基于位点能量分布理论对苯酚和双酚A在沉积物中的竞争吸附研究

河流水体和沉积物中酚类EDCs因其广泛存在和危害持久受到广泛关注,为研究自然条件下河流沉积物上多种酚类EDCs共存的吸附行为,本文以苯酚(phenol)和双酚A(bisphenol A,BPA)为目标污染物,灞河表层沉积物为吸附剂,通过静态吸附实验研究二者在单溶质和双溶质体系下的吸附等温特性,在此基础上,采用位点能量分布理论分析污染物之间的竞争吸附机理.结果表明,相同浓度(1～50 mg·L~(-1))条件下,单溶质体系的苯酚吸附位点主要集中于高能量位;双酚A吸附位点主要分布于低能量区.双溶质体系下,相同浓度的两种物质位点分布函数均随着位点能量的增大而呈指数降低,苯酚下降趋势较为平缓,吸附位点分布更均匀.两种体系相比较,双溶质体系下苯酚平均位点能量和位点能量非均质性分别降低0.867%和3.473%,吸附位点数量降低1.230%;双酚A平均位点能量和位点能量非均质分别增大了6.074%和14.992%,吸附位点数量增大6.389%.即双溶质体系下,二者之间存在一定的竞争吸附,双酚A处于竞争优势.     

17α-乙炔基雌二醇在微塑料上的吸附和解吸行为

以内分泌干扰物17α-乙炔基雌二醇（EE2）作为目标污染物,系统研究了5种微塑料聚酰胺（PA）、聚乙烯（PE）、聚氨酯（TPU）、聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯（PS）对EE2的吸附动力学、吸附等温线及解吸作用.微塑料对EE2的吸附动力学和吸附等温线的结果表明,5种微塑料对EE2的吸附能力为PA>TPU>PE>PVC>PS;5种微塑料中TPU和PA具有最大的吸附能力和吸附容量,主要归因于氢键产生的化学吸附;而PE、PS、PVC主要是依靠范德华力的相互作用.因PA和TPU对EE2的吸附能力更强,两者的解吸量均高于其他3种物质.采用解吸率来反映不同微塑料的解吸性能,发现EE2在PS中的解吸率最高,PA和TPU上解吸率相对较低.采用单因素重复测量方差分析统计学方法对EE2在5种微塑料上的解吸特性进行分析,EE2在PS与其他4种微塑料之间表现为显著性差异,其余微塑料两两之间无显著性差异;尽管肠胃液中解吸率高于去离子水,但两者并无显著性差异.     

邻苯二甲酸酯及邻苯二甲酸在碳管上的吸附

以邻苯二甲酸（PA）和邻苯二甲酸二乙酯（DEP）为目标污染物,碳纳米管（CNTs）为吸附剂,通过不同pH值条件下单、双溶质的吸附实验,结合能量分布理论,分析PA对DEP在CNTs上的竞争和取代吸附.结果表明,在同一pH值下,DEP在CNTs上的吸附性强于PA.对于DEP,pH值改变导致的CNTs分散稳定性的变化是影响其吸附的决定因素.对于PA,溶液pH值会影响CNTs的表面电荷及PA的解离程度,两者均会产生影响.双溶质体系下,PA对DEP在CNTs上的吸附存在竞争和取代效应.在不同pH值条件下,PA对DEP在CNTs上的竞争和取代的程度与CNTs的分散稳定性和PA的解离程度有关.基于能量分布的分析表明,虽然PA的加入导致DEP在CNTs上可利用的高能吸附位点数量显著下降,但是其可利用的低能吸附位点数量增加.     

铅离子和四环素在微塑料表面的吸附机理与协同效应

水环境中存在的微塑料能够显著地影响无机或者有机物污染物的迁移和转化.本文探究了Pb （II）和四环素（TC）在聚氯乙烯（PVC）和聚酰胺（PA）微塑料上的吸附特征与作用机制.结果表明,在二元体系中,TC与Pb （Ⅱ）相互促进在PVC和PA表面上的吸附行为,呈现出协同效应.PA和PVC对TC的吸附等温线呈高度的线型,而PA对Pb （II）的吸附过程则符合Langmuir模型.溶液pH值显著地影响TC和Pb （II）在PVC和PA表面的吸附.溶液中NaCl的存在明显地降低了PA对Pb （Ⅱ）的吸附,但对TC吸附特征影响很小.傅里叶红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）分析表明,PVC主要通过疏水相互作用键合TC,而PA则主要通过氢键和疏水相互作用与TC作用,通过静电相互作用与Pb （II）结合.本研究结果加深了对微塑料与污染物之间作用机制的理解,可为环境中微塑料风险评估提供一定的科学依据.     

聚酰胺微塑料对大肠杆菌和脱氮副球菌的毒性

微塑料对环境微生物的毒性尚不清楚.本研究通过生长曲线测试、活性氧（ROS）生成、无机氮转化效率和塑料添加剂检测,探究了聚酰胺（PA）微塑料对典型环境微生物—大肠杆菌和脱氮副球菌生长的影响.PA微塑料对大肠杆菌的毒性与其浓度呈正相关,高浓度PA(100 mg·L-1)微塑料对大肠杆菌和脱氮副球菌的生长均产生了显著抑制,胞内ROS提升水平分别为20.4%～29.2%和82.5%～212.7%.高浓度PA微塑料虽然抑制了脱氮副球菌生长但不会影响其脱氮性能.塑料添加剂检测结果表明,在高浓度PA微塑料暴露下塑料添加剂双酚A和邻苯二甲酸二乙酯有溶出并被脱氮副球菌吸附的可能.未来应进一步关注微塑料对环境微生物的影响及其毒性机制.     

典型雌激素在微塑料上的吸附特征及位点能量分布

微塑料(MPs)和雌激素是目前备受关注的新型污染物,MPs可作为环境中雌激素的载体而产生复合污染.为了解聚乙烯(PE)为代表的MPs对典型雌激素的吸附特性,采用批平衡吸附实验法,借助X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶红外光谱(FTIR)等研究不同体系下PE对6种典型雌激素的吸附行为和位点能量分布情况.结果表明,在不同初始浓度(100μg·L^-1和1000μg·L^-1),PE对目标雌激素的吸附过程更符合准二级动力学模型,初始浓度的增加会影响吸附平衡时间和雌激素吸附量占比.在单一体系(单一雌激素)和复合体系(6种雌激素共存)中,雌激素在PE上的吸附更符合Freundlich模型(R²>0.94).等温吸附实验结果及XPS和FTIR表征结果表明,吸附过程主要受范德华力和疏水分配作用影响;单一己烯雌酚(DES)体系中出现的C—O—C官能团和单一炔雌醇(17α-EE2)体系中出现的C—O—C及■官能团,表明化学键合作用对合成雌激素在MPs上的吸附有一定的影响,而对天然雌激素基本没有影响.与单一体系相比,复合体系中各雌激素的吸...     

微塑料对沸石吸附水体氨氮的影响及其机制

以自然环境广泛存在的聚苯乙烯微塑料和丝光沸石为吸附剂,通过序批式吸附实验对比研究了微塑料和沸石两种单一体系,以及沸石和微塑料共存的复合体系下吸附剂分别对氨氮吸附过程的影响及其机制.结果表明,在3种体系下吸附剂对氨氮的吸附过程均符合准二级动力学模型以及Freundlich等温吸附模型.单一和复合体系下沸石对氨氮的吸附是吸热熵增过程,而微塑料吸附氨氮是放热和熵减的过程;沸石（74.85%）和复合体系吸附剂（82.68%）对氨氮的去除率在pH=6时均达最大值,而微塑料吸附氨氮随pH的提高而逐渐增大;腐殖酸对沸石吸附氨氮具有明显的抑制作用,去除率从60.29%降低至17.35%,而对微塑料的吸附作用影响较小.傅里叶红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）分析结果表明,沸石主要通过氢键和静电引力吸附氨氮,而微塑料通过影响沸石表面O—H和Si/Al—O基团改变了其对氨氮的吸附性能.     

老化前后微塑料对富里酸的吸附

由于微塑料（MPs）在地表水环境中的广泛存在以及对水中有机污染物的较强吸附能力,其与地表水中天然有机物间的相互作用不容忽视.为深入了解微塑料对天然有机物的影响,开展了老化前后聚酰胺66（PA66）和聚丙烯（PP）两种微塑料吸附富里酸（FA）的研究.结果表明,老化前后的微塑料吸附富里酸的试验数据较好地拟合了准二级动力学模型（R²>0.94）,吸附平衡在48 h以内达到,且PA66对富里酸的吸附能力要好于PP,老化过程可促进微塑料对富里酸的吸附.吸附等温数据则较好地拟合了Freundlich模型,吸附过程以多层不均匀的物理吸附为主,热力学结果显示该吸附过程是自发的吸热反应.随着pH的增加,老化前后微塑料对富里酸的吸附能力先降低后增加.解吸试验表明富里酸在超纯水中的解吸率皆高于地表水,且老化后的解吸率皆小于老化前.老化过程对微塑料的结构有较大的影响,老化后两种微塑料的比表面积都大幅增加且表面粗糙度增大,但官能团的变化较小.微塑料的比表面积和极性是影响吸附过程的主要因素,老化前后微塑料对富里酸的吸附机制主要是疏水作用和π-π相互作用.     

川西北沙化土壤对双酚A的吸附特征

研究了川西北地区4种受试土壤（PS：泥炭土壤,ND：未沙化土壤,LD：轻度沙化土壤,MD：中度沙化土壤）对双酚A（BPA）的吸附行为,探讨了土壤有机质（SOM）含量、土层深度和土壤团聚体对吸附作用的影响.结果表明：4种受试土壤对BPA的吸附过程符合双室一级动力学模型（R²≥0.98）.Freundlich和Langmuir模型吸附等温式可以较好地描述BPA的吸附行为（R²≥0.98）,吸附表现出较强的非线性（N, 0.52~0.70）.沙化后,吸附非线性增强,饱和吸附量下降3.7~5.7倍.4种受试土壤的最大吸附量Q_m依次为：PS（8901mg/kg）,ND（7011mg/kg）,LD（1506mg/kg）和MD（1050mg/kg）,Q_m与其SOM含量呈显著正相关（r > 0.999,P < 0.01）.土层深度增加BPA吸附性能下降,沙化后,下降幅度增大（MD > LD > ND > PS）.团聚体粒级增大,其吸附性能先增加后减小.沙化后,各粒级团聚体的吸附性能差异显著增大,吸附贡献率分布也不同.5种粒级的团聚体对未沙化土壤ND吸附BPA的贡献率基本相当,而沙化土壤LD和MD吸附BPA主要来自小团聚体（< 0.25、0.25~0.5mm）的贡献（86%~88%）.     

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.      

植酸掺杂聚苯胺对水中Cr(Ⅵ)的去除研究

为实现对废水中Cr（Ⅵ）的高效去除,利用PA（植酸）掺杂PANI（聚苯胺）制备了一种新型三维多孔吸附剂PANI/PA,探究PA的掺杂浓度、pH、反应时间、反应温度、共存金属离子和无机阴离子对Cr（Ⅵ）去除率的影响.首先,采用SEM、FTIR、XPS等表征手段证实PA成功掺杂到PANI上形成三维多孔结构,并进一步利用吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学模型分析PANI/PA对Cr（Ⅵ）的吸附特性.结果表明:①0.05 mol/L PA掺杂的吸附材料具有最优吸附效果.当pH为4.0时,吸附剂可以实现对Cr（Ⅵ）最有效的去除.②吸附动力学符合准二级动力学模型,表明化学吸附是控制反应速率的主要因素.Langmuir等温吸附模型对等温吸附过程实现较准确拟合,在318 K时达最大吸附容量（99.0 mg/g）,优于普通PANI吸附剂.③吸附机理主要是表面静电吸附、络合作用和还原作用.④在其他金属离子和无机阴离子共存下,PANI/PA对Cr（Ⅵ）具有较强的选择吸附性.研究显示,PANI/PA吸附材料成功制备并具有稳定结构,能够对水中Cr（Ⅵ）实现有效去除,并具有较强的选择吸附性,因此对废水中Cr（Ⅵ）的去除具有潜在的应用价值.      

土壤中微塑料对陆生植物的毒性及其降解机制研究进展

微塑料(MPs)作为一种新型环境污染物,自2004年被英国科学家提出以来受到广泛关注.土壤作为微塑料的重要聚集地,随农田灌水和翻耕等农业操作的进行,微塑料污染范围和积累量不断扩大并对陆生植物产生多种毒性,且由于其粒径小、难降解和吸附能力强的特点给土壤微塑料污染治理带来了较大挑战.从微塑料的直接和间接毒性及其与其他污染物结合时产生的联合毒性这3个方面综述了微塑料对陆生植物的毒性,主要表现为微塑料存在对植物造成机械损伤、诱导植物产生氧化应激、细胞毒性和基因毒性,导致植物生长和植物组织代谢受阻等一系列问题.进一步,基于当前研究阐述了微塑料的物理、化学和微生物降解机制：微塑料的物理和化学降解主要通过改变微塑料的粒径大小和表面性质并产生中间产物;而更小粒径微塑料及其中间产物可以在物理、化学和微生物这3种因素同步影响下最终转化为水和二氧化碳,但该过程极其复杂和缓慢.最后,对微塑料的进一步研究方向进行展望,可为未来微塑料的陆地生态系统领域研究重点和污染控制提供资料借鉴.     

老化前后聚乳酸和聚乙烯微塑料对抗生素的吸附解吸行为

作为不可降解塑料的替代品,可降解塑料在不同的领域中被广泛使用.与不可降解塑料相比,环境中的可降解塑料可在短期内产生大量的微塑料.为了探明可降解微塑料的老化过程及其与共存污染之间的相互作用,开展了原始和老化的聚乳酸(polylactic acid,PLA)对磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole,SMZ)和阿莫西林(amoxicillin,AMX)的吸附解吸行为研究,并与聚乙烯(polyethylene,PE)进行了比较.结果表明:①原始的PLA和PE具有光滑的表面和疏水性的特征.经热活化过硫酸钾老化后,PLA和PE的粒径变小,表面产生大量的凹坑、裂缝和孔隙,比表面积增大,含氧官能团强度增加,亲水性增强.②抗生素在PLA和PE上的吸附符合准二级动力学模型,原始和老化的PLA、PE的主要吸附方式为表面吸附和颗粒内扩散.③老化后PLA和PE的吸附能力增强,老化PLA对SMZ的最大吸附量为14.7 mg/g,约是原始PLA(1.63 mg/g)的9.02倍,老化PE对SMZ的最大吸附量为5.20 mg/g,是原始PE(1.73 mg/g)的3.01倍,且老化PLA对抗生素的最大吸附量大于PE.④老化后的PLA和PE对抗生素的解吸量和解吸率降低,但原始和老化PLA的解吸量和解吸率均高于PE.研究显示,PLA相对于PE对共存污染物有更强的载体作用,且在生物体中PLA比PE更容易释放出抗生素,从而可能给生物体的生命健康造成更大的威胁.      

TPU纳米纤维膜对典型内分泌干扰素的吸附去除

利用静电纺丝技术成功制备了热塑性聚氨酯（TPU）纳米纤维膜（TPU-NFM）,通过扫描电镜、傅里叶变换红外光谱对TPU-NFM进行表征,并设置了动力学实验和热力学实验研究TPU-NFM对BPA、EE2的吸附性能及吸附机理,探讨了环境条件对膜吸附的影响.结果表明：静电纺丝TPU纳米纤维光滑纤细、直径均匀、有良好的网状结构以及丰富的表层基团.吸附实验表明TPU-NFM对BPA的吸附过程符合Langmuir模型和准二级动力学模型,吸附过程中单分子层的化学吸附占主导作用,最大吸附容量q_max=45.48mg/g,最大吸附速率k₂=0.754g/（mg·h）.对EE2的吸附过程符合Langmuir模型和Elovich模型,偏向各吸附机理综合作用的结果,其q_max=38.22mg/g,初始吸附速率a=5.355mg/（g·h）.此外,TPU-NFM对环境中盐度以及pH值的敏感度不高.     

可降解微塑料对铜和锌离子的吸附解吸特性

为了评估可降解微塑料对共存污染物的载体效应,对可降解微塑料PLA（聚乳酸）对重金属污染物（Cu²⁺、Zn²⁺）的吸附和解吸行为进行了探究,同时选择常规微塑料PP（聚丙烯）进行对照实验.在紫外老化过程中,微塑料（MPs）均表现为表面出现裂纹、凹坑,比表面积增大,负电荷增多,含氧官能团强度增强,亲水性增强.较之PP,PLA在紫外老化过程中理化性质的改变尤为明显.老化后MPs的吸附能力远大于老化前,老化PLA对Cu²⁺的最大吸附量可达5.56mg/g,约为新制PLA（2.27mg/g）的2.5倍;老化前后PLA对重金属的吸附量均高于PP.解吸实验表明,老化后MPs对重金属的解吸率均低于老化前,而老化前后PLA对Cu²⁺、Zn²⁺的解吸量及解吸率均高于PP.较之胃液环境,老化前后MPs对金属离子的解吸更易在肠液环境中进行.说明PLA相对于PP对重金属具有更强的载体作用,且PLA更容易将重金属污染物释放到人体内,进而对人体健康造成威胁.     

介质阻挡放电等离子体老化微塑料及对Zn (II)吸附的影响

为了在实验中缩短微塑料的老化时间,更真实地模拟自然老化条件,采用介质阻挡放电（DBD）等离子体老化聚乙烯微塑料（PE-MP）和聚丙烯微塑料（PP-MP）,同时研究了老化前后PE-MP和PP-MP对Zn （II）的吸附过程和机理.随着放电时间延长和输入电压升高,微塑料表面出现微小裂纹或孔洞,形成含氧官能团.老化后PE-MP和PP-MP对Zn （II）的吸附容量分别提高了22.7%和14.8%.老化前后微塑料对Zn （II）的吸附均符合准二级动力学模型.颗粒内扩散模型表明,Zn （II）在微塑料上的吸附过程可分为快速吸附,慢速吸附和吸附平衡3个阶段.同时,老化前后微塑料对Zn （II）的吸附均符合Langmuir吸附等温线模型.热力学结果表明,微塑料对Zn （II）的吸附是自发的吸热过程.Ca²⁺、腐殖酸和低pH值不利于微塑料对Zn （II）的吸附.     

模拟环境老化对PE微塑料吸附Zn(II)的影响

探讨了酸处理（1mol/L HCl）、碱处理（1mol/L NaOH）、氧化处理（30% H₂O₂）和高温-冻融处理（70℃和-22℃交替）4种老化方式对聚乙烯（PE）微塑料表面性质和Zn（II）吸附行为的影响.结果表明,4种老化方式均使PE微塑料表面出现大量的粗糙褶皱结构,但未改变表面化学结构.4种老化方式均导致PE微塑料Zn（II）吸附量的增加,其顺序为：碱处理 > 酸处理 > 氧化处理 > 高温-冻融处理 > 原样.PE微塑料吸附Zn（II）的动力学过程符合Lagrange准二级吸附动力学和W-M颗粒扩散模型,说明吸附过程是多个吸附阶段共同作用的结果,吸附等温线符合Langmuir和D-R模型,证实PE微塑料对Zn（II）的吸附属于物理吸附,老化使PE微塑料表面出现的大量褶皱是其Zn（II）吸附量增加的主要原因.     

Mg-La-Fe/沸石复合材料的制备及其处理低浓度含磷废水的性能

以沸石为载体,选用镁、镧和铁为改性剂,采用水热法制备了一种新型高效且易于磁性分离回用的载镧磁性沸石吸附剂（MLFZ）.等温吸附和动力学研究结果表明,其吸附行为符合Langmuir等温模型和准二级动力学模型,MLFZ饱和吸附量为13.46 mg·g^-1; MLFZ在pH为3～9范围内均表现出良好的吸附性能,共存离子条件下对磷酸根具有特异吸附能力,通过磁性吸附重复使用5次后,MLFZ对磷酸盐去除率维持在90%左右,突显了其易于回收再利用的优点;FTIR、 XPS和Zeta电位表征显示,表面沉积、静电吸附作用和镧与磷酸盐通过配体交换形成内层络合物在吸附过程中为主要作用.将MLFZ用于处理自然池塘污水,结果显示磷酸盐浓度由0.86 mg·L^-1降低到0.013 mg·L^-1,表明该吸附剂具有良好的实际应用前景.