鄱阳湖湿地土壤中胡敏酸对NH_4~+-N的吸附性能研究

采用国际腐殖协会提出的Na OH提取法,从鄱阳湖湿地土壤5个剖面层提取出胡敏酸,应用红外光谱分析仪对胡敏酸进行表征,并研究其对氨氮的吸附特性。结果表明:Freundlich方程能够更好地描述胡敏酸对NH4+-N的吸附,意味着胡敏酸对NH4+-N的吸附主要表现为线性分配过程;通过吸附前后的红外光谱分析,该胡敏酸主要含有芳香环、脂肪类、羧酸类或是酚类等基团,且在NH4+-N的吸附反应过程中其主要作用可能是羧酸类物质或脂肪族类物质,且主要是通过氢键、质子转移或范德华力等弱作用吸附在胡敏酸上;在氨氮的吸附动力学实验中,得出20~30 cm剖面层的胡敏酸对NH4+-N的吸附速率相对其他4个样要快,这可能是由于该剖面层胡敏酸所含基团活性较强的原因;p H对胡敏酸吸附NH4+-N的影响为,在酸性条件下,随着p H的降低,吸附量越小,而在碱性条件下,吸附量随着p H的升高呈减小;胡敏酸浓度的增加会使氨氮的去除率上升。     

硝化包埋菌颗粒氨吸附性能及动力学特性

本实验采用水性聚氨酯(WPU)和聚乙烯醇-海藻酸钠(PVA-SA)制作硝化污泥包埋菌颗粒,同时对比无污泥空白包埋菌颗粒,研究不同初始氨氮浓度、pH、温度、盐度等对包埋菌颗粒NH4+-N吸附性能的影响;通过吸附等温线、吸附热力学以及吸附动力学对包埋菌颗粒NH4+-N吸附过程进行解析。结果表明,硝化包埋菌颗粒的吸附容量大于空白包埋菌颗粒,WPU包埋菌颗粒的吸附容量高于PVA-SA;初始氨氮浓度升高,包埋菌颗粒的平衡吸附容量增大,同时随着时间的增长,吸附容量呈现先升高后降低最终逐渐达到平衡的过程;中性条件(pH=7)下包埋菌颗粒NH4+-N吸附性能最好,温度和盐度的升高抑制NH4+-N的吸附;热力学研究表明该吸附过程是一个放热的过程。吸附等温线显示包埋菌的NH4+-N吸附过程同时符合Langmuir等温式和Freundlich等温式,在高能量水平上显示为多层吸附,在低能量水平下显示为单层吸附;包埋菌的NH4+-N吸附过程符合Lagergren准二级动力学模型,表明NH4+-N与包埋菌颗粒表面存在化学基团的相互作用。     

单宁酸铁吸附去除水中无机氮的性能与机制研究

通过批量吸附实验,研究了一种新型吸附材料——单宁酸铁吸附去除水中无机氮(NH+4-N、NO-2-N和NO-3-N)的效果及其吸附机制.结果表明,单宁酸铁对NH+4-N和NO-2-N具有优先选择性,当单宁酸铁与NH+4-N和NO-2-N的质量比为200时,NH+4-N和NO-2-N去除率均大于95%.运用吸附动力学模型、Weber-Morris方程、Langmuir和Freundlich方程进行实验数据拟合的结果表明,NH+4-N和NO-2-N在单宁酸铁表面分别进行单分子层和多分子层的吸附,其吸附过程符合二级动力学模型,并且颗粒外部扩散和表面吸附起主要的作用.NH+4-N与分布于单宁酸铁外表面的氧负离子通过静电作用结合,NO-2-N则与单宁酸铁中的铁离子通过静电作用和配位作用结合.本研究为单宁酸铁作为吸附剂的发展与应用提供了科学依据.     

苏北某市垃圾填埋场周围地下水氮污染及其形态研究

通过对垃圾填埋场地下水氮污染状况的监测,分析了垃圾填埋场渗滤液的水质特征及其对地下水氮污染的影响。结果表明:垃圾渗滤液含有高浓度的NH4+-N,渗滤液进入土壤后,大量共存离子的竞争吸附减弱了土壤胶体对NH4+-N的吸附能力;土壤中有机质增加后,土壤胶体对NH4+-N的吸附性降低,吸附量减少;且高浓度NH4+-N的存在抑制了硝化作用,从而使大量的NH4+-N未能被土壤胶体吸附转化就随渗滤液继续迁移至地下水中,导致地下水的氮污染主要以NH4+-N为主。     

腐殖酸对NH+4-N在饱和含水层中迁移的影响

通过等温吸附实验,研究了有和无腐殖酸2种情况下,NH 4＋-N在石英砂上的等温吸附过程,并运用Langmuir方程和Freundlich方程进行了拟合,计算了不同条件下NH 4＋-N在石英砂上的最大吸附量;通过室内土柱模拟实验,测定了不同时间内土柱出水中的NH 4＋-N、NO 3--N和NO 2--N的含量,分析了腐殖酸在饱和含水层中对水中NH 4＋-N迁移转化的影响,并运用伪二级动力学方程和二阶段吸附速率方程对动力学过程进行了拟合.结果表明,Langmuir方程和Freundlich方程均能很好地描述NH 4＋-N的等温吸附过程;腐殖酸的存在增加了石英砂对NH 4＋-N的吸附量,无腐殖酸时NH 4＋-N最大吸附量为0.205mg.g-1,有腐殖酸时NH 4＋-N最大吸附量为0.354 mg.g-1.室内土柱实验结果表明,在实验前期,腐殖酸通过增加吸附空间而增大了NH 4＋-N吸附量;当吸附饱和后,腐殖酸可能为硝化细菌等微生物提供碳源和能量,参与NH 4＋-N转化为NO 3--N和NO 2--N的化学反应,使有腐殖酸条件下的NH 4＋-N出水浓度始终低于无腐殖酸条件.伪二级动力学方程和二阶段吸附速率方程均能很好地描述NH 4＋-N的吸附过程（无腐殖酸条件下R2=0.992 3,R2=0.994 4;有腐殖酸条件下R2=0.997 7,R2=0.998 1）,推测石英砂对NH 4＋-N的吸附属于化学吸附过程;通过比较二阶段吸附速率常数k3（有、无腐殖酸时分别为0.247和0.143）和k4（有、无腐殖酸时分别为0.006 27和0.001 7）,发现NH 4＋-N的吸附主要表现为第一阶段吸附,不定向地吸附在石英砂表面的活性点位上,且腐殖酸的存在使NH 4＋-N的平衡吸附量qe增大.     

天然沸石对氨氮的动态去除过程研究

针对天然沸石去除氨氮的动态过程问题,通过动力学实验、等温吸附实验、共存阳离子实验和阳离子交换实验展开研究。结果显示:沸石对NH+4的吸附过程与准二级动力学模型拟合良好,但在反应初期更符合粒子内扩散模型;沸石对NH+4的吸附等温线符合Langmuir方程;共存阳离子与NH+4存在竞争吸附,其中Ca2+和K+的影响最大;阳离子交换是沸石吸附氨氮的主要方式,并且在反应初期存在不等量交换现象。     

三种填料对模拟河水中氮磷吸附性能对比

以沸石、陶粒和火山岩3种填料为研究对象,研究了其对模拟河水中NH4+-N和PO43--P的吸附性能与吸附类型.结果表明:3种填料对NH4+-N和PO43--P的吸附在4h内基本达到平衡,且对NH4+-N和PO43 --P的吸附最均随着进水浓度和温度的提高而增大.沸石对NH4+-N的吸附效果最好,理论饱和吸附量为29 7...     

傍河型水源井氨氮阻断与去除工程设计案例分析

针对沈阳市傍河型水源地的氨氮(NH+4-N)污染问题,通过野外研究区的水文地质调查,在查明研究区NH+4-N污染特征的基础上,结合室内批试验、柱实验和数值模拟,筛选出最佳的NH+4-N去除方案,提出了研究区渗透反应格栅(PRB)构建方案,并成功构建了示范工程尺度的PRB,用以去除地下水中的NH+4-N污染.室内批实验和柱实验表明,利用微生物硝化作用结合沸石的吸附作用去除地下水中NH+4-N是可行的.通过对研究区水质数值模拟,发现构建有一定弧度的PRB能最大限度的保护水源井.在PRB的构建过程中,利用高压旋喷技术和旋挖技术解决了大深度(30 m)PRB的构建问题,且PRB建成运行监测表明,示范工程尺度的PRB能有效阻断和去除地下水中NH+4-N.     

一株异养脱氮菌的分离及脱氮性能研究

经过野外采样、稀释平板法、富集培养等步骤进行初步筛选得到12株菌,并通过测定其对NH4+-N去除效果,复筛得到1株对NH4+-N去除率最高的菌株,命名为Y8。该菌株为革兰氏阴性杆状菌。通过小试的初步研究,考察了不同碳源、温度、pH值、摇床转速对Y8去除NH4+-N的影响,实验结果表明:Y8在以丁二酸纳为唯一碳源、温度30℃、pH值9.5、转速150 r/min条件下去除NH4+-N效果最好;并且在有氧情况下对NO3--N和NO2--N均有一定去除效果。     

基于水资源调度的平原河网区城市河道氮迁移转化研究

研究平原河网区城市河道在水资源调度过程中的水文特征和理化特征,探讨基于水资源调度的城市河道氮素形态与组成;在实验模拟条件下,研究基于水资源调度的城市河道沉积物NH+4-N释放过程.结果表明,研究河段在水资源调度作用下水深日变化过程明显;以农历月为单位,水资源调度可以分为轻度置换阶段和深度置换阶段;沿调水路径河道上覆水DO有下降趋势,高锰酸盐指数则呈现升高趋势;沿调水路径上覆水NO-3-N浓度逐渐减少,NH+4-N浓度显著升高;DO与高锰酸盐指数是影响上覆水NO-3-N、NH+4-N浓度的主要因素;沉积物内源NH+4-N释放是上覆水NH+4-N的一个重要来源;水资源调度显著影响(P<0.05)上覆水NH+4-N浓度,对沉积物内源NH+4-N的释放影响不显著(P>0.05).     

土壤胡敏素对铜离子的吸附作用及其机理研究

以暗棕壤为供试土壤,研究了不同溶液pH值、离子强度、接触时间、反应温度和初始铜离子(Cu~(2+))浓度条件下,胡敏素对Cu~(2+)的吸附作用;利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能量色散谱(EDS)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和X-射线光电子能谱(XPS),对胡敏素/胡敏素-Cu~(2+)复合物的表面形貌、元素分布和官能团组成进行了分析;应用延展X-射线吸收精细结构谱(EXAFS),对吸附态Cu~(2+)的局域配位结构进行了表征.结果表明:胡敏素对Cu~(2+)的吸附量随pH值、接触时间、反应温度和Cu~(2+)浓度的增加而增加,但随离子强度的增加而下降;吸附动力学符合准二级动力学方程,而吸附等温线用Langmuir方程的拟合效果较好;吸附过程需要能量,是自发、吸热和自由度增加的缔合反应;吸附Cu~(2+)之后,胡敏素表面产生了团聚现象,表面羧基、羟基、吡啶氮和N—O基团参与了Cu~(2+)的吸附作用,同时吸附态Cu~(2+)是以内层配位形式与胡敏素表面的O/N和C原子结合.     

草酸改性杨树叶对六价铬的吸附性能

利用草酸改性杨树叶为试验材料,对溶液中六价铬进行吸附去除。试验结果表明:当p H=2,吸附剂剂量为0.3 g,反应时间为120 min时,该材料对50 m L浓度为50 mg/L含铬废水的去除率达99.1%;伪二级动力学方程能较好地拟合该材料对Cr(VI)的吸附动力学过程,揭示其吸附主要是离子交换吸附;Langmuir方程能较好模拟该材料对Cr(VI)的等温吸附过程,表明其吸附主要是单分子层吸附,最大吸附量为40.91 mg/g。热力学研究表明,Cr(VI)在该材料表面的吸附是一个自发、吸热的物理吸附过程。     

不同堆存时长粉煤灰的氮磷吸附动力学研究

采集高皇贮灰场内不同堆存时长的湿排粉煤灰样品,通过室内化学分析研究了不同粉煤灰氮磷吸附动力学的各自特征,以期为粉煤灰土地复垦提供一定的科学依据与参考。结果表明:粉煤灰对氮磷的吸附以物理吸附为主,基本符合一级动力学方程;粉煤灰对氮的吸附主要发生在实验开始后1 h内,对磷的吸附主要发生在实验开始后10 h内;表层与下层灰样的饱和吸附量与粉煤灰粒径之间存在一定相关性,而与堆存时间相关性较小。在利用粉煤灰复垦土地时,粉煤灰的粒径将对重构土壤氮磷吸附的能力存在一定影响,进而影响其复垦效果。     

用质量作用模型描述重金属离子在土壤中的吸附特点

根据表面化学反应平衡原理，推导出了一个描述液－固吸附的质量作用模型：ｑ＝ｎ·Ｋα·Ｍ·Ｃ＾ｎ／１＋ＫａＣ＾ｎ。上式兼有Ｌａｎｇｍｕｉｒ、Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ方程的特性。Ｋａ是吸附反应的平衡常数；ｎ与覆盖一个表面活性点位的吸附质分子或离子数有关，可用于判断反应机理，并在一定程度上可表示反应的强度；Ｍ则是吸附剂表面的活性点位的总数；吸附容量由Ｍ和ｎ共同决定。将该模型应用于土壤体系，上述参数较好地解释了     

阴阳离子有机絮凝剂对污泥脱水效果的研究

为研究阴阳离子有机絮凝剂对污泥的脱水效果,在不同条件下分别向污泥中投加聚二甲基二烯丙基氯化铵(HCA)和聚丙烯酰胺(APAM)。结果表明:絮凝剂浓度、过滤时间、p H显著影响污泥的脱水性能;污泥脱水最佳的絮凝反应条件为絮凝剂投加量为30 mg/L,污泥p H为5,真空抽滤时间为4 min;投加HCA和APAM的污泥都能取得良好的脱水效果,但HCA污泥脱水效果优于APAM。另外,吸附架桥是离子型有机絮凝剂高效絮凝的主要机理,电中和起辅助作用。     

微生物对放射性核素吸附行为的研究进展

利用微生物处理放射性废物和废水的研究以及应用已成为目前国内外十分关注的一个研究领域,相比于现在的固化处理方法更效率,更环保。通过研究微生物对放射性核素的吸附行为,可实现微生物处理放射性废物和废水的工艺化目标。综述了微生物吸附放射性核素机理,影响吸附行为的因素以及预处理后的微生物细胞对核素的吸附行为等方面的国内外研究进展,讨论了目前微生物吸附放射性核素的应用情况。     

负载镧镁活性氧化铝的制备及除氟性能研究

采用浸渍法制备负载镧镁活性氧化铝改性除氟剂,用于去除溶液中氟离子。通过正交实验考察镧镁摩尔比、焙烧温度和焙烧时间对改性活性氧化铝吸附性能的影响,得出最佳合成条件为镧、镁物质的量比1∶2,焙烧温度300℃,焙烧时间2.0 h。研究吸附时间、投加量、p H值和共存阴离子对氟离子吸附效果的影响。结果表明:吸附时间为3.0 h、投加量为3.6 mg/L,p H值在6~9,除氟效果最好,氟离子去除率为94.5%;对比不同阴离子对除氟性能的影响,除氟性能受阴离子影响力大小为:CO2-3>SO2-4>Cl->NO-3;吸附剂对氟离子的吸附过程符合伪二级动力学模型,吸附等温线满足Langmuir吸附等温式,其饱和吸附量为7.663 mg/g;不同温度下的热力学结果表明该反应为自发吸热反应。     

Experimental and molecular dynamic simulation study of perfluorooctane sulfonate adsorption on soil and sediment components

Soil and sediment play a crucial role in the fate and transport of perfluorooctane sulfonate(PFOS) in the environment. However, the molecular mechanisms of major soil/sediment components on PFOS adsorption remain unclear. This study experimentally isolated three major components in soil/sediment: humin/kerogen, humic/fulvic acid(HA/FA), and inorganic component after removing organics, and explored their contributions to PFOS adsorption using batch adsorption experiments and molecular dynamic simulations. The results suggest that the humin/kerogen component dominated the PFOS adsorption due to its aliphatic features where hydrophobic effect and phase transfer are the primary adsorption mechanism.Compared with the humin/kerogen, the HA/FA component contributed less to the PFOS adsorption because of its hydrophilic and polar characteristics. The electrostatic repulsion between the polar groups of HA/FA and PFOS anions was attributable to the reduced PFOS adsorption. When the soil organic matter was extracted, the inorganic component also plays a non-negligible role because PFOS molecules might form surface complexes on SiO 2surface.The findings obtained in this study illustrate the contribution of organic matters in soils and sediments to PFOS adsorption and provided new perspective to understanding the adsorption process of PFOS on micro-interface in the environment.     

Experimental and molecular dynamic simulation study of perfluorooctane sulfonate adsorption on soil and sediment components

Soil and sediment play a crucial role in the fate and transport of perfluorooctane sulfonate (PFOS) in the environment. However, the molecular mechanisms of major soil/sediment components on PFOS adsorption remain unclear. This study experimentally isolated three major components in soil/sediment: humin/kerogen, humic/fulvic acid (HA/FA), and inorganic component after removing organics, and explored their contributions to PFOS adsorption using batch adsorption experiments and molecular dynamic simulations. The results suggest that the humin/kerogen component dominated the PFOS adsorption due to its aliphatic featureswhere hydrophobic effect and phase transfer are the primary adsorptionmechanism. Compared with the humin/kerogen, the HA/FA component contributed less to the PFOS adsorption because of its hydrophilic and polar characteristics. The electrostatic repulsion between the polar groups of HA/FA and PFOS anions was attributable to the reduced PFOS adsorption.When the soil organicmatterwas extracted, the inorganic component also plays a non-negligible role because PFOS molecules might form surface complexes on SiO₂ surface. The findings obtained in this study illustrate the contribution of organic matters in soils and sediments to PFOS adsorption and provided newperspective to understanding the adsorption process of PFOS on micro-interface in the environment.     

腐殖质吸附重金属钼(MoO_4~(2-))的性能研究

模拟研究了腐殖质对含钼废水中钼(Mo O2-4)的吸附作用。分别考察了p H值、时间、温度和吸附剂投加量,以及竞争离子对吸附过程的影响,并应用热力学和动力学方法对吸附机理进行研究。结果表明:腐殖质在p H30 min,投加量为1 g,温度为25~30℃时,钼去除率至少达到90%。在最佳条件下,平衡吸附量可达1.014 mg/g。PO3-4对Mo O2-4的吸附表现了较强的竞争性,去除率从90%以上降低至60%左右,而SO2-4和Si O4-4对Mo O2-4的去除率没有显著影响。腐殖质吸附Mo O2-4符合Langmuir等温吸附模型,吸附动力学符合准二级动力学模型。腐殖质吸附钼属于化学吸附,受化学反应控制。结论表明,腐殖质在含钼废水治理领域具有良好的应用前景。