238U、239Pu在板岩和土壤中迁移速度的实验模拟

以西南某低放废物处置库地质环境中板岩和土壤介质为研究对象,开展了238U和239Pu核素在这两种地质介质中的动态迁移实验研究,通过氚穿透实验(地下水流速=1 mL.min-1、实验柱连续淋洗时间=180 d)得到氚在板岩中的弥散系数DL为0.027 cm2.min-1,弥散度αL为0.324 cm,在土壤中的弥散系数DL为0.064 cm.2min-1,弥散度αL为0.895 cm.通过淋滤实验(地下水流速=0.1 mL.h-1、实验柱连续淋洗时间=350 min),得到了238U在板岩和土壤介质中的迁移速度分别为6.1—8.1 cm.a-1和7.3—8.5 cm.a-1,239Pu在板岩和土壤介质中的迁移速度分别为4.1—6.1 cm.a-1和3.7—4.9 cm.a-1.     

钙基膨润土和钠基膨润土对Pu的吸附行为

通过静态吸附实验,探讨了在不同条件下,钙基膨润土和钠基膨润土对239Pu的吸附行为.结果表明,钙基膨润土对钚的吸附能力强于钠基膨润土;固液比的增大有助于膨润土对钚的吸附,但达到一定值后对吸附不再产生影响;两种膨润土的吸附能力均随着水相pH的增大而增强,但随着CO2-3和Fe3+离子浓度的增大而减弱;此外,两种膨润土对Pu的吸附行为均可用Freundlich等温式表示.     

离子强度、pH对土壤胶体释放、分配沉积行为的影响

采用重力沉降法,根据司笃克斯(Stokes,1945)定律结合分速离心法提取两种粒径等级的自然土壤胶体样品.利用美国EPA批处理实验方法,进行一系列实验室静态吸附、解吸实验,并获取相应的动力学解离/沉积曲线以及热力学等温平衡解吸/吸附曲线.通过对土壤胶体释放/沉积速率、解离效率和解吸因数等行为因子的定量解析,描述自然土壤胶体的释放、稳定、沉积/分配动力学和热力学行为,考察土壤水溶液pH/离子强度、胶体粒径因素对土壤胶体释放、分配沉积行为的影响.实验结果表明,环境溶液pH的增大及离子强度的减小对土壤胶体的稳定和释放起促进作用,但对胶体向土壤颗粒中的沉积过程是不利的.pH和离子强度条件能够改变土壤胶体表面带电荷状态,改变土壤胶体与土壤介质表面吸附排斥作用力的大小,提高或降低土壤胶体与介质表面的碰撞接触效率,从而表现出土壤胶体在土壤介质中的沉积分配行为上的变化.粒径大小对土壤胶体的释放沉积行为影响明显.大粒径土壤胶体颗粒较小粒径颗粒更容易向土壤介质表面分配沉积.由此可知,土壤介质对土壤胶体持有和吸附的能力是与胶体颗粒粒径大小密切相关的,这主要是因为颗粒粒径大小能够有效的影响胶体颗粒与介质表面间的反应能量.土壤胶体沉积分配动力学曲线揭示,土壤胶体向土壤介质的分配过程是一个动态变化过程,土壤介质对土壤胶体的持留吸纳能力随时间而逐渐减弱.分配系数被证实是表征和分析土壤胶体沉积分配过程受环境物理化学因素影响的有效过程因子.     

Pu在地下水溶液中的形态及吸附行为

以GMZ膨润土为吸附介质,纯水和阿拉善某地下水为溶液,研究了Pu在GMZ膨润土中的吸附平衡时间关系、Pu初始浓度与吸附量的关系、不同浓度pH值对Pu的吸附影响.用PHREEQC软件模拟计算了水溶液中Pu的形态.研究表明,实验条件下GMZ膨润土对Pu的吸附平衡时间为20 h,中性环境中吸附效果大于酸性环境中的吸附效果,纯水溶液中的吸附效果大于阿拉善某地下水溶液中的吸附效果,通过模拟形态分析,溶液中的形态对吸附效果产生一定影响,在酸性溶液中主要是Pu~(3+),中性溶液中主要是Pu(OH)~(+3),碱性溶液中主要是Pu(OH)_4.     

土壤中2,2＇,5,5＇-四氯联苯的锁定效应及其影响因素

以2,2＇,5,5＇-四氯联苯（PCB52）为典型代表,采用微波提取法研究了土壤中多氯联苯的锁定效应及其影响因素.实验表明,老化时间、土壤的有机质含量、含水率、pH值以及老化环境温度都对土壤锁定2,2＇,5,5＇-四氯联苯的效果有显著影响.2,2＇,5,5＇-四氯联苯锁定量随着老化时间的增长而增加,添加20 d后尤为显著,之后变化缓慢,趋于平衡;随着土壤有机质含量的增加而显著增加;随着土壤含水率的增大而下降,且表现出一定的线性相关性;在pH 5.5—10.5范围内,随着土壤pH值的升高而增大;在15℃到40℃范围内随着老化环境温度的升高而降低.此外,多氯联苯自身的性质也会影响土壤对其的锁定效果.     

Pu在高盐地下水中的存在形态及其吸附性能分析

通过EQ3/6程序对Pu在几种高盐地下水中的存在形态进行模拟,发现Pu主要以Pu(Ⅳ)、Pu(Ⅴ)的形式存在.通过静态法实验测定了Pu(Ⅳ)、Pu(Ⅴ)在砂土中的分配系数Kd,比较了Pi(Ⅳ)、Pu(Ⅴ)在砂土介质中不同的吸附行为,并对高盐地下水中Pu吸附行为的影响因素进行初步分析.结果表明,Pu在高盐地下水环境中的存...     

壳聚糖对污染土壤中吸附态Pb（Ⅱ）的解吸作用

土壤中重金属的吸附-解吸直接影响重金属在土壤及其生态环境中的形态转化、迁移和归趋.利用螯合剂促进普通植物富集吸收土壤中重金属是一种新的土壤组合修复技术, 向污染土壤中施用螯合剂可增加土壤溶液金属的浓度和活度,有利于金属到根部而被植物吸收.通过吸附等温实验研究了壳聚糖对污染土壤中铅的解吸作用.将壳聚糖提取液加入含Pb土壤中结果表明,壳聚糖螯合剂能提高土壤中吸附态铅的解吸效率,增加解吸溶液中Pb2 的浓度.壳聚糖对污染土壤中铅的解吸作用随着壳聚糖加入量的增大而增大,用浓度为0.4 g·L-1的90%脱乙酰度壳聚糖做提取液,提取液pH＝3,提取平衡时间10 h达到最高提取率32.4%,该吸附过程遵从Langmuir等温吸附方程; 土柱淋溶实验表明壳聚糖对污染土壤中Pb2 的提取率为27.4%.研究结果为铅在环境中的迁移转化和治理技术等方面的实际应用提供有价值的参考.     

纳米氧化石墨烯对水中锶的吸附特征

采用纳米氧化石墨烯(GO)吸附放射性废水中Sr2+,从吸附原理、吸附动力学、pH对吸附的影响等方面对吸附过程进行研究.采用表面增强拉曼技术和红外光谱对Sr2+在GO表面的吸附进行光谱表征.将GO负载到活性炭表面进行柱实验探索GO在废水处理中的应用.结果表明,在pH值为6.0—6.5时GO对Sr2+的吸附符合Langmuir吸附模型,最大吸附量263.16mg·g-1.GO对Sr2+的吸附符合拟二级动力学方程.在pH3—11范围内吸附量随着pH升高显著增大.GO对Sr2+的吸附具有快速,吸附量大,适用pH范围广的特点,可大量用于放射性废水的处理.GO负载到活性炭上后吸附量有所下降,但克服了GO材料本身在水中粒径小难分离的缺陷,是一种可实际应用、去除环境中Sr2+的新方法.     

热解工艺参数和污泥理化性质对污泥残渣特性的影响

研究了热解工艺参数和污泥理化性质对热解残渣特性的影响,着重分析了不同热解工艺参数和污泥理化性质下,污泥热解残渣的吸附性能与内部孔结构.研究表明,当热解终温Tend在300℃—550℃之间,污泥热解残渣的碘值在450℃时最大,亚甲基蓝值在500℃时最小.热解残渣的碘值随着RT的延长先增大,当停留时间RT=75 min时达到最大值;亚甲基蓝值的最小值随着RT的延长逐渐往低温区移动.污泥热解残渣的碘值随着升温速率β的增大而减小,无论Tend的高低,亚甲基蓝值的最小值都出现在β=3℃.min-1.污泥热解残渣的比表面积随着颗粒粒径d的增大迅速减小,但d对残渣吸附性能的影响却不大.当含水率M=10%—40%,热解残渣的吸附性能基本不受M的影响;继续提高含水率,热解残渣的碘值迅速减小,而亚甲基蓝值却随M的增大而增大.Tend为450℃、RT为75 min和β为3℃.min-1是较佳的污泥热解工艺参数.     

环丙沙星在亚高山草甸不同深度土壤上的吸附及其影响因素

兽用抗菌药物环丙沙星(CIP,ciprofloxacin)的大量使用引发了人们的广泛关注.文章研究了CIP在亚高山草甸土剖面土壤上的吸附动力学、吸附热力学和pH、有机质含量、阳离子交换量等因素对吸附的影响,以揭示CIP在亚高山草甸土上的吸附机制,为CIP的生态风险评价提供一定的依据.结果表明,CIP在亚高山草甸土上的吸附过程符合准二级动力学模型,并分为快吸附和慢吸附阶段,快吸附为0—6 h,慢吸附为6—48 h.CIP在供试土壤中的吸附等温线均能被Freundlich方程及线性方程很好的拟合,且|ΔH^θ|小于40 kJ·mol^-1,说明其吸附过程以物理吸附为主.其吸附等温线符合L-型,表明在CIP浓度较低时,草甸土与CIP分子间作用力较强,而浓度增大至一定程度时,溶剂分子与CIP分子间作用力占主导地位,吸附减弱.剖面土壤上CIP的吸附量随温度升高和土壤深度增加下降,这与有机质含量、阳离子交换量、黏粒含量以及pH有关.实验表明,在pH=5时,其吸附量最高.pH值在3—5时,吸附量随pH升高而升高,而在pH>5时,吸附量随pH升高而降低.表明阳离子交换为其吸附机制之一.     

pH对城市污水二级出水中溶解性有机物的荷电、聚集与光谱特性的影响

通过对城市污水二级出水中溶解性有机物(DOM)的Zeta电位和粒径变化规律的研究,探讨pH值对二级出水中DOM的荷电状态、聚集状态与光谱特性的影响.结果表明,城市污水二级出水中DOM在pH值小于4和大于10时具有自我凝聚的特性.随pH值增大,DOM的Zeta电位绝对值逐渐升高.pH值小于4时,随pH值降低,DOM的聚合度增大,粒径迅速增大,将荧光基团包裹在内,荧光峰荧光强度降低.随pH值增大,pH值在5—9时,DOM粒子聚合度降低,粒径减小,荧光强度有所增强;pH值大于10时,DOM的聚合度增大而将发射荧光基团包裹在内,荧光强度减弱.DOM的荧光等高线谱图表明其主要含有难降解的腐殖酸类有机物.荧光指数FI值在1.86—2.96内,表明DOM主要是生物来源且芳香度较低.DOM的E3/E4值表明随pH值增大,DOM腐殖化程度逐渐减小.UV253/UV203比值说明pH值不会明显地改变二级出水DOM苯环的取代程度.     

海洋悬浮颗粒物对重质原油的吸附研究

对悬浮颗粒物(SPM)与重质原油的吸附规律进行研究,结果表明,40min可以达到吸附平衡,颗粒粒径愈小吸附量愈大.温度与pH值是影响吸附的因素,KP值随温度的升高而降低,随粒径的增大而减小.另外,随温度的降低吸附能力增大,酸性增大与碱性增大均有利于吸附的进行.     

LIX984对铜离子的络合萃取

研究了铜离子在水相和油相(LIX984煤油溶液)之间的分配行为,考察操作参数对分配比的影响,分析计算该络合萃取过程的平衡常数.结果表明:载体LIX984对铜离子的萃取能力强、速度快,1min基本上达到萃取平衡;分配比随着萃取温度、油相载体初始浓度、水相初始pH值的增大而增大,而随着水相初始铜离子浓度的增大而下降;该络合萃取过程的平衡常数在30℃的值为7.6.     

草炭土及其有机质组分对PCB138吸附动力学和热力学研究

选取六氯联苯PCB138为目标污染物,有机质含量较高的草炭土为供试土壤,提取草炭土中的胡敏酸和胡敏素,研究PCB138在草炭土原土壤、胡敏酸和胡敏素中的吸附动力学和热力学。实验结果表明,PCB138在草炭土原土壤、胡敏酸和胡敏素中的吸附是一个快速吸附过程,240 min后吸附达到动态平衡,吸附速率常数分别为0.014、0.011、0.005,吸附速率由快到慢依次为原土壤胡敏酸胡敏素。准一级、准二级、Elovich和Weber-Morris动力学模型分析结果显示,准二级动力学模型能更好地描述其吸附过程,可决系数r2在0.988—0.994间。在实验条件下,随着PCB138在土壤中浓度增大,土壤各组分对其吸附量也随之增大。温度由25℃升高到45℃时,土壤各组分对PCB138的吸附量由1.40—17.7μg·g~(-1)增长到1.56—17.9μg·g~(-1),即随着温度的升高吸附量略有增大。热力学吸附过程采用Freundlich、Langmuir和Temkin等温吸附模型进行拟合,拟合结果显示,Freundlich等温吸附模型拟合效果更好。在吸附时间为240 min的实验条件下,计算得到的有机碳均一化分配系数Koc值表明PCB138在胡敏酸中吸附能力最强。由吉布斯方程得到的3个热力学参数:吸附自由能(ΔG~0)、焓变(ΔH~0)和熵变(ΔS~0)值均大于0,这表明草炭土对PCB138的吸附是一个非自发,吸热且吸附体系的混乱度增大的过程。该研究可为探讨PCBs在不同类型土壤中的环境行为提供一些基础数据,为PCBs的污染控制提供理论依据。     

优势菌种活细胞对天然水体中Pb^2＋和Cd^2＋的吸附

通过对天然水环境———伊通河中优势菌种活细胞吸附Pb2 、Cd2 的研究发现 :pH对Pb2 、Cd2 吸附的影响是不同的 ,对Pb2 的吸附量在 pH =5 .0～ 7.0时变化不大 ,对Cd2 的吸附量在 pH =6 .0～ 8.0时变化不大 ;温度对活细胞吸附Pb2 、Cd2 影响明显不同 ;活细胞对Pb2 、Cd2 的吸附量随着细菌密度的增加而增大 ,随着渗透压的增大而降低 .图 5表 1参 8     

东北污灌区草甸棕壤吸附重金属铅的形态分布及解吸行为

以沈阳市沈抚污灌区的草甸棕壤为模型土,采用Tessier顺序提取法分析了吸附重金属Pb(Ⅱ)在土壤中的化学形态分布特点,研究了吸附Pb(Ⅱ)的解吸行为,特别考察了冷冻对吸附Pb(Ⅱ)化学形态分布及解吸行为的影响.研究表明,吸附Pb(Ⅱ)在东北草甸棕壤上的化学形态分布规律为:可交换态碳酸盐结合态铁锰氧化物结合态有机结合态残渣态;吸附Pb(Ⅱ)的解吸动力学过程可分为快速和慢速两个阶段,符合准二级动力学方程;冷冻对吸附Pb(Ⅱ)的形态分布基本无影响,而对平衡解吸率有明显影响,随冷冻时间延长,平衡解吸率逐渐降低;随pH值减小,平衡解吸率增大;pH值在5—10范围内,平衡解吸率变化幅度相对很小,而pH值低于5后,平衡解吸率急剧增大.随离子强度增大,平衡解吸率先急剧上升,后趋于平缓.提出Pb(Ⅱ)在东北草甸棕壤上的吸附机理:化学吸附和静电吸附,后者又可分为静电键合吸附和离子交换吸附.在实验条件下,静电吸附约占75%,化学吸附约占25%.     

人居生活废弃物生物黑炭对水溶液中Cd2+的吸附研究

以人居生活废弃物生物黑炭为材料,探讨生物黑炭对Cd2+的吸附动力学及热力学特性,通过平衡吸附法研究吸附时间、Cd2+初始质量浓度、吸附剂投加量、溶液pH值以及黑炭粒径对Cd2+吸附率的影响.结果表明,吸附时间为2h时基本达到吸附平衡,准二级动力学方程能很好地描述生物黑炭对Cd2+的吸附过程.Langmuir模型能较好地描述生物黑炭对Cd2+的等温吸附过程,根据该模型模拟得到25℃条件下Cd2+最大吸附量为6.22mg·g-1.Cd2+去除率随生物黑炭投加量的增加而增大;生物黑炭对Cd2+吸附量随其粒径减小而增大;溶液初始pH值为4.0～7.5时,pH值变化对Cd2+吸附量的影响不显著.采用人居生活废弃物生物黑炭去除水溶液中Cd2+时,控制溶液Cd2+初始质量浓度30mg·L-1,粒径小于0.25 mm,投加水平8g·L-1,反应温度25℃,反应时间1～2h,Cd2+去除率可达80％.人居生活废弃物生物黑炭可以作为去除污染水体中Cd2+的吸附剂.     

砷在土壤中的吸附与释放的初步研究

本文对无机砷(As~(3+))和有机砷(苯砷酸)在土壤(0—23cm深)中的行为进行了试验,发现无机砷及有机砷在土壤中吸附1h以上才能达到平衡,体系的pH、砷化物浓度等对土壤吸附砷量影响较大。土壤对砷化物的吸附量随砷化物浓度加大而增加。对无机砷的最大吸附量在pH 6—8,对有机砷(苯砷酸)的最大吸附在pH4。无机砷的吸附开始受温度影响不大,50℃以后吸附量明显降低,对有机砷的吸附最大值在40℃左右。含砷废水中的砷在土壤中微生物作用下逐渐向大气扩散。释放速度在60d左右最大。通空气或氮气对砷的释放影响不明显。     

椰壳生物炭对多种重金属在广东水稻土中的吸附解吸特性影响

土壤中有毒有害重金属会造成环境污染并危害人体健康.本文基于OECD 106实验准则,采用批量平衡实验方法,研究了多种有效态重金属镉(Cd2+)、钴(Co2+)和铜(Cu2+)在广东省水稻土中的吸附解吸行为特征以及添加椰壳生物炭对吸附解吸行为的影响,并探讨了pH值、温度和添加炭含量对吸附率的影响.结果表明,3种重金属在土壤中的吸附平衡时间为25 h,解吸平衡时间为30 h,添加质量浓度5％椰壳生物炭可使土壤对3种重金属的吸附率提高11.6％ ～20.0％,重金属离子在土壤中的吸附为不可逆吸附,具有明显滞后效应,Cd2+、Co2+和Cu2+的解吸滞后系数分别为33.838、1.347和0.972.在本试验条件下,土壤溶液的pH值随椰壳生物炭含量的增加而增大,温度和含炭量对吸附率的影响呈良好的线性关系(r2>0.951).这表明,在土壤中施用椰壳生物炭能有效缓解土壤中的重金属污染.     

氧化石墨烯纳米材料的制备及其对Eu(Ⅲ)吸附性能

通过改良的Hummers法制备了氧化石墨烯纳米材料,用于水中核素的吸附.通过调节氧化剂用量,改变了氧化石墨烯的微观结构进而获得了良好的核素吸附性能.研究发现随着氧化剂用量的提高,氧化石墨烯结构的无序度逐渐增大,结构层缺陷增多,晶面间距增加,微晶尺寸减少,氧化石墨烯片层出现褶皱.静态单核素吸附实验表明,氧化石墨烯对核素有着良好的吸附效果,高氧化度的氧化石墨烯纳米材料对Eu(Ⅲ)的吸附性能良好,最大吸附容量为76.46 mg·g~(-1),吸附规律更接近于Langmuir模型.此外,本文还对氧化石墨烯的吸附动力学、固液比影响进行了研究.研究结果表明,氧化石墨烯在核电厂放射性废水的处理方面具有广阔的应用前景.