可变电荷与恒电荷土壤胶体对DNA吸附与解吸特征

采用平衡法研究了红壤胶体、砖红壤胶体、潮土胶体和褐土胶体在不同pH值条件下DNA吸附与解吸特征.结果表明,在NaCl和KCl电解质体系中,4种土壤胶体在吸附过DNA后,溶液pH值均有不同程度的增加,pH增加的幅度为红壤胶体>砖红壤胶体>潮土胶体>褐土胶体;NaCl电解质体系>KCl电解质体系.土壤胶体对DNA的吸附量均随着pH值的升高而降低,在pH为2~4,不同胶体对DNA的吸附量保持最大值,约为13.1~14.8μg.mg-1.当平衡溶液pH值从4.2开始上升至8.6,在NaCl体系中,砖红壤胶体和红壤胶体上DNA的吸附量下降幅度约5.5μg.mg-1,而在KCl体系中,DNA的吸附量下降幅度约2.1μg.mg-1.2种电解质体系,潮土胶体与褐土胶体上DNA的吸附量下降幅度约为8.3~12.2μg.mg-1.DNA吸附量下降幅度为恒电荷土壤(潮土和褐土)胶体>可变电荷土壤(红壤和砖红壤)胶体.用NaOAc和NaH2PO4对土壤胶体吸附DNA的解吸时,可变电荷土壤胶体与恒电荷土壤胶体解吸规律有明显差异.在3种溶液pH值为3、5和7时,可变电荷土壤(红壤和砖红壤)胶体上NaOAc解吸率约10%~24.5%,Na...     

低浓度范围内聚丙烯酰胺在黏土矿物上的吸附特征

用酰胺基团溴化后碘化镉-淀粉显色分光光度法测定了在0～50mg/L低浓度范围内聚丙烯酰胺(PAM)在高岭土和蒙脱土上的吸附等温线,并考察了电解质浓度和类型对吸附的影响.结果表明,PAM在黏土矿物上有很强的吸附亲合力,吸附等温线为Langmuir型.电解质能大大增强PAM在黏土矿物上的吸附,其中二价离子比一价阳离子更有效.电解质浓度较低时,PAM分子主要以链序态吸附,电解质浓度较高时以链环态、链端态吸附的数量逐渐增多.PAM的吸附只限制在层状黏土矿物的外表面上.在Na⁺介质中,PAM在两种黏土矿物上的吸附量差别不大;而在Ca²⁺介质中,蒙脱土悬浮颗粒产生分裂,为PAM的吸附提供新的外表面积,PAM的吸附量大大高于在高岭土上的吸附量,前者约是后者的2～3倍.     

吸附在改性蒙脱土上有机物的稳定性

利用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)改性的蒙脱土来吸附含油废水中的有机物,并在不同环境条件下观察被吸附有机物的稳定性.结果表明,改性蒙脱土对含油废水中的有机物有很强的吸附能力,吸附在改性蒙脱土上的有机物在超声波作用下能发生一定数量的解吸,提高温度略微降低被吸附有机物稳定性,而无机盐对其的解吸影响很小.在碱性(pH12.0)条件下,吸附在改性蒙脱土上的有机物能发生大量的解吸,因此其稳定性差,可以通过加碱的方式对改性蒙脱土进行再生,这为改性蒙脱土的循环使用提供了可能.     

低分子量腐殖酸改性蒙脱土对黄曲霉素的吸附作用

采用振荡平衡法研究了相对分子质量<3 500的低分子量腐殖酸改性蒙脱土对黄曲霉素(AFB1)的吸附作用及机制.吸附动力学实验结果表明,0～24 h内,蒙脱土原土快速吸附AFB1,在2 h处吸附量即至最大值,而后吸附量持续降低,12 h后趋于稳定、吸附量为1.01μg.g-1;0～24 h内,改性蒙脱土对AFB1的吸附量则持续增加,12 h时吸附量达最大值(1.60μg.g-1),其后吸附达平衡.用腐殖酸改性后,蒙脱土对AFB1的等温吸附曲线由Langmuir型转变为Freundlich型,平衡浓度较高条件下,AFB1在改性蒙脱土上的吸附量明显高于蒙脱土原土.蒙脱土改性后晶层坍塌,出现不规则和絮状松散结构,与其表面聚集的腐殖酸形成较为稳定的"矿物-腐殖酸"复合体,增强了其对疏水性AFB1的吸附能力.随溶液pH值的增大,原土和改性蒙脱土对AFB1的吸附量均增大,但AFB1在改性蒙脱土上吸附量的增加幅度较大,这可能主要与溶液碱性的提高促进了AFB1与蒙脱土矿物的氢键及电性结合有关.研究结果可为进一步阐明AFB1在土壤中的界面过程和环境归趋提供依据.     

模拟土壤团聚体中金属离子的吸附-还原解吸

通过高分子水凝胶包裹技术,研究了不同的团聚体模拟体系中金属离子的吸附-生物还原解吸机制。结果表明:无定形铁矿物模拟团聚体对于金属离子的吸附量高于针铁矿模拟团聚体,且交联密度1.0%包裹组金属离子吸附量小于0.3%包裹组。在希瓦氏菌的作用下,凝胶包裹的铁矿物体系中亚铁浓度先升高后下降,而铁矿物上吸附的Cu2+和Mn2+则随着生物还原作用而解吸释放;针铁矿组的解吸量低于无定形铁矿物,而交联密度高的1.0%包裹组金属离子解吸量高于0.3%包裹组。在凝胶包裹的水稻土团聚体体系中,生物还原作用同样会引起铜/镍/钴/锰离子的溶出,从而影响土壤环境中重金属污染的迁移转化。     

Di-(2-ethylhexy)-phthalate在细菌及细菌-矿物复合体表面的吸附解吸行为

以土壤中分离出的邻苯二甲酸二异辛酯(DEHP)高耐性细菌(伯克霍尔德菌,Burkholderia sp.)及3种常见矿物为实验材料,研究Burkholderia sp.及其矿物复合体对DEHP的吸附解吸行为,包括吸附动力学、吸附等温曲线、pH的影响、FTIR分析等.结果显示,Burkholderia sp.能在较短时间内完成对DEHP的吸附;DEHP在细菌表面的吸附符合Langmuir等温吸附方程(R20.97);Burkholderia sp.吸附DEHP的最适pH为7.0~8.0.蒙脱石、针铁矿、高岭土及细菌对DEHP的吸附能力大小依次为:蒙脱石针铁矿伯克霍尔德菌高岭土;同时,蒙脱石-细菌复合体系对DEHP结合能力最强,而高岭土和针铁矿-细菌复合体系对DEHP的结合强度较小.FTIR分析结果表明细菌表面的蛋白质及脂质部分在DEHP吸附过程中的作用较大,而疏水性作用等是DEHP与细菌及复合体相互结合的主要作用力.这些结果都与DEHP在环境中的迁移转化行为密切相关,对评估该类化合物的环境生态风险以及控制环境污染都具有重要的指导意义.     

富里酸-高岭土复合体对溶液中铀的吸附效果探究

为提高高岭土对溶液中铀的吸附效果,将富含官能团的富里酸与高岭土结合形成富里酸-高岭土复合体,通过静态对比试验,研究了pH值、反应时间和吸附剂投加量等因素对富里酸-高岭土复合体的铀吸附效率的影响。试验结果表明:富里酸-高岭土复合体对铀的吸附效率与高岭土相比有显著的增加,富里酸-高岭土复合体和高岭土对铀的吸附率在pH值为5时分别可达99%和80%;富里酸-高岭土复合体和高岭土对铀的吸附反应均在反应时间为20 h达到吸附平衡,富里酸-高岭土复合体和高岭土两种吸附剂的吸附反应皆遵循准二级动力学吸附规律;当吸附剂投加量在0.1～0.5 g之间时,随着富里酸-高岭土复合体和高岭土两种吸附剂投加量的增加,铀的吸附率也随之增加,铀的最大吸附率分别可达87%和78%;铀的解吸效率随着富里酸溶液浓度的增加而增加,相较于用超纯水作洗脱剂的空白试验,铀的解吸率可达60%;富里酸-高岭土复合体对溶液中铀的最佳吸附条件为:溶液pH=5、反应时间20 h、吸附剂投加量0.5 g。该研究结果可为提高溶液中铀的提取与去除效率提供理论依据。     

模拟酸雨条件下Cd2+在土壤及其矿物表面的解吸动力学特征

利用流动搅动法研究在模拟酸雨条件下土壤和矿物表面Cd2+的解吸动力学特征,结果表明,Cd²⁺的解吸动力学能用一级动力学描述,红壤和针铁矿上Cd²⁺解吸率为70%～100%,砖红壤和高岭土上解吸率为25%～50%;砖红壤上Cd²⁺解吸动力学可用扩散方程描述,但该方程并不适合描述红壤、针铁矿和高岭土上Cd²⁺的解吸;Elovich方程在描述Cd²⁺解吸时比双常数方程和抛物线扩散方程要好,这也说明Cd²⁺的解吸为一非均相扩散过程.Cd²⁺的解吸过程分为快反应和慢反应,快反应过程在60min内完成(除砖红壤外),随后达到平衡状态.Cd²⁺在土壤表面的快反应与交换态Cd²⁺有关,边面羟基化的键合点位与Cd²⁺亲和力的不同是导致Cd²⁺解吸速率和解吸量差异的原因.流出液pH值的上升反映出土壤表面存在质子的消耗,这可能与硫酸根的专性吸附释放羟基和矿物表面的质子化有关,这在砖红壤上表现得特别明显.     

不同金属改性的蒙脱土对普萘洛尔的吸附

采用浸渍法将蒙脱土用5种金属阳离子饱和,分别得到铁基蒙脱土、铜基蒙脱土、钾基蒙脱土、钠基蒙脱土和钙基蒙脱土,研究普萘洛尔在这5种金属阳离子饱和的蒙脱土上的吸附行为,探明主要影响因素,并推测可能的吸附机制。结果表明:5种金属阳离子饱和的蒙脱土对普萘洛尔均具有较高的吸附能力,且吸附能力顺序为铁基蒙脱土>铜基蒙脱土>钾基蒙脱土>钠基蒙脱土>钙基蒙脱土。pH为3~9时吸附量增加,是由于溶液中H+与普萘洛尔在金属阳离子饱和蒙脱土上吸附位点竞争力减弱;pH为9~11时吸附量减少,是由于普萘洛尔主要以分子状态存在,静电引力下降。K+、Na+和Ca2+的存在会抑制普萘洛尔的吸附。腐植酸加入会促进普萘洛尔的吸附,但促进作用随腐植酸浓度升高而减弱,甚至出现抑制作用。Langmuir等温吸附模型和准二级动力学方程能较好地描述普萘洛尔的吸附过程。研究结果有望为全面掌握普萘洛尔在土壤环境中的迁移转化规律提供的理论依据。     

季磷盐改性蒙脱土去除球形棕囊藻的实验研究

用L9(34)正交实验对季磷盐改性蒙脱土制备的工艺进行了优化,在60℃、搅拌时间6h、pH7、季磷盐与蒙脱土的阳离子交换容量比为1.5:1.0的条件下,制备得到的季磷盐改性蒙脱土,并考察了其对球形棕囊藻去除效果和影响因素.结果表明,作用48 h后, 20.0mg/L的改性蒙脱土除藻率可以达到93.2%以上.通过FT-IR、XRD和SEM等方法表征发现,季磷盐插入蒙脱土的层间,能够有效降低黏土颗粒与藻细胞间的静电斥力,使其吸附藻细胞性能提高.对比除藻实验结果显示,季磷盐改性蒙脱土除藻效果明显优于未改性蒙脱土、季磷盐改性高岭土和季铵盐改性蒙脱土.     

高含沙水体中黄土吸持和释放铜的机理

研究了高含沙体系中不同环境因素条件下黄土中铜的吸持和释放机理.实验结果表明,黄土对铜的专性吸附和对铜的碳酸盐、氢氧化物等的沉淀作用很强,使黄土对铜有很强的吸持能力.黄土中铜的吸持量随着水体离子强度的增加而减小,且支持电解质阳离子电荷数不同对铜吸持的影响也不同.黄土中吸持的铜在中性盐溶液中释放率小于4%,且随溶液离子强度的增加而增加.pH是影响铜释放的最重要因素,酸性溶液中铜的释放量大于70%,铜释放量随释放溶液pH的降低而增加.水土体系pH恒定时,铜吸持量相同的等量黄土,释放溶液体积越多,铜的释放量和释放率越高;相同含沙量条件下,吸持量越大,释放量和释放率也越大.     

腐殖酸对针铁矿吸附磷的影响机理

通过添加HA(Humic acid,腐殖酸),研究不同环境条件下HA对针铁矿吸附磷的影响. 结果显示,加入HA能显著降低磷吸附量,pH为4.5时分别加入100和40 mg/L HA,磷的最大吸附量分别降低了26.6%和25.6%;pH为7.0时分别加入100和40 mg/L HA,磷的最大吸附量分别降低了26.8%和23.1%. 不同添加顺序试验结果表明:针铁矿对磷的吸附量大小顺序为后添加HA>同时添加HA和磷>先添加HA;无论是否添加HA,针铁矿对磷的吸附量都随着pH的升高而降低,相应的吸附等温线也都符合Langmuir吸附等温方程;总有机碳和红外光谱特征表明,HA和磷在针铁矿表面吸附点位形成竞争吸附,并且针铁矿表面的羟基在吸附磷和HA的过程中起到了一定的作用.      

高岭石、针铁矿及其二元体对胡敏酸的吸附特性

研究了高岭石、针铁矿及其混合物(KGM)和复合物(KGC)的表面性质及吸附胡敏酸的特性.结果表明,4种物质的比表面积(SSA)表现为针铁矿KGCKGM高岭石,KGM的SSA接近两种纯物质的平均值,而KGC的SSA明显升高.高岭石、针铁矿、KGM和KGC的等电点(IEP)分别为3.2、7.9、6.1和6.7;初始p H=5.0时,其表面Zeta电位分别为-13.9、38.2、14.3和19.7 m V.4种样品对胡敏酸的动力学吸附过程适合用准二级动力学模型描述,表明化学吸附是主要作用机制.一、二位Langmuir模型可较好地拟合等温吸附数据(R~2为0.962~0.993),其中二位Langmuir模型对KGM和KGC吸附数据的拟合度R~2分别为0.989和0.993;Freundlich模型对等温吸附数据的拟合度较低,但两种二元体的拟合度高于两种纯物质.初始p H=5.0时,高岭石、针铁矿、KGM和KGC对胡敏酸的吸附容量(q_(max))分别为6.02、61.83、35.13和42.10 mg·g~(-1);两种二元体的q_(max)都高于两种纯物质q_(max)的平均值,其中KGC的q_(max)明显升高.热力学参数表明,4种样品对胡敏酸的吸附均属于吸热反应,其中高岭石的吸附为非自发过程,其余样品的吸附为自发过程.     

Oxidation of Cr(III) on birnessite surfaces: The effect of goethite and kaolinite

Oxidation of Cr(III) by manganese oxides may pose a potential threat to environments due to the formation of toxic Cr(VI) species. At present, it was still unclear whether the extent of Cr(III) oxidation and fate of Cr(VI) would be changed when manganese oxides co-exist with other minerals, the case commonly occurring in soils. This study investigated the influence of goethite and kaolinite on Cr(III) oxidation by birnessite under acidic pH condition (pH 3.5) and background electrolyte of 0.01 mol/L NaCl. Goethite was found not to affect Cr(III) oxidation, which was interpreted as the result of overwhelming adsorption of cationic Cr(III) onto the negatively-charged birnessite (point of zero charge (PZC) < 3.0) rather than the positively-charged goethite (PZC = 8.8). However, more Cr(VI) would be retained by the surface with the increase in addition of goethite because of its strong ability on adsorption of Cr(VI) at low pH. Moreover, either Cr(III) oxidation or distribution of the generated Cr(VI) between the solid and solution phases was not affected by kaolinite (PZC < 3.0), indicating its low affinity for Cr species. Reactions occurring in the present mixed systems were suggested, which could be partly representative of those in the soils and further indicates that the mobility and risk of Cr(VI) would be decreased if goethite was present.     

铊在河流沉积物上的吸附解吸行为研究

水体环境条件的改变直接影响铊在水体沉积物的吸附解吸行为,进而影响到铊在水环境中的迁移、转化途径.本实验采用北京市凉水河(L8)及其沿岸的藕田(L6)沉积物作为研究对象,研究了Tl(Ⅰ)在沉积物上的吸附特征及pH对其吸附过程的影响,并考察了以沉积物浸出液和背景电解质作为解吸体系时,Tl(Ⅰ)自沉积物上解吸的变化情况.研究结果表明:①两种沉积物对铊的吸附速度较快,初始的5 min内,沉积物对铊的吸附量达到最大吸附量的90％ (L6)和80％(L8)以上,12h基本达到吸附平衡.②沉积物L6和L8对Tl(I)吸附量均随着初始浓度的升高而增大,但是L6的吸附量明显高于L8.两种沉积物对铊的吸附等温线用Freundlich方程和Langmuir方程拟合均得到较好的拟合结果,在分析吸附解吸机理时,Langmuir方程更能说明其物理化学意义.③pH对铊在沉积物上的吸附影响较大,随着体系pH的增大,吸附量逐渐增大.④沉积物浸出液的高效体积排阻色谱和三维荧光表征结果表明沉积物浸出液中主要以类蛋白和腐殖酸类物质为主,荧光强度集中在1100 ～1550之间.用沉积物浸出液代替背景电解质作为解吸体系时,解吸量增加了2.232 mg·kg-1(L6)和1.494 mg·kg-1(L8)(C0 =0.33 mg·L-1),铊更易从沉积物浸出液的环境下解吸下来,进入水体.