一硫代砷在针铁矿上的吸附及影响因素

以一硫代砷酸盐(monothioarsenate, MTA)为研究对象,查明其在针铁矿上的吸附特征,分析砷酸盐、亚砷酸盐、胡敏酸(humic acid,HA)、硝酸盐和磷酸盐对针铁矿吸附MTA的影响并识别作用机制.结果发现:①当溶液中仅有一种砷形态时,MTA、砷酸盐和亚砷酸盐在针铁矿上的吸附平衡时间分别为8、 2和4 h,吸附过程均符合假二级动力学模型,平衡吸附量(q_e)分别为2 129.851、 3 291.838和1 788.767mg·kg~(-1);当溶液中两种砷形态(砷酸盐与MTA,或亚砷酸盐与MTA)共存时,MTA在针铁矿上的吸附过程仍符合假二级动力学模型,但q_e显著减少,分别为1 236.941mg·kg~(-1)和1 532.287mg·kg~(-1),主要原因是砷酸盐和亚砷酸盐均能与MTA竞争吸附位点.②MTA在针铁矿上的q_e随着HA浓度(10～50 mg·L~(-1))的增加而逐渐降低,因为HA大量的官能团抢占了针铁矿表面吸附点位,从而抑制了MTA的吸附;③当溶液中添加磷酸盐时, MTA、砷酸盐和亚砷酸盐在针铁矿上的q_e显著降低,分别为492.802、 815.782和303.714mg·kg~(-1),这是因为P与As存在竞争性吸附;当添加硝酸盐时,溶液中电子受体数量和Eh增加从而使得3种砷形态的q_e均增大,分别为2 211.030、 3 444.023和1 835.537mg·kg~(-1).     

磷酸盐对土壤吸附一硫代砷的影响

通过设计批实验和表征分析,探究不同浓度的磷酸盐影响下,一硫代砷酸盐（MTA）在土壤上的吸附特征和机理.结果发现,Elovich动力学模型和Langmuir等温吸附模型可较好地拟合MTA在土壤中的吸附过程,相关系数R²分别为0.983和0.994,表明土壤吸附MTA发生在局部位置,吸附过程主要以非均相扩散为主,拟合所得最大单层吸附量为254.214mg/kg.MTA与磷酸盐共存时,随着溶液中磷酸盐初始浓度的增大,土壤对MTA的平衡吸附量逐渐下降,对磷酸盐的吸附量逐渐增大;SEM-EDS结果表明无论是否添加磷酸盐,反应后的土壤表面都能检测到少量As,但添加磷酸盐条件下土壤表面的As含量则相对较低,证实磷酸盐的存在降低了土壤对MTA的吸附;XRD结果表明MTA能与土壤中的铁铝矿物发生络合反应生成内球络合物－[2Al （H₂AsO₄）₃]、≡Al₂O₂AsO （SH）和－[2Fe （H₂AsO₄）₃],而磷酸盐会与土壤表面的羟基形成内球络合物,导致土壤对MTA的吸附能力减弱.     

多次饱水下水化学作用对库岸土体的微结构效应研究

三峡库区水位涨落导致库岸土体长期处于饱水再失水的反复过程,水动力环境的改变导致其中产生复杂的水化学作用,进一步影响了库岸边坡的稳定性。采集库区库岸土样进行三次饱水再失水试验,测定三次饱水后溶液中离子浓度,观察饱水前后土体的微观结构。通过构建饱水溶液中离子浓度变化与库岸土体的多元回归方程,定量分析水化学作用对其结构参数的影响;通过微结构参数体现的宏观力学特征,进一步分析水化学作用对其工程力学性质的影响。研究发现:(1)库岸土体的颗粒特征主要受到饱水溶液中K~+、Mg~(2+)、Pb~(2+)、F~-、Ca~(2+)的影响,且K~+、Mg~(2+)、Pb~(2+)、F~-浓度与颗粒粒径呈负相关,与颗粒分维、颗粒分布分维呈正相关关系,而Ca~(2+)浓度则相反;(2)库岸土体中方解石和白云石矿物的溶解作用,溶液中K~+被吸附或与其他离子的置换反应会增强土的抗剪强度、内聚力和渗透性;(3)三次饱水下,库岸土体的力学强度增强。     

不同水化学因素对砷在河砂上的吸附影响研究

河岸带作为一种常见的地下水和地表水相互作用带,砷在其主要含水层介质中的行为特征及其影响因素较少有研究报道.基于此,采集河岸带河砂开展室内实验,查明砷在河砂上的吸附动力学和等温吸附特征,重点探究不同pH、氧化还原条件和共存离子对砷与河砂相互作用的影响.结果发现：As（Ⅲ）和As（V）在河砂上的吸附过程符合准二级动力学模型,均能很好地用Langmuir和Freundlich模型拟合（R²>0.99）;随着pH值（3~11）的增大,河砂对As（Ⅲ）和As（V）的平衡吸附量（q_e）逐渐减小;相对于有氧环境,缺氧环境下q_e较低且随着初始S^2-含量的增加而逐渐减小;整体上,共存阴离子对河砂吸附砷存在抑制作用,顺序为：PO₄^3- > SiO₃^2- > S^2->HCO₃^- > SO₄^2- > NO₃^-,共存阳离子对河砂吸附砷具有促进作用,顺序为：Fe³⁺>Fe²⁺.     

硫代砷形态测试分析技术及环境行为特征

砷的形态分布是影响地下水环境中砷迁移转化行为的关键。最新研究发现硫代砷是富硫高砷地下水中砷的主要存在形态。然而,中国关于高砷地下水中硫代砷形态的定量检测成果有限,现有报道多是对水样进行酸化处理后进行砷酸盐和亚砷酸盐形态分析,这一处理导致砷和硫发生沉淀从而使得硫代砷形态被破坏或被忽略。该文系统对比分析了几种不同硫代砷形态的制备、分离和定量检测技术,总结了硫代砷的形态分布及环境行为特征。未来对高砷地下水污染的研究应着重发展硫代砷形态的测试分析技术,调查硫代砷形态在高砷地下水环境中的地球化学行为特征,并探讨其对传统意义上的(亚)砷酸盐地球化学行为的影响。     

贵州林歹铝土矿复合式围岩隔水安全性能研究

矿区隔水围岩隔水安全性能分析与评估是矿区深部开采设计的依据,对于矿山开拓系统的选择及安全生产具有重要作用。以贵州省林歹铝土矿为例,针对魏家寨矿段地下延伸开采遇到的涌水问题,重点研究矿区二叠系下统梁山组隔水岩层和石炭系摆佐组弱透水岩层组合成的复合式隔水围岩的隔水安全性能,并评价其在林歹铝土矿深部开采的隔水效果。评价结果表明:梁山组和摆佐组组合成的复合式隔水围岩具有良好的隔水性能,能在矿山延伸开采过程中有效阻止下部栖霞-茅口组灰岩含水层中的承压水涌入矿坑,防止突水事故的发生。本研究使矿山的呆矿复活,为矿山挽救了161×10~4 t深部铝土矿资源,并可为类似矿山的建设与生产提供借鉴。     

Fe@GOCS的制备及其对水中As(Ⅲ)的吸附

基于自组装原理混合了氧化石墨烯、壳聚糖和FeCl_3·6H_2O,并使用NaOH溶液固定,戊二醛-甲醇溶液交联后得到了不同载铁量的载铁氧化石墨烯壳聚糖(Fe@GOCS)球形材料,采用静态吸附实验研究其对水溶液中As(Ⅲ)的吸附去除及机制.结果表明,吸附剂负载的铁以α-FeO(OH)形态为主,对As(Ⅲ)的吸附容量随pH的降低呈上升趋势,实验最佳pH值为3.在温度298.15、 308.15和318.15 K且pH值为3条件下,As(Ⅲ)的吸附反应在45 h左右达到平衡,吸附剂最佳投加量为1.0 g·L~(-1),最大吸附容量可达289.4mg·g~(-1). 5次吸附-解吸附后,吸附容量未下降,反而呈上升趋势.热力学结果显示:ΔG~θ0、ΔS~θ0和ΔH~θ0,表明Fe@GOCS对As(Ⅲ)的吸附过程是吸热和熵增的自发反应,升温利于吸附;吸附过程符合伪二级动力学方程,Freundlich和Sips等温吸附模型能更好地描述对As(Ⅲ)的吸附行为.结合材料表征测试结果,认为离子交换和表面络合是Fe@GOCS去除As(Ⅲ)的主要机制.     

基于信息量与多模型耦合的碎屑岩区滑坡易发性分区评价

滑坡是一种典型的地质灾害,在我国南部湿热条件下,碎屑岩区滑坡的形成机制有别于其他地区。因此,碎屑岩区滑坡的识别及预警较为复杂,需有系统性及针对性。以碎屑岩区的广西来宾金秀瑶族自治县范围内的滑坡为研究对象,选取岩性、坡度、坡向、地形起伏度等10个致灾影响因子,通过信息量模型(I)与逻辑回归模型(LR)、随机森林(RF)、BP神经网络(BP)、卷积神经网络(CNN)等4种模型的耦合,以此构建出相应的易发性评价模型,同时对其精准性进行有效评价,进而在研究区范围内进行滑坡易发性分区。研究表明,信息量与BP神经网络耦合模型的ROC曲线AUC值最大(0.94),因此,可用此方法进行碎屑岩区的滑坡易发性分区。最后,通过评价可知,研究区的滑坡高易发区主要集中在路网和水系两侧。文中针对碎屑岩区的滑坡易发性分区进行了一次有效探索,可为当地防灾工作提供一定依据,也可为类似区域的滑坡防治提供一种思路。     

基于BP神经网络的岩溶水库渗漏评估——以贵州林歹迎燕水库为例

岩溶地区修建水库的渗漏问题是水库能否正常运行的瓶颈。岩溶区水库渗漏的影响因素复杂繁多,难以用具体的数学模型建立各参数之间的非线性关系,以定量评估水库的渗漏量。以贵州岩溶地区林歹迎燕水库为例,通过收集57个同类水库渗漏实例,在详细分析库区水文地质条件的基础上,构建了BP神经网络模型,利用其反向传递并自我修正误差的功能优势,定量预测评估迎燕水库的渗漏量。结果表明:迎燕水库的渗漏量约为0.003m3/s,与库区实际监测结果基本一致,表明BP神经网络模型可以有效地应用于岩溶地区水库渗漏量的评估,可为岩溶水库渗漏评价提供一种新思路,对我国岩溶地区水库修建的选址以及对邻近矿区地下开采的影响评估具有重要的参考价值。     

一硫代砷酸盐在介质上的吸附特征及机制

在实验室条件下合成纯度 99%的MTA,开展不同pH和固液比条件下MTA在细砂、土壤沉积物和针铁矿这3种介质上的吸附实验,分析其吸附特征和作用机制.结果发现:①MTA质量浓度分别在0. 14～23. 59、0. 19～41. 27和0. 27～32. 02mg·L~(-1)范围时,其在细砂、土壤沉积物和针铁矿的最大平衡吸附量(Q_m)分别为21. 54、277. 98和2 607. 42 mg·kg~(-1).值得注意的是,当MTA在3种介质上达到吸附平衡后,溶液中部分MTA开始转化形成亚砷酸盐和砷酸盐.②随着pH的增加(4～10),MTA在细砂上的平衡吸附量(Q_e)逐渐减少,在土壤沉积物和针铁矿上的Q_e先减少后增加;随着固液比的增加,MTA在3种介质上的Q_e均呈现出逐渐减小趋势.③XRD、SEM和BET测试结果揭示出3种介质吸附MTA的主要控制因素不同,分别是细砂的低孔容特征、土壤沉积物的高结晶程度以及针铁矿上大量的羟基官能团(—OH).