玉米芯生物炭对2,4-D在土壤中吸附性能的研究

研究了玉米芯生物炭剂对土壤中2,4-D的吸附性能,并探讨了影响吸附的因素和吸附机理.结果表明:生物炭可使土壤对2,4-D的吸附容量显著增大.吸附结果用Freundlich和Redlich-Peterson方程都可以较好地拟合(R20.95).60 h后,与对照土壤相比,添加质量分数为0.5%生物炭的土壤对2,4-D的最大吸附量从20.83μg·g-1升高到58.82μg·g-1.吸附动力学研究表明,伪二级动力学速率方程对土壤吸附2,4-D的过程拟合效果较好(R20.99),优于一级动力学速率模型;p H和温度对土壤中2,4-D的吸附影响显著,p H接近3.1和40℃的水浴环境更利于添加生物炭的土壤对2,4-D的吸附.玉米芯生物炭可作为原位修复剂吸附土壤中的2,4-D,从而降低土壤中有机污染物的迁移性和生物有效性.     

木质素降解酶在不同堆肥基质中的吸附传输特性研究

为了深入探究木质素降解酶在不同堆肥基质中的吸附传输特性,通过批量实验对比了土壤、菜叶、稻草和米糠对木质素降解酶的吸附性能,并进行了动力学分析和等温吸附模型拟合,同时通过柱淋洗实验考察了木质素降解酶在4种堆肥基质中的迁移传输特性.结果表明,堆肥基质对木质素降解酶的吸附与基质种类有关,土壤、菜叶、稻草和米糠对木素过氧化物酶(LiP)和锰过氧化物酶(MnP)的吸附量分别为1.22、 1.27、 1.13、 1.22 U·g-1和5.09、 4.88、 4.43、 3.95 U·g-1.比较LiP和MnP吸附的动力学模型,准二级动力学方程为表征木质素降解酶吸附的最佳模型,其R2值为0.9732～0.9997, Elovich方程拟合较差,准一级动力学方程拟合最差;Langmuir模型对等温吸附数据进行拟合效果最好,而实验数据不适合用Freundlich方程表征.土壤、菜叶、稻草和米糠对LiP和MnP饱和吸附容量分别为1.23、1.30、1.17、1.14 U·g-1和5.70、 5.19、 4.73、 4.14 U·g-1.LiP和MnP在稻草和米糠基质中传输效果较好,可传输到最深层10 mL处,而在土壤和菜叶基质中则被滞留在浅层.     

北京地区壤土对柴油的吸附作用研究

通过静态吸附实验,研究了北京地区壤土对柴油的吸附行为,考察了温度、溶液pH值、土壤有机质含量和粘土的矿物组成对柴油吸附的影响.结果表明,4种土样对柴油的吸附等温线均较好地符合Langmuir吸附模式,其吸附能力的大小顺序为:轻壤土＞中壤土＞砂壤土＞重壤土;温度和溶液pH值的升高,不利于柴油的吸附,温度从10℃升高到30℃,柴油的饱和吸附量从833 3 μg·g-1降低到263.2 μg·g-1,pH值从4升高到10,柴油在重壤土、轻壤土、中壤土和砂壤土中的吸附量分别从1012μg·g-1、1800 μg·g-1、1377μg·g-1和1272μg·g-1降低到114μg·g-1、236μg·g-1、163 μg·g-1和150μg·g-1;柴油的吸附量随土壤有机质含量的升高而增大,且两者具有线性关系;柴油的吸附量与蒙脱石含量具有线性正相关关系,说明粘土中蒙脱石含量对吸附量的影响较大.     

17β-雌二醇和炔雌醇在土壤中的吸附特性研究

通过吸附动力学试验和批平衡试验,研究17β-雌二醇(E2)和炔雌醇(EE2)在土壤中的吸附动力学、等温吸附线特征以及pH值对吸附过程的影响。结果表明:E2和EE2在土壤中的吸附过程可以分为快速吸附和慢速平衡过程。整个吸附阶段一级动力学模型拟合效果最好,吸附速率常数分别为2.32 h-1和1.97 h-1。E2和EE2的等温吸附线能够较好的符合线性、Freundlich和Langmuir模型,其中Langmuir模型拟合效果最好,最大吸附量分别为45.27~49.07μg/g和53.14~56.84μg/g。随着温度的增加,E2和EE2的吸附过程会受到抑制。在pH值为2~8时,土壤对E2和EE2的吸附量变化比较平稳;在pH值为8~12时,呈明显的下降趋势。     

反硝化菌对烟气汞吸附特性研究

采用反硝化菌对烟气中Hg~0、Hg~(2+)的吸附特性进行研究,反硝化菌对Hg~0和Hg~(2+)吸附性能良好,在pH为8、初始Hg~0(Hg~(2+))浓度为95.7μg·m-3(0.4μg·L-1)和吸附剂用量为0.35 g·L-1时,Hg~0和Hg~(2+)的吸附效率分别达到43.01%和98.12%.反硝化菌吸附Hg~0的过程遵循拟一级动力学,符合Langmuir等温吸附模型,最大吸附容量为126.1μg·g-1.反硝化菌吸附Hg~(2+)遵循拟二级动力学模型,符合Langmuir等温吸附模型,最大吸附容量为36.23μg·g-1.采用傅里叶红外光谱(FTIR)和热场发射环境扫描电镜-能谱电子背散射衍射系统(EDS)表征吸附前后的反硝化菌,结果表明吸附过程中细菌表面的糖环、磷酸及脂肪化合物基团发挥了吸附汞作用.     

甲氧苄胺嘧啶和磺胺甲恶唑在土壤中的吸附

以OECD Guideline 106为基础,开展吸附动力学和批平衡实验,研究了磺胺甲恶唑(SMZ)和甲氧苄胺嘧啶(TMP)在土壤中的吸附过程。结果表明,相较于单室一级动力学模型,双室一级动力学模型更能准确的描述SMZ、TMP在土壤中的动态吸附过程。在3种表征吸附的模型中,Freundlich模型和DA模型较好的拟合了SMZ和TMP的吸附等温线,但Freundlich模型拟合效果更佳。对于同一种抗生素,在2种土壤中的吸附容量存在较为显著的差异性,在底泥中的吸附容量要高于包气带。     

2,6-二氨基蒽醌/石墨烯复合电极强化电吸附Pb2+

电吸附高效去除水中重金属离子的关键在于开发性能优异的电极材料.采用2,6-二氨基蒽醌(DA)修饰还原氧化石墨烯(r GO),通过溶剂热法成功制备了DA@rGO复合电极,考察了复合电极的电化学性质及电吸附Pb~(2+)性能.循环伏安测试表明,复合电极电化学性质优异,比电容在电流密度为1 A·g-1时达到304. 4 F·g-1,DA修饰显著提高了复合电极的赝电容.电吸附Pb~(2+)测试表明,施加电压为-1. 2 V时电吸附效果最优,反应60 min后Pb~(2+)去除率达94. 8%.电吸附过程符合一级动力学方程,Langmuir模型拟合得到Pb~(2+)的饱和吸附量为356. 66 mg·g-1,明显高于r GO电极(319. 40 mg·g-1),DA修饰引起的电容增加是复合电极Pb~(2+)吸附量提高的重要原因.使用0. 5 mol·L-1硝酸处理可使电极吸附的Pb~(2+)在5 min内脱附完全,实现吸附剂再生.经过10次电极吸附-脱附循环后,DA@rGO复合电极对Pb~(2+)的吸附去除率保持在88%左右,电极循环性能稳定.     

Mg/Al水滑石微波共沉淀法合成及其对BrO3-吸附性能的研究

采用微波共沉淀法和普通共沉淀法合成了Mg/Al水滑石,分别记做Mg/Al LDHs-MW和Mg/Al LDHs-H.通过XRD、BET、SEM和FT-IR等手段对Mg/Al水滑石结构进行表征.结果表明,微波共沉淀法合成的水滑石结晶度较好、粒径较小,孔径为41.13 nm,粒径为427.08 nm.序批次实验考察了投加量、溶液pH值和再生次数等因素对溴酸根(BrO-3)吸附性能的影响.结果表明,Mg/Al水滑石吸附BrO-3过程可用准二级动力学模型描述,吸附规律符合Langmuir等温吸附方程.对比Mg/Al LDHs-H的饱和吸附量(q0=288.74μg·g-1),Mg/Al LDHs-MW对BrO-3具有更强的吸附能力(q0=321.26μg·g-1).在动态连续流条件下,利用Thomas模型模拟3组Mg/Al LDHs-MW对BrO-3的动态吸附数据,拟合得到吸附柱最大的吸附容量为288.81μg·g-1.当填料高度为10 cm,进水浓度为800μg·L-1,进水流量为4.0 mL·min-1时,模型的相关性系数为0.92,表明实验数据与模拟穿透曲线吻合.     

酿酒酵母吸附Zn2+、Pb(2+)、Ag+、Cu2+的动力学特性研究

利用静态摇瓶实验方法,研究了工业废弃酿酒酵母无缓冲溶液体系吸附Zn2 、Pb2 、Ag 、Cu2 的动力学特性.结果表明,酵母吸附Zn2 、Pb2 、Ag 、Cu2 的动力学过程可以用准二级动力学方程进行描述.金属离子初始浓度在0.08～3.0 mmol·L-1范围内,Langmuir方程可以较好地描述Zn、Pb、Ag的等温吸附行为,Zn、Pb、Ag的理论饱和吸附量分别为0.522 mmol·g-1(34.11 mg·g-1)、0.577 mmol·g-1(119.50mg·g-1)和0.329 mmol·g-1(35.50 mg·g-1).以mol为基础的金属离子吸附量顺序是:Pb＞Zn＞Ag;以mg为基础的金属离子吸附量顺序是:Pb＞Ag＞Zn.Freundlich方程对整个浓度范围内的平衡数据拟合效果较差,但是它可以较好地描述低浓度Zn2 (初始浓度0.08～0.5mmol·L-1)、低浓度Pb2 (0.08～1.0 mmol·L-1)以及高浓度Ag (1.5～3.0 mmol·L-1)的等温吸附行为.酵母吸附Zn2 、Pb2 、Ag 、Cu2 过程中,溶液pH值有不同程度的增加,增加幅度大小顺序是Zn＞Pb＞Ag＞Cu,这间接反映出Zn2 、Pb2 、Ag 、Cu2 与水溶液中H 的竞争力逐步减弱.吸附过程中酵母释放大量的K ,其次是Mg2 ,而Ca2 、Na 的释放量较低,数量级一般可分别达到几百μmol·g-1 、几十μmol·g-1、几到几十μmol·g-1、十几μmol·g-1.     

不同粒径铁铝泥对砷(Ⅲ)的吸附效果

以给水处理厂废弃铁铝泥(ferric and alum water treatment residuals,FARs)为载体,考察了不同粒径FARs对砷(Ⅲ)的吸附效果.不同粒径FARs的有效铁铝含量、比表面积和孔体积分别为523.72～1 861.72 mmol.kg-1、28.15～265.59 m2.g-1和0.03～0.09 cm3.g-1,总有机质、富里酸、胡敏酸和胡敏素分别为46.97～91.58、0.02～32.27、22.27～34.09和10.76～34.22 mg.kg-1.SEM和XRD检测表明,不同粒径FARs均以无定形结构存在.批量实验结果表明,准一级和准二级动力学方程均能较好地反映FARs吸附砷(Ⅲ)的动力学过程.不同粒径FARs对砷(Ⅲ)的吸附量随着浓度的增加而增高,用Langmuir等温线方程拟合获得理论饱和吸附量在6.72～21.79 mg.g-1之间.pH值对FARs吸附砷(Ⅲ)的作用影响不大.砷(Ⅲ)吸附量大小与不同粒径FARs的理化性质的变化趋势基本一致,由相关性分析可得,有效铁铝含量和孔体积大小是影响FARs对砷(Ⅲ)吸附的主要因素.     

壬基酚在污灌土壤中吸附行为研究

采用序批式室内实验研究了壬基酚(NP)在污灌土壤中的吸附行为,同时探讨了壬基酚在土壤中吸附行为的影响因素,包括pH、离子强度、黑炭和矿物质.水溶液中NP检测方法为液液萃取-高效液相方法(LLE-HPLC).研究结果表明,土壤中有机质含量在吸附过程中起决定作用,土壤自身矿物组成成分对NP吸附行为具有一定影响.NP在土壤中吸附反应6h后达到平衡,吸附动力学都符合准二级线性模式;吸附等温线符合线性模式.壬基酚在污灌和清灌土壤中有机质吸附系数(Koc)分别为3.1×104 L·kg-1和3.2 ×104 L·kg-1,在土壤中很难移动.pH改变对壬基酚在土壤中吸附行为影响程度要高于离子强度,碱性条件下影响结果更为显著.NP在土壤黑炭和矿物质中吸附行为均符合线性模式,分配系数都有所下降.     

硝基苯、苯胺在湿地土壤不同有机组分中的吸附特征

应用平衡法研究了湿地土壤不同有机组分对硝基苯和苯胺的吸附行为.结果表明,吸附等温线经拟合后均符合Freundlich模型,可决系数分别为R2=0.983～0.997,R2=0.963～0.991(P<0.01,n=5),土壤不同有机组分对硝基苯和苯胺的吸附表现为非线性特征,其吸附过程与有机质含量和结构有关.硝基苯和苯胺在湿地土壤中的吸附主要受腐殖酸、易氧化有机质组分和脂类化合物的影响,其中腐殖酸对硝基苯和苯胺具有最大的吸附容量;脂类化合物表现为与硝基苯、苯胺竞争土壤有机质结构中的吸附位点,去除脂类化合物后残余物的吸附量增大;矿物组分对硝基苯和苯胺的吸附是次要的,吸附容量仅为2.31mg·kg-1和3.63mg·kg-1.硝基苯和苯胺的Koc值分别按如下顺序增加:碱提取残余物<原始土<过氧化氢氧化残余物<苯/甲醇提取残余物,原始土<苯/甲醇提取残余物<过氧化氢氧化残余物<碱提取残余物.     

室温下不同活化和氧化的干酪根对菲和壬基酚的吸附

对干酪根样品(OS)进行了活化和氧化处理(ZnCl_2(Z)和KOH(K)活化,H_2O_2(H)和NaClO(N)氧化),利用元素分析、傅里叶红外光谱(FTIR)及CO_2气体吸附法对其进行表征,并对比研究其对非极性和极性有机污染物菲(Phen)和壬基酚(NP)的吸附行为.结果表明,样品的比表面积(SSA)和纳米孔体积(Vo)分别为76.57~104.00 m2·g~(-1)和30.68~41.67μL·g~(-1),与有机碳含量呈显著正相关关系.吸附实验表明,所有样品对菲和壬基酚的吸附均为典型的非线性吸附,对菲的吸附非线性因子n值(0.678~0.797)都大于对壬基酚吸附的n值(0.530~0.748),且对壬基酚的吸附容量(K'F为1358~3750μg·g~(-1))都大于对菲的吸附容量(K'F为435~1297μg·g~(-1)).此外,样品对菲和壬基酚的吸附容量与O/C和(N+O)/C呈显著负相关关系.纳米孔填充模型拟合表明,菲的吸附机理主要是纳米孔填充机制,但对壬基酚的吸附超过对菲的吸附这一现象与氢键作用有关.在KH(KOH活化+H_2O_2氧化,其余类同)、ON、KN处理组合上NP的纳米孔填充体积都有明显的提高,这一方面与纳米孔径大小的变化有关,另一方面与NP与表面—OH、—COOH、—NH_2等基团形成氢键有关.     

碳基吸附剂对典型有机防晒剂二苯甲酮-3的吸附性能及热力学研究

针对环境水体中药物及个人护理用品(PPCPs)的污染问题,选择在环境水体中存在的有机紫外防晒剂二苯甲酮-3(BP-3)作为典型污染物,以颗粒活性炭(GAC)、粉末活性炭(PAC)和碳纳米管(CNT)作为吸附剂,考察吸附剂对BP-3的吸附性能、吸附特性和吸附热力学.结果表明:吸附性碳材料对BP-3具有良好的吸附性能,3种碳材料的最大吸附容量排列为:PACGACCNT,其中,PAC的单层最大吸附容量为450.36mg·g-1.Freundlich、Redlich-Peterson和Temkin吸附等温线方程能够较好地拟合吸附数据,Langmuir吸附等温线方程对PAC的吸附拟合效果较好,而对粒径较大的吸附剂(GAC、CNT)的拟合效果不理想.PAC、GAC的吸附过程可以采用一级动力学或者二级动力学模型拟合,而CNT适合采用一级动力学模型来描述.吸附热力学分析表明,PAC、GAC和CNT对BP-3的吸附过程都是自发进行的,其中,PAC和GAC的吸附过程是吸热的,升高温度有利于吸附反应的进行;而CNT的吸附过程是放热的.     

土壤经不同氧化剂梯度氧化后吸附芘的模型拟合

使用芬顿试剂(F)和次氯酸钠(Na)2种氧化剂对北京东灵山(DL)和云南曲靖(YN)2种山地土壤进行梯度氧化控制,并将氧化前后的土壤进行芘的批量吸附实验.实验结果用6种土壤吸附疏水性有机污染物(HOCs)拟合模型进行拟合,利用判定系数R2和加权方差MWSE判定拟合优劣程度.Polanyl-Manes模型(PMM)在各氧化梯度下具有较小的1-R2和MWSE值.模型模拟得到饱和吸附容量(Q0),次氯酸钠氧化的YN土壤的Q0大于芬顿试剂氧化的YN土壤的Q0,DL则与之相反;次氯酸钠氧化的YN土壤的Q0大于其氧化的DL土壤Q0.2种氧化剂条件下,TOC含量较高的DL土壤(0～2.5%)对芘的最大吸附容量与TOC的含量呈正相关.相反,TOC含量较低的YN土壤(0.1%～0.5%)对芘的最大吸附容量则与TOC含量呈负相关,2个分别被芬顿试剂和次氯酸钠氧化后的梯度组吸附容量不由TOC含量主导.4个氧化梯度组中有效吸附潜力均和TOC之间存在线性相关关系,DL土壤被次氯酸钠氧化后有效吸附潜力与TOC呈负相关,其余3个组呈正相关.     

菲在渤海湾入海河流与河口沉积物上的吸附-解吸行为

采用批量实验方法,研究了菲(Phe)在渤海湾入海河流与河口沉积物上的吸附-解吸过程,以及吸附参数与沉积物有机质性质之间的相关关系.结果表明,Phe在所有沉积物上的吸附和解吸等温线均能由线性分配模型和Freundlich模型很好地拟合.其中,线性分配系数KD值变化在58～743L·kg-1之间,与TOC、TN、DOC、Phe、C/N和DOC/TOC之间呈现显著正相关关系.Freundlich吸附能力参数KF和KFOC值分别在75～367μg1-N·kg-1·LN和2253～34743μg1-N·kg-1·LN之间,均与DOC/TOC呈现显著负相关关系,而与其它有机质参数之间相关性不显著.相比较而言,大多数沉积物的解吸等温线用Freundlich模型拟合的效果更好,并且具有明显的解吸滞后现象.有机质的含量和性质均是影响Phe在沉积物上吸附-解吸的重要因素.对于频繁受到人类活动影响的河流沉积物,溶解性有机质的影响就更为重要.     

微囊藻毒素MC-RR在农田土壤中吸附行为研究

采用批处理实验研究了典型微囊藻毒素MC-RR(10~400μg·L-1)在农田土壤(水稻土、赤红壤和咸田土)中的吸附动力学和热力学特征,并探讨土壤理化性质对其吸附行为的影响.结果表明,MC-RR在农田土壤中的吸附均于4 h内达到平衡,吸附动力学均符合拟二级动力学方程(R20.994),液膜扩散是主要控速过程;各温度下(15、25、35℃)MC-RR吸附等温线均符合Langmuir方程(R20.827).水稻土吸附MC-RR主要为自发放热的物理吸附过程,其吸附能力随温度升高而降低;赤红壤和咸田土吸附MC-RR主要为自发吸热的化学吸附过程,其吸附能力随温度升高而增强.土壤粘粒矿物和有机质含量显著影响其对MC-RR的吸附能力,粘粒矿物含量越高,有机质含量越低,MC-RR吸附能力越强.MC-RR在有机质含量较高的水稻土中难吸附,而在有机质含量较低的赤红壤和粘土含量较高的咸田土中易吸附.     

锰氧化物/石英砂(MOCS)对铜和铅离子的吸附研究

研究了锰氧化物/石英砂(MOCS)吸附剂对Cu2+和Pb2+的吸附行为,考察了吸附剂用量、平衡时间、温度、盐浓度、溶液的pH值等因素对MOCS吸附的影响.结果表明,MOCS对Cu2+和Pb2+的吸附在3 h基本达到吸附平衡,吸附量随着溶液的pH值增大、温度的升高以及盐浓度的降低而增加,在单一体系以及混合体系中对Cu2+和Pb2+的吸附均符合Langmiur吸附等温式,温度从15 ℃升高到45℃,Cu2+和Pb2+的饱和吸附容量(qm)分别从13.4 μmol·g-1和15 5μmol·g-1升高到16.4μmol·g-1和18.1μmol·g-1.Cu2+和Pb2+吸附反应的ΔG°均为负值,焓变ΔH°为正值,说明该吸附过程是自发的吸热反应.利用准一级动力学方程、准二级动力学方程以及粒子扩散方程的数学模型检验了吸附过程的动力学性质,表明MOCS对Cu2+和Pb2+的吸附过程符合准二级反应动力学模型.计算了不同温度下3个动力学方程的吸附速率常数K值.根据准二级反应的吸附速率常数K值,求得MOCS对Cu2+和Pb2+的吸附活化能(Ea)分别为92.3 kJ·mol-1和119 kJ·mol-1.在混合体系中,共存离子的存在影响金属离子的吸附效率;Cu2+存在时,Pb2+的饱和吸附量下降了24.4%,而Pb2+存在时,Cu2+的饱和吸附量下降了93.8%.MOCS对Cu2+和Pb2+的吸附强弱顺序为Pb2+＞Cu2+.     

Triton X-100在黄土上的吸附行为及影响因素

水土体系下,应用批实验法研究了Triton X-100在天然黄土上的吸附行为与平衡时间、Triton X-100浓度、溶液离子强度和pH值的关系.结果表明,Triton X-100在黄土中的吸附平衡时间约为30 min,其吸附动力学符合一级动力学模型,相应拟合参数Qe、k1、r2分别为3.041 mg·g-1、0.102 min-1、0.993 4.吸附等温线明显为非线性,在利用的4种等温吸附模型中,Sips模型对实验数据提供了最佳的拟合,其拟合参数Qmax和r2分别为3.202 mg·g-1和0.998 7.溶液离子强度和pH值对Triton X-100在黄土上的吸附有显著的影响,其吸附量随NaCl浓度的增加而明显增加,随pH增加而降低.     

改性麦草秸秆对水中磷酸根吸附效果的研究

为实现农作物秸秆资源化,解决水体富营养化问题,将麦草秸秆化学改性成一种可以有效吸附水体中磷酸根的阳离子型吸附剂.考察了吸附剂投加量、磷酸根溶液初始pH、温度等因素对吸附效果的影响,分析了改性麦草秸秆对磷酸根的吸附动力学过程和吸附机理.结果表明,在吸附剂投加量为4 g·L-1和磷酸根溶液初始pH为4.0～7.5条件下,改性麦草秸秆对磷酸根的吸附效果最好,去除率均高于90%;改性麦草秸秆对磷酸根的吸附符合Freundlich等温模式,饱和吸附容量为2.38 mmol·g-1;吸附过程符合一级反应动力学方程,为快速反应过程;反应活化能为12.6 kJ·mol-1,反应速率对温度的变化不敏感.