrous MnO₂(s) (δMnO₂), and investigated the feasibility of employing δMnO₂ for humic acid removal from drinking water. Effects of such parameters as molecular mass of humic acid, kinds of divalent cations on adsorptive behaviors and possible mechanisms involved were investigated. This study indicated that humic acid with higher molecular mass exhibited more tendency of adsorbing onto δMnO₂ than that with lower molecular mass. Ca²⁺ facilitated more humic acid adsorption than Mg²⁺; UV-Vis spectra analysis indicated higher capabilities of Ca²⁺ coordinating with acidic functional groups of humic acid than that of Mg²⁺. Additionally, ζ potential characterization indicated that Ca²⁺ showed higher potential of increasing gz potential of δMnO₂ than Mg²⁺. Ca²⁺ of 1.0 mmol/L increased ζ potential of δMnO₂ from −37 mV (pH 7.9) to +7 mV (pH 7.2), while 1.0 mmol/L Mg²⁺ increased to lower value as −9 mV (pH 6.5), correspondingly. Fourier transform infrared (FTIR) spectra demonstrated the adsorption of humic acid onto δMnO₂, showing the important roles of-COO⁻ functional groups and surface Mn-OH in the adsorption of humic acid onto δMnO₂. Translated from Acta Scientiae Circumstantiae, 2005, 25(3): 351–355 [译自: 环境科学学报]     

给水厂废弃铁铝泥对镉的吸附特征及影响因素

通过批量实验探讨了给水厂废弃铁铝泥(Ferric and Alum Water Treatment Residuals,FARs)对Cd2+的吸附特征及影响因素.实验结果表明,在最初的6 h内,FARs对Cd2+的吸附量已经达到其平衡吸附量的90%,吸附较符合伪二级动力学模型(R2=0.99),并且Langmuir(R2=0.99)和Freundlich(R2=0.90)方程均能较好地描述FARs对Cd2+的等温吸附过程,其Cd2+的饱和吸附量达35.39 mg·g-1.初始溶液p H由3.0增加到8.0时,FARs对Cd2+的吸附量缓慢增加,当p H升为9.0时,其对Cd2+去除率可达97%.FARs对Cd2+的吸附量随溶液体系离子强度的增加而减小.随着柠檬酸浓度的升高,FARs对Cd2+的吸附量显著降低,而水杨酸和酒石酸则微弱促进了对Cd2+的吸附.解吸实验证明,在p H为3.0时Cd2+的解吸率最高,但仅为11%左右.分级提取结果进一步表明,被吸附的Cd2+主要以酸溶态和残渣态存在.综合实验结果表明,FARs可以作为一种高效的吸附剂用于水体除镉.     

Cu2+存在下腐殖酸对磺胺嘧啶吸附解吸的影响

为探究重金属与抗生素共存时不同条件下土壤有机组分对抗生素吸附解吸的影响,通过批量静态吸附试验方法,研究了不同污染物浓度、初始pH、离子强度及阳离子类型下腐殖酸对磺胺嘧啶（sulfadiazine）和重金属Cu共存时吸附解吸行为及其交互作用,并做了显著性差异分析;采用Freundlich、Langmuir等温吸附模型和线性等温吸附模型对试验数据进行拟合,对吸附前后的样品进行红外光谱扫描分析.结果表明:①不同w（Cu2+）对腐殖酸吸附磺胺嘧啶的状况不同,当w（Cu2+）为1、10、100 mg/kg时,Cu2+的存在起促进吸附的作用;当w（Cu2+）为300 mg/kg时,Cu2+的存在起抑制吸附的作用;随着初始pH的增大,吸附量变化不明显,但略有减小;高离子强度促进吸附,低离子强度抑制吸附;高价态阳离子的存在抑制腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附.②显著性差异分析显示,P均小于0.05,说明w（Cu2+）、pH、离子强度及阳离子类型对吸附量均有显著影响.③运用Freundlich、Langmuir等温吸附模型和线性等温吸附模型对不同条件下的吸附特征进行拟合,其拟合效果均较好,R2均大于0.952,其中线性等温吸附模型拟合效果最好;HI（滞后系数）在0.995~1.120之间,接近于1,表明腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附解吸过程中不存在滞后现象.△G（吉布斯自由能变化量）在18.921~20.412 kJ/mol之间,均小于40 kJ/mol,属于物理吸附.④红外光谱分析表明,腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附机制主要是形成氢键或发生络合反应.研究显示,不同条件下腐殖酸对磺胺嘧啶吸附解吸的影响不同,w（Cu2+）、初始pH、离子强度及阳离子类型的改变,均会导致腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附情况有所差异.      

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。