不同性质天然有机物对水中颗粒稳定性影响的机理研究

以不同来源天然有机物(NOM)及其各分离组份和模型颗粒Al(OH)₃为研究对象,考察了pH值、二价金属离子Ca²⁺以及NOM的特性等因素对Al(OH)₃颗粒稳定性的影响,并通过研究几种NOM吸附性能和吸附前后的特性变化,进一步探讨了NOM对颗粒稳定性的影响机理.结果表明,Al(OH)₃颗粒的等电点pH_iep出现在pH5～6之间,吸附态有机物是造成颗粒稳定性提高的主要原因,溶液中自由态Ca²⁺离子能够起到压缩双电层的作用,降低吸附态NOM之间的静电斥力,减小表面负电性,增加pH_iep;吸附络合态Ca²⁺离子对颗粒表面负电性影响较小,但能够强化NOM在颗粒表面的吸附.NOM作为聚合态阴离子,在颗粒表面的吸附行为不符合Langmuir吸附模型,最大吸附发生在pH 4左右,吸附作用能够去除几种NOM中分子量较大的部分,并减小其羧基官能团的相对含量,NOM中大分子量、芳香性高的成分是造成水中颗粒稳定性提高的主要原因.     

阳离子桃红FG在清河底泥上的吸附行为研究

采用静态吸附法研究了北京清河底泥对阳离子桃红FG的吸附行为 ,考察了 pH值、离子强度、Ca2 含量和底泥中有机质对吸附的影响 ,测定了其吸附等温线 .结果表明 ,阳离子桃红FG在底泥上的吸附行为基本符合Freundlich吸附等温式 ,提高溶液pH值、降低离子强度有利于染料在底泥上的吸附 .Ca2 离子的加入抑制了染料的吸附 ,该染料与Ca2 存在竞争吸附现象 .去除底泥中有机质后染料的吸附百分率明显增加     

金属氧化物颗粒/水界面上NOM吸附机制的研究

以腐殖酸作为天然有机物(NOM)的代表,研究了腐殖酸分子在金属氧化物(赤铁矿)颗粒/水界面上的吸附特征,分析了pH值和离子强度对界面吸附配位反应的影响,及它们对赤铁矿颗粒表面吸附密度和团聚体粒径的影响.结果表明,吸附密度随pH值的升高而减少,随离子强度的升高而增大;颗粒团聚体粒径随pH值的升高先增大后减小,随离子强度的升高而增大.pH=4时吸附密度最大,为6.22 mg/m2,但此时团聚体粒径最小;pH=5时吸附密度较小,但团聚体粒径较大;pH=8为配位反应等电点,吸附密度和团聚体粒径均较小;pH=10吸附密度最小,为0.50 mg/m2,团聚体粒径也较小.应用SS/SF混合模型初步分析了赤铁矿颗粒/水界面上腐殖酸分子的吸附构型.当pH值较低时,构型多为链状和环状;当pH值较高时,构型多为扫尾状.离子强度越高,链状和扫尾状构型越多;离子强度越低,环状构型越多.     

松花江水中天然有机物的提取分离与特性表征

将反渗透与XAD大孔树脂吸附技术相结合,对松花江水中天然有机物(NOM)进行了浓缩和分离,并采用紫外光谱、红外光谱、液相凝胶色谱、官能团滴定1、HNMR核磁共振等分析手段,对松花江水中NOM及其各分离组分和一种商用腐殖酸CHA的特性进行了比较和表征.结果表明,利用反渗透进行NOM浓缩对水中有机物具有很高的回收率;松花江水中NOM组成为:富里酸>腐殖酸>亲水部分;各组分芳香性为:腐殖酸>憎水部分>富里酸>亲水部分,E₄/E₆与芳香性之间缺乏必然的联系;腐殖酸和商用腐殖酸具有较高的不饱和性,NOM和亲水部分次之,憎水部分和富里酸中饱和烃含量较多;紫外吸收较弱的有机成分对NOM分子量的贡献较大;NOM及其分离组分的总酸度为9.84～12.15meq/g,羧酸含量为CHA>亲水>憎水>NOM>富里酸>腐殖酸;NOM及其各分离组分的溶解性有机物构成以脂肪烃为主.     

臭氧预氧化对芘在天然有机物中分配行为的影响

以疏水性有机物——芘为代表,考察了臭氧预氧化处理对高稳定性有机污染物在天然有机物(NOM)中分配行为的影响.结果表明,芘在不同性质NOM中分配系数(K_oc)的大小与NOM中芳香结构和疏水基团含量有关,芘在液相、吸附相NOM中的分配行为受NOM自身特性、吸附性能及吸附剂表面有机碳覆盖率(f_oc)大小的影响.臭氧预氧化能够破坏NOM中的芳香结构和疏水结构,削弱NOM与芘之间的相互作用,降低芘的Koc,臭氧预氧化对吸附相NOM疏水结构的破坏是造成芘在吸附相NOM中分配能力降低的主要原因.     

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.     

活性炭吸附水中金属离子和有机物吸附模式和机理的研究

活性炭被用于处理水中多种痕量重金属离子和微量有机物。但在一定的条件下活性炭对一些污染物的吸附去除率很低,为了更好的理解和预测活性炭对水中微污染物的吸附行为,本文对活性炭吸附模式和机理方面的研究进行了综述。活性炭比表面积大,微孔结构丰富,其表面含有丰富的含氧官能团（羧基,酚羟基、羰基、内酯基）活性炭对污染物质的吸附受吸附剂的性质、吸附质的性质和溶液性质等因素的影响。对于金属离子Langmuir和Freundlich模式是活性炭吸附重金属离子的经典经验模式,但表面络合模式能更好的描述变化条件下的吸附现象。活性炭吸附金属离子的主要作用是静电作用和离子交换作用。对于有机物稀溶液条件下的吸附多符舍Freundlich模式。给一受电子作用、扩散作用、静电作用是主要的作用机制。pH对金属离子和有机物的吸附有重要的影响,腐植酸对金属离子有吸附竞争作用。     

腐殖酸对粉末活性炭吸附微囊藻毒素的影响研究

在测定粉末活性炭(PAC)比表面性质和对微囊藻毒素(MCLR)吸附动力学的基础上,通过改变腐殖酸(HA)浓度、天然有机物(NOM)浓度和溶液pH值,研究HA对PAC吸附MCLR的影响及在NOM影响吸附过程中的作用。结果表明,PAC吸附MCLR的有效孔径容积约占16.7%,对MCLR的吸附在24h后可达平衡。当溶液中含有10.0mg/LHA时,PAC对MCLR的理论单层饱和吸附量qm从64.06μg/g降低至48.16μg/g。溶液中HA和NOM浓度为5mg/L时,平衡吸附量qe从38.47μg/g降至28.14μg/g和33.78μg/g,天然水体中,与其它结构的有机物相比,HA很可能是削弱PAC吸附MCLR能力的主要因素,且随HA和NOM浓度增大,qe降低较缓慢。当pH≥9时,HA对PAC吸附MCLR的影响开始逐渐减小。     

pH和共存阳离子对草莓茎吸附水体氨氮的影响

为了开发新型氨氮吸附剂和探讨环境因素对氨氮吸附的影响,以草莓茎为吸附材料,通过批平衡法研究了不同初始pH、共存阳离子、初始浓度和温度下氨氮去除的特点.结果表明,等温吸附符合Langmuir和Freundlich这2种模型,理论最大吸附量qm在15、25和35℃下分别为3.05、4.24和4.79 mg.g-1.温度升高有利于草莓茎对氨氮的吸附.草莓茎吸附氨氮最适初始pH为4～8.低pH减少草莓茎表面负电荷,高pH减少溶液中NH 4+的含量,都减少氨氮的吸附.草莓茎对溶液pH的缓冲则缓和了两者对氨氮吸附的影响.共存阳离子K+、Na+、Ca2+、Mg2+对草莓吸附铵离子没有竞争作用,而Zn2+、Al3+则由于其水解降低溶液的pH而显著降低草莓茎对氨氮的吸附.草莓茎吸附氨氮的应用pH范围较广且不易受废水中常见金属阳离子的干扰,说明草莓茎不仅可以作为废水中氨氮的吸附剂原料,而且较大多数矿物原料还有其自身的优势.     

水化学条件对海泡石吸附重金属镍(Ni2+)离子的影响及其机制研究

本论文用静态实验法研究了重金属镍(Ni2+)离子在海泡石上的吸附行为和机理,考察了平衡时间、pH值、离子强度、腐殖酸、背景电解质阴、阳离子等水化学条件对吸附作用的影响.结果发现:Ni(Ⅱ)在海泡石上的吸附在很短的时间里就可以达到平衡.Ni(Ⅱ)在海泡石上的吸附受体系pH值和离子强度影响很大,在酸性条件下,主要吸附机理是外层络合和离子交换,而在碱性条件下,主要的吸附机理是内层络合.背景电解质阴、阳离子对Ni(Ⅱ)在海泡石上的吸附有一定的促进或抑制作用.在低pH值下,腐殖酸在海泡石上吸附后形成了新的表面络合物而增强Ni(Ⅱ)的吸附,而在高pH值的条件下,腐殖酸存在于吸附体系时,Ni(Ⅱ)的吸附量明显小于Ni(Ⅱ)/海泡石吸附体系.本为的研究结果为环境中重金属离子和放射性核素的危害评估和有效治理提供了很好的参考.     

臭氧氧化对天然有机物在氧化铝表面吸附行为的影响

为进一步明确臭氧预氧化对颗粒的脱稳作用,选用氧化铝（α-Al₂O₃）作为悬浮颗粒,考察了臭氧氧化后天然有机物（natural organic matters,NOM）特性及吸附行为的变化.结果表明,臭氧氧化能够破坏NOM的芳香结构,SUVA值降低25%～35%,氧化后酸性官能团含量增多,总酸度增加0.3～1.4 mmol·g^-1,分子量和极性的变化与NOM的性质有关;有机物初始浓度相对于臭氧投量较低时,NOM的溶解性增强,与其酸性官能团增加产生的吸附促进作用相抵消,因而吸附性能出现不变甚至降低的现象;有机物初始浓度较高时,臭氧能够起到强化NOM吸附的作用.采用2.5　mg·L^-1臭氧进行氧化后,以商用腐殖酸为代表的NOM的吸附形貌,由密集分布的球形对称聚集结构向网状结构过渡,分子之间的交联作用十分明显,吸附高度低于其氧化处理前,云母的表面覆盖率较氧化前略有提高.     

Characteristics of the natural organic matter sorption affects of organic contaminants

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＲｅｃｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｈａｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｏｒｇａｎｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓ(ＨＯＣ)ｉｎｓｏｉｌｓａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｓｉｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｕｎｌｅｓｓｉｔｓｃｏｎｔｅｎｔｉｓｖｅｒｙｌｏｗ(Ｃｈｉｏｕ ,1 989) .Ｔｈｉｓｉｓｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｔｒｕｅｉｎｗａｔｅｒ ｓｏｉｌｓｙｓｔｅｍｓｂｅｃａｕｓｅｗａｔｅｒｍｏｌｅｃｕｌｅｓａｒｅｐｒｅｆｅｒａｂｌｙａｄｓｏｒｂｅｄ…     

Characteristics of natural organic matter affect sorption of organic contaminants

Several soil samples were used to study how the characteristics of natural organic matter (NOM) affect sorption of organic compounds. These soils contains different amounts and types of NOM. Aromaticity of NOM (percentage of aromatic carbons) was determined from solid-state CPMAS 13C NMR spectra and the soil effective polarity was computed from the equation developed by Xing et al. Naphthalene was used to examine the sorption characteristics of NOM. Both aromaticity and polarity of NOM strongly affected sorption of naphthalene. Old NOM showed higher affinity than that in the surface, young soils. Sorption increased with increasing aromaticity and decreasing polarity. Thus, the sorption coefficients of organic contaminants cannot be accurately predicted without some consideration of NOM characteristics.     

Characteristics of the natural organic matter sorption affects of organic contaminants

Several soil samples were used to study how the characteristics of natural organic matter(NOM)affect sorption of organic compounds.These soils contains different amounts and types of NOM.Aromaticity of NOM(percentage of aromatic carbons)was determined from solid-state CPMAS^13 C NMR spectra and the soil effective polarity was computed from the equation developed by Xing et al.Naphthalene was used to examine the sorption characteristics of NOM.Both aromaticity and polarity of NOM strongly affected sorption of naphthalene.Old NOM showed higher affinity than that in the surface,young soils.Sorption increased with increasing aromaticity and decreasing polarity.Thus,the sorption coefficients of organic contaminants cannot be accurately predicted without some considerstion of NOM characteristics.     

Adsorption characterizations of fulvic acid fractions onto kaolinite

Fulvic acids extracted from a typical rice-production region near Taihu Lake of China were fractionated into three fractions including F4. 8, F7. 0 and F11. 0(eluted by pH4. 8 buffer, pH 7. 0bufferandpH 11. 0buffer, respectively). Sorption of fulvic acid(FA)fractions onto kaolinite was studied by batch adsorption experiments, and characterizations of kaolinite before and after adsorption were investigated using scanning electron microscopy(SEM). Adsorption isotherms of kaolinite for three FA fractions fit well with the Langmuir adsorption model. The adsorption density of the three fractions was positively correlated with the ratio of the amount of the alkyl carbon to that of carboxyl and carbonyl carbon in FA fractions and followed an order of F11. 0>F7. 0>F4.8.Hydrophobic interaction Was one of the control mechanisms for the sorption of FA fraction onto kaolinite. SEM images confirmed that compared to blank kaolinite samples, kaolinite samples coated by a FA fraction displayed an opener and more dispersed conformation resulting from the disruption of the floe structure in complex. Dispersion of kaolinite after adsorption was due to the repulsion between negatively charged FA. coated particles, which is closely related to the amount of FA fractions absorbed on kaolinite.     

锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附特性

采用锆对天然沸石进行改性,并研究了锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附特性.结果表明,锆改性沸石对水中磷酸盐和铵均具有很好的吸附能力.锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附动力学过程满足准二级动力学模型.Langmuir、Freundlich和Dubinin–Radushkevich(D–R)等温吸附模型可以很好地描述锆改性沸石对水中磷酸盐的等温吸附行为.Langmuir等温吸附模型可以很好地描述锆改性沸石对水中铵的等温吸附行为.由Langmuir等温吸附模型计算得到锆改性沸石对磷酸盐和铵的最大吸附容量分别达到26.2,7.82 mg/g.热力学参数表明锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附是自发的吸热反应过程.锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附能力随着pH值的增加而降低.当pH4~8时,锆改性沸石对水中铵的吸附能力较高;当pH低于4或高于8时,对铵的吸附能力下降.水中共存的Cl-、SO42-、HCO3-和NO3-等阴离子对锆改性沸石吸附磷酸盐的影响很小,而共存的SiO32-对磷酸盐的吸附则具有较强的负面影响.水中共存的Ca2+和Mg2+对锆改性沸石吸附铵的影响较小,而共存的K+和Na+对铵的吸附则具有较强的负面影响.锆改性沸石吸附水中磷酸盐的主要机制是阴离子配位体的交换,吸附水中铵的主要机制是与沸石中可交换阳离子的离子交换.     

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.