一维饱和多孔介质中胡敏酸的运移研究

研究了胡敏酸在不同多孔介质中的运移特征.结果表明:(1)CXTFIT.2.1软件对多孔介质中胡敏酸运移的拟合效果随多孔介质不同而有较大的差异,其对石英砂和河沙中胡敏酸的运移过程拟合较好,对3种土壤(风沙土、黄绵土和黑垆土)中胡敏酸的运移过程拟合较差.(2)胡敏酸溶液在多孔介质中的运移行为与不同多孔介质有关,在石英砂和河沙中运移迅速,而在土壤中运移缓慢;胡敏酸的快速运移对应较低的阻滞因子和吸附系数,而缓慢运移对应较高的阻滞因子和吸附系数.对于石英砂和河沙,胡敏酸的运移在石英砂中较快,在河沙中较慢;对于3种土壤(风沙土、黄绵土和黑垆土),胡敏酸在风沙土中运移最快,在黑垆土中运移最慢.     

氢氧化铝胶体对2,2′,4,4′-四溴联苯醚的吸附

溴代阻燃剂多溴联苯醚(polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)是一种被广泛使用的阻燃剂,其对神经、甲状腺、肝脏等具有潜在毒性。其中,2,2′,4,4′-四溴联苯醚(BDE-47)作为一种重要单体,在环境介质中被广泛检出。胶体是环境中污染物迁移过程中的重要载体,它对有机污染物在土壤-地下水系统中的迁移有不可忽略的影响。开展典型无机胶体氢氧化铝胶体对BDE-47的吸附动力学和吸附热力学研究,以期为BDE-47在土壤-地下水中的迁移提供理论依据。结果表明:Sips等温吸附方程对该吸附过程拟合效果最佳(R_(adj)~2=0.943 94),计算得出氢氧化铝胶体对BDE-47的饱和吸附量为609.37 mg·g~(-1);吸附动力学实验结果显示,准二级反应动力学方程拟合氢氧化铝胶体对BDE-47吸附反应过程最佳(R_(adj)~20.95),同时该吸附反应速率随BDE-47浓度的升高逐渐减小;Van't Hoff方程拟合表明,吸附热力学参数标准反应焓变△H~0=40.506 kJ·mol~(-1)、标准反应熵变△S~0=0.075 7 kJ·(mol·K)~(-1),标准反应吉布斯自由能△G~0(298 K)=17.98 kJ·mol~(-1)。此外,反应体系的pH和阳离子种类及浓度均会影响氢氧化铝胶体对BDE-47的吸附过程。     

表面活性剂对纳米零价铁在多孔介质中强化迁移的影响研究

为克服纳米级零价铁(NZVI)在地下环境中的易团聚特性,强化其在地下环境中的迁移性能,选择阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和水溶液2种媒介作为携带NZVI的载体,考察了它在2种媒介中的沉降性能,以及在不同粒径的多孔介质中SDS对NZVI的强化迁移作用。结果表明,NZVI在SDS溶液中的稳定性远远大于在水溶液中的稳定性;SDS溶液的携带作用大大增强了NZVI在各粒径多孔介质中的迁移性,其中在0.10~0.25mm的多孔介质中,这种强化作用表现得尤为突出,NZVI在模拟柱底部2cm的残留率达到58.8%。     

汞(Ⅱ)和砷(Ⅲ)在草炭土胡敏酸上的吸附

为研究汞和砷在胡敏酸上的吸附特性,从辽宁彰武采集了草炭土并用稀碱法提取胡敏酸。研究胡敏酸对Hg(Ⅱ)和As(Ⅲ)吸附作用,探讨温度(15、25、35、45℃)、pH(3,5,7,9)和离子强度(Ca2+,H2PO-4)对该吸附的影响,并计算吸附活化能。结果表明:温度与胡敏酸对Hg(Ⅱ)的吸附呈显著正相关,而对胡敏酸吸附As(Ⅲ)的影响较小;pH对胡敏酸吸附Hg(Ⅱ)也呈正相关,而胡敏酸对As(Ⅲ)的吸附以中性最好,酸性、碱性下吸附量均降低;Ca2+对Hg(Ⅱ)的吸附有明显的抑制作用,H2PO-4对As(Ⅲ)的吸附影响很小。对等温吸附实验结果拟合证明,胡敏酸对Hg(Ⅱ)和As(Ⅲ)等温吸附更符合Freundlich模型。对动力学吸附实验结果拟合证明,准二级动力学方程能很好地描述胡敏酸对Hg(Ⅱ)和As(Ⅲ)的吸附。Hg和As(Ⅲ)在胡敏酸的吸附活化能分别为23.06 k J·mol-1和2.65 k J·mol-1,表明Hg(Ⅱ)在胡敏酸上的吸附以化学吸附为主,As(Ⅲ)在胡敏酸上的吸附以物理吸附为主。     

核桃壳生物炭小球对雌激素污染物的吸附机制

为探究生物炭小球对雌激素污染物的吸附机制,以农业废弃物核桃壳为原材料,在400℃下热解碳化制备生物炭,与黏土、碳酸氢钠、硅酸钠混合制备生物炭小球。采用ESEM观察、比表面积测定、红外光谱对其表面结构和组成进行表征,并将其用于对雌酮(E1)、雌二醇(E2)和雌三醇(E3)的吸附去除研究。分别考察了吸附时间、溶液pH、生物炭小球投加量以及雌激素初始浓度对吸附效果的影响,并通过颗粒内扩散、等温吸附、吸附动力学探讨其吸附机制。结果表明:生物炭小球对雌激素的吸附平衡时间为15 min;投加量为1 g、pH为5、初始浓度为2 500μg·L-1时平衡吸附量最大;颗粒内扩散模型研究结果表明吸附机制包括分配作用和表面吸附;准二级动力学可较好地描述生物炭小球对雌激素的吸附过程;生物炭小球对雌激素的吸附过程符合Freundlich等温吸附模型。所制备的生物炭小球对雌激素污染物具有较好的去除效果,在环境治理方面具有一定的应用前景。     

土壤污染物的胶态迁移

研究者一直推测固体颗粒和吸附其上的污染物在多孔土壤和蓄水层中迁移缓慢，因而认为无长距离污染迁移的风险。但最近的研究提出可移动的胶态颗粒可能是污染物迁移的主要机理，因为其能强烈吸附污染物。D．Grolimund和其同事对此观点提供了实验依据。他们在实验室圆柱中模拟田间条件，用非钙质土壤吸附铅。铅浓度为2mg／g的土壤释放的胶体，其铅含量可达7mg／g。经典的迁移模式既低估了圆柱出水中铅的浓度，又低估了迁移速度，其低估值达几个数量级。因而作者建议在表土层以下的土壤污染风险评价中应当考虑胶体促进污染物迁移这一因素。土…     

非正规垃圾填埋场包气带介质的污染物阻滞能力研究

非正规垃圾填埋场已成为地下水的潜在污染源,给城市供水安全带来了极大风险。以北京某非正规垃圾填埋场的3种典型包气带介质为研究对象,以Br-为示踪剂,采取土柱实验和数值模拟相结合的方法,通过对场区3种典型包气带介质饱和与非饱和状态下的Br-迁移速率的比较,探讨包气带介质对污染物的阻滞能力。结果表明,Br-在不同包气带介质饱和状态下的迁移速率为中砂>细砂>砂质粉土,这可能与不同介质中粉粒和粘粒的含量有关,同时介质的有机质含量也会影响Br-的迁移速率,但前者因素占了主导作用;在Br-迁移过程中,不同包气带介质的含水量是影响其迁移速率的主要因素,若能合理控制场区的地下水位,使得包气带介质长期处于非饱和状态,将会大大延缓垃圾渗滤液中污染物向地下水迁移;针对特定的非正规垃圾填埋场,可采取抽水等措施,控制场区的细砂和砂质粉土层处于非饱和状态,充分利用包气带介质在非饱和状态时较强的污染物阻滞能力,阻隔或延缓垃圾渗滤液中的污染物进入地下水中。     

潜流湿地对典型选控性有机污染物去除的预测

建立潜流湿地有机污染物迁移转化模型,采用多孔介质模型描述潜流湿地的水力特性,并引入Monod方程相耦合,实现对湿地系统内部流场及水质浓度的同时模拟。通过实验,校核模型参数,并验证模型。结果表明,该模型能较好模拟潜流湿地中有机污染物的去除效果;计算条件下,在不同基质填料的潜流湿地中都会出现滞水区和快速通道,影响水力效率与污染物去除效果;预测了不同填料系统中7种典型选控性有机污染物的去除效果,其处理效率:苯胺苯酚二甲苯甲苯苯硝基苯氯苯,可通过优选填料提高吸附量和延长停留时间来提高选控性有机物的处理效果。     

优先流作用下的胶体-Pb的复合共迁移研究

采用长春市具有代表性的阶地农田的粘壤土和黄土台地的粉壤土为基质,以提取的土壤胶体为对象,用实验室土柱淋滤方法定量研究了优先流作用下胶体对Pb垂直迁移的影响能力.该研究既说明了优先流的作用,又进一步说明了优先流下胶体-Pb复合共迁移的作用.结果表明,2种土壤胶体对Pb的迁移都具有不同程度的促进作用,优先流无论对水流速度还是溶液中Pb的迁移都具有显著的影响.农土和黄土土柱的优先流平均水流速度分别是对照组(基质流)的2.07、1.63倍.无论有无胶体存在,具有优先流的土柱中Pb迁出率都比无优先流的土柱中Pb迁出率大,农土和黄土土柱中优先流和胶体共同作用下对Pb迁移的促进能力分别是对照组(无优先流和胶体作用)的1.90、1.26倍.     

涂铁多孔陶瓷对水中亚甲基蓝的动态吸附

研究了涂铁多孔陶瓷填料柱对水中亚甲基蓝（MB）的动态吸附性能。探讨了填料高度、MB初始质量浓度和流速对穿透曲线的影响；分别用BDST模型、Thomas模型和线性回归对动态吸附实验数据拟合，获得了相关参数，并研究了填料的再生性能。结果表明，涂铁多孔陶瓷（IOCPC）能有效去除水中MB，填料层升高，穿透曲线上的穿透点向右移动，穿透时间延长；而随流速、MB初始质量浓度的增大，穿透曲线上的穿透点向左移动，穿透时间缩短。用BDST模型能准确预测穿透时间，误差＜5%；用Thomas模型可较好地描述了MB浓度为10和50 mg/L、初速为2 mL/min时IOCPC对MB的吸附动力学，相关系数分别为0.99和0.93，平衡吸附容量分别为0.078和0.13 mg/g。对吸附饱和后的涂铁多孔陶瓷可用pH=3的硝酸再生，重复使用3次穿透曲线上的穿透点基本不变。     

重金属离子对生物炭吸附水环境中雌激素的影响

以小麦秸秆为原料制备生物炭(BC),采用批量吸附实验研究BC对水环境中雌激素双酚A(BPA)、17α-乙炔基雌二醇(EE2)的吸附行为,并选用模型污染物菲作对比,探讨了重金属离子(Cu~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+))对BC吸附雌激素的影响和作用机制。结果表明:BC对污染物的最大吸附能力为菲BPAEE2,其主要吸附机制为疏水性作用、π—π电子供受体作用、孔隙填充作用等。在重金属离子存在条件下,BC对污染物的吸附明显降低,一方面是因为重金属离子与BC表面含氧官能团发生络合作用竞争吸附点位;另一方面是因为重金属离子可与周围水分子之间形成三维水合金属离子进行孔隙堵塞。Pb~(2+)对BC吸附能力的抑制作用最弱,这主要是因为Pb的水合离子半径最小,孔阻塞和竞争作用最弱。     

A^2O工艺中雌激素的行为变化和去除机理

研究了厌氧-缺氧-好氧（A2O）活性污泥工艺对生活污水中天然雌激素雌酮（Estrone,E1）、17β-雌二醇（17β-Estradiol,E2）以及17α-乙炔基雌二醇（17α-Ethynylestradiol,EE2）的去除性能。在对COD、N和P具有良好去除效果的前提下,对E1、E2和EE2的去除率可分别达到92.7%、100%和62.7%。通过对各反应单元内3种雌激素的物料平衡分析,表明A2O工艺对雌激素的去除主要发生在厌氧段和好氧段。以失活污泥作为对照组,好氧硝化过程中雌激素去除的小试实验发现,好氧过程中E1、E2的去除主要依靠生物降解作用,而EE2的去除则主要依赖于活性污泥对其的吸附作用。     

A2O工艺中雌激素的行为变化和去除机理

研究了厌氧-缺氧-好氧(A2O)活性污泥工艺对生活污水中天然雌激素雌酮(Estrone,E1)、17β-雌二醇(17β-Estradiol,E2)以及17α-乙炔基雌二醇(17α-Ethynylestradiol,EE2)的去除性能。在对COD、N和P具有良好去除效果的前提下,对E1、E2和EE2的去除率可分别达到92.7%、100%和62.7%。通过对各反应单元内3种雌激素的物料平衡分析,表明A2O工艺对雌激素的去除主要发生在厌氧段和好氧段。以失活污泥作为对照组,好氧硝化过程中雌激素去除的小试实验发现,好氧过程中E1、E2的去除主要依靠生物降解作用,而EE2的去除则主要依赖于活性污泥对其的吸附作用。     

汞矿区周边土壤和溪流底泥对汞的吸附解吸特征

为充分认识汞在土壤和底泥中的吸附解吸特征,采取恒温水平振荡法对汞矿区周边未污染土壤和溪流底泥进行了Hg~(2+)的吸附解吸实验并用吸附等温方程和动力学方程对吸附过程进行了拟合对比。结果表明,土壤和底泥对Hg~(2+)的吸附过程类似,在中性条件下,其饱和吸附量分别为1 848.77 mg·kg~(-1)、941.25 mg·kg~(-1)在过酸或者过碱的条件下,均不利于土壤和底泥对Hg(Ⅱ)的吸附;在初始5 min内,土壤和底泥对Hg~(2+)的吸附量分别达到了饱和吸附量的72.64%、62.68%,200 min内基本达到吸附饱和;Hg~(2+)在土壤和底泥中的吸附量越大,其解吸量也越大,土壤对Hg~(2+)的吸附量及量成正比例关系,且Hg~(2+)一旦进入土壤或底泥,则很难再被解吸出来,土壤和底泥的最大解吸率分别为0.92%、1.32%。Langmuir、Freundlich和TemKin 3种曲线均能较好地拟合土壤和底泥二者对Hg~(2+)的等温吸附过程,但Langmuir的拟合度更高,显著水平分别达到了0.997 6,0.995 9;Elovich、双常数方程均能较好地拟合土壤和底泥对Hg~(2+)的吸附动力学过程,Eovich方程更适合拟合土壤对Hg~(2+)的吸附动力学,双常数方程更适合底泥的动力学拟合,显著水平分别达到0.935 0、0.919 9。     

聚甲醛单宁酸树脂对水体中苯胺的动态吸附研究

以单宁酸为原料,甲醛为交联剂制备了聚甲醛单宁酸树脂(PFTR),利用扫描电子显微镜和氮吸附仪对其表面孔径进行了表征和分析,并对模拟废水中的苯胺浓度进行了动态吸附性能研究,采用Thomas、Yoon-Nelson和BDST 3种模型对实验数据进行拟合分析,探讨PFTR对苯胺的吸附性能和原理。结果表明,PFTR表面含有丰富的孔状结构,能有效吸附水体中的苯胺。当PFTR用量为0.1g,吸附柱填充高度为1cm,流速为0.1cm/min,苯胺初始质量浓度为1 000~2 500mg/L时,其穿透时间随苯胺初始浓度的增大而提前。Thomas模型可较好地估算饱和吸附量,Yoon-Nelson和BDST模型能预测穿透时间。     

地下水中多环芳烃迁移转化研究

吸附和生物降解是受污染地下水中多环芳烃(PAHs)归宿的主要途径.论述了PAHs在含水层中吸附过程的特征、影响因素与研究方法,并比较各种研究方法的优缺点;分析了PAHs在含水层中生物降解过程机制以及研究进展;介绍了PAHs在地下水中迁移、转化数学模型与数值模拟的研究开发状况;指出了PAHs与固相介质的吸附机制和竞争吸附行为、高分子量PAHs的生物降解途径和机制及共存PAHs或与其他污染物在地下水中的迁移、转化、归宿与修复技术是深入研究的方向.     

水体中钼污染物的迁移转化研究进展

水体的重金属钼污染在中国部分地区已经显现,明确钼迁移转化规律是治理钼污染的基础.在总结水体钼污染形成机制的基础上,综述了水体钼污染物迁移转化的研究进展.其中,在水体胶体对钼的吸附研究方面较深入,酸碱条件和胶体种类是钼迁移转化的主要影响因素.而目前的研究,对尾矿中不同种类原钼矿物迁移转化与环境条件相互作用的关系尚不明确.因此,解决实际钼污染同题还需更深入的系统性探索.     

轻质非水相流体(柴油)在多孔介质中的垂向运移

紫外分光光度计为测量手段,通过简易一维土柱实验装置模拟了在不同条件下柴油在多孔介质中的运移。实验发现:柴油在两种不同粒径的砂土中垂向迁移的规律大致相同,并在持续淋滤108 h后,约90%的残余柴油都聚集在距离表层30 cm的范围内;间歇淋滤比持续淋滤更容易使柴油聚集在毛细带,不易向深处迁移;并在一定程度上验证了LNAPLs在地下环境中运动的渗漏、顶托阶段。     

煤矸石淋溶污染物对高速公路沿线土壤水环境污染的仿真研究

利用淋容试验,模拟自然降雨,分析了煤矸石对高速公路沿线地下水造成的污染,获得了大量真实可靠的数据,得出了煤矸石淋溶液中无机盐是造成高速公路沿线地下水污染的主要原因.并基于多孔介质流体力学和溶质运移动力学建立了描述微量元素在土壤-水环境系统中迁移的数学模型,利用该模型对煤矸石淋溶微量元素在道路沿线土壤-水环境中的迁移规律进行了模拟分析,进一步预测了污染物浓度变化规律及分布特征,可为公路沿线土壤-水环境污染提供分析依据.     

苯胺在水环境中的迁移转化研究进展

水环境介质是污染物迁移转化的载体,苯胺(ANI)是一种重要的有机化工原料和化工产品,具有致癌、致畸、致突变效应,水环境中残留的ANI会给人类健康和生态安全带来威胁。结合国内外现有研究,介绍了ANI在水环境中的来源及污染现状,并对ANI挥发、光降解、生物降解、动植物吸收等迁移转化行为进行总结,重点讨论了水环境颗粒物对ANI吸附的影响因素。未来应继续探索建立ANI在水环境中各迁移转化行为模型,着重开展"有机物-颗粒物-生物"复合体系下ANI的迁移转化行为研究,从原理上对ANI的吸附影响因素进行深入探讨。