原子力显微镜在环境样品研究与表征中的应用与展望

简要阐述了原子力显微镜仪器操作原理及最新成像技术发展情况;结合作者近期的研究工作,从环境微生物界面观察与表征、腐殖酸在微界面上的聚集行为观测、无机高分子絮凝剂的界面形貌及行为观察以及膜材料表面结构观测与表征等4个方面对原子力显微镜在环境领域内的应用情况作了概括介绍．最后,对原子力显微镜在环境微界面研究与表征中的应用前景进行了展望。     

天然水体腐殖质对双酚A光降解影响的研究

以中压汞灯模拟太阳光光源,研究了双酚A(BPA)在水体腐殖质中的光降解过程,探讨了不同来源的腐殖质、腐殖质浓度、BPA初始浓度、溶解氧等因素对BPA光解速率的影响,实验结果表明,BPA在纯水体系中直接光解很慢,但在腐殖质溶液中光解迅速,符合拟一级动力学反应,改变BPA初始浓度对BPA光解速率的影响不明显,增大溶解氧浓度会抑制BPA光解,通过活性氧分子探针鉴定了腐殖质吸收光辐射产生的羟基与单线态氧,利用GC-MS鉴定了双酚A在Nordic湖富里酸(NOFA)中的光敏化降解产物,推测出BPA敏化降解的可能历程为能量转移导致的直接光解、羟基加成和羟基氧化。     

腐殖酸在水合二氧化锰表面的吸附行为

研究了腐殖酸在水合MnO2 (S) (δMnO2 )表面的吸附行为 .考察了不同分子量分布范围腐殖酸的吸附性能 ,探讨了阳离子对吸附行为的影响及其可能作用机理 ,并利用FTIR光谱对吸附行为进行了光谱学研究 .结果发现 ,具有较高分子量的腐殖酸HAa 的吸附去除率比具有较低分子量的腐殖酸HAb 高 3 0 % ,表明腐殖酸分子量越大越倾向于吸附在δMnO2 表面 .Ca2 + 较Mg2 + 更能促进腐殖酸在δMnO2 表面的吸附 ;紫外 -可见吸收光谱分析表明Ca2 + 较Mg2 + 具有更强的与腐殖酸络合的能力 ;此外 ,ζ电位测定发现 ,1 0mmol·L- 1 Mg2 + 使δMnO2 的 ζ电位由 -3 7mV(pH =7 9)升高至 -9mV(pH =6 5 ) ,而 1 0mmol·L- 1 Ca2 + 则使ζ电位升高至 + 7mV(pH =7 2 ) .FTIR光谱的结果证实了腐殖酸在δMnO2 表面的吸附 ,并表明腐殖酸的羧基及δMnO2 的表面羟基 (Mn OH)在吸附过程中起着重要作用 .上述结果表明 ,腐殖酸性质、背景阳离子等因素对腐殖酸的吸附行为有重要影响     

聚合氯化铁对浊度和腐殖酸的絮凝特性研究

采用聚合氯化铁(PFC)絮凝剂在不同pH条件下处理高岭土悬浮液和腐殖酸溶液, 测试了絮凝过程中的Zeta电位、浊度和腐殖酸的去除率变化.结果表明:pH=4时, PFC投加量最小, 剩余浊度最大,投加范围最窄;pH=7时次之;pH=10时由于Fe(Ⅲ)离子的正电荷减弱, 电中和能力不强, 而且同时产生Fe(OH)₃(s)的吸附作用使得剩余浊度最低, 投加范围最宽, 但投加量很大;在酸性条件下腐殖酸与Fe(Ⅲ)离子最容易发生络合反应;腐殖酸的存在并没有影响PFC的絮凝效果.     

腐殖酸钠和表面活性剂对黄土中石油污染物解吸增溶作用

选用十二烷基苯磺酸钠(LAS)、十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基磺酸钠(SAS)对污染的土壤进行解吸实验,研究了这3种阴离子表面活性剂和腐殖酸钠对黄土中柴油类污染物的协同增溶作用.结果表明,腐殖酸钠和3种阴离子表面活性剂对黄土中柴油的解吸均有显著增溶作用,使柴油的解吸量明显增加,柴油的去除率最高可达63%.SDS对柴油的解吸量随腐殖酸钠浓度增大呈线性增加关系;但腐殖酸钠浓度增加对 LAS和SAS的解吸曲线有突越点,超过此浓度后反而会抑制解吸作用.     

腐殖酸对生物炭去除水中Cr(Ⅵ)的影响机制研究

以污泥生物炭作吸附剂处理水中Cr(Ⅵ),研究了共存腐殖酸对生物炭吸附性能影响.结果表明,腐殖酸能显著促进生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附,大幅提高吸附量以及缩短吸附平衡时间,生物炭吸附过程符合准二级动力学模型.在溶液初始pH4.0,生物炭浓度20 g·L-1,Cr(Ⅵ)初始浓度在50～800 mg·L-1范围下,Langmuir模型比Freundlich模型更好地描述等温吸附行为.加入腐殖酸(20 mg·L-1)后拟合得到的理论饱和吸附量达10.10 mg·g-1,较未加入腐殖酸的吸附量5.56 mg·g-1提高近1倍.在pH 2.0～8.0范围内,吸附量随溶液初始pH值升高而减小.腐殖酸浓度上升,生物炭吸附能力进一步提高.红外光谱显示,生物炭表面的羟基、羧基、酯基、芳香环上C—H和环状结构上的CC等化学活性官能团与Cr(Ⅵ)的吸附有关.结合XPS分析结果,推断腐殖酸共存促进生物炭吸附的机制是:腐殖酸提高了Cr(Ⅵ)在生物炭表面聚集浓度,有利于生物炭对Cr(Ⅵ)的直接吸附和还原,而腐殖酸本身具有的吸附能力增加了对溶液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的去除.     

Kinetics study of aqueous sorption of phenanthrene to humic acids and sediments

IntroductionThesorptionofhydrophobicorganiccontaminants(HOCs)onnaturalgeosorbentsplaysasignificantroleintheirtransport,degradationandultimatefateintheaquaticenvironment (Alexander,1995 ;Luthy ,1997;Weber,2 0 0 1) .Sincethelate 1970s,theorganicmatter(OM)ha…     

季铵化改性对风化煤腐殖酸水处理性能的影响

对风化煤腐殖酸(HA)进行季铵化改性得到季铵化腐殖酸(QHA),将HA与QHA用作水处理剂,对比两者的阻垢缓蚀性能。结果表明,QHA的阻垢率和缓蚀率均优于HA。QHA、HA投加量分别在20、30 mg/L时阻垢率达到最大值,分别为85.77%、73.50%。HA与QHA的缓蚀率均随投加量的增大而提高,投加量为40mg/L时,QHA的缓蚀率达82.10%,比HA高出22.51百分点。QHA热稳定性能更好,阻垢缓蚀的最佳pH为8～9。QHA具有良好的分散能力和灭藻能力,可在8h内实现高效灭藻。CaCO3垢样的扫描电镜、X射线衍射分析表明,加入QHA使垢体松散,呈碎状分布,晶格结构发生畸变,CaCO3晶面生长的有序度和完整度下降,从而表现出良好的阻垢性能。     

水中腐殖酸O3氧化与其生物可降解性实验研究

分析探讨了水中ＤＢＰｓ的重要先质－腐殖酸的臭氧机理。采用Ｏ３氧化物为生物预处理，可以提高腐殖酸的生物降解能力。实验研究表明Ｏ３氧化＋生物流化床组合工艺下ＨＡ的ＵＶ－２５０和ＣＯＤＭｎ的去除率与单独生物相比，预臭氧化水中有机物生物解能力可提高３０％左右。