热改性净水污泥对水体底泥磷的控释机制

本研究以净水污泥为原料,通过400℃、4 h煅烧制备了热改性净水污泥。探讨了其对水体中磷酸盐的吸附特性,以及在不同投加量(2.5%、5%、10%)下热改性净水污泥对底泥中磷的控释及形态影响。同时结合SEM、BET等表征手段,探究了WTS_400-4对底泥中磷的稳定机理。结果表明,WTS_400-4相比WTS具有更发达的孔隙结构及比表面积,增强了对磷酸盐的吸附能力。吸附过程符合准二级动力学模型,Freundlich模型更适用于描述WTS_400-4吸附磷酸盐的过程,其中参数n>1,说明WTS_400-4对磷酸盐的吸附容易进行。WTS_400-4的添加会使底泥中弱吸附态磷(NH4Cl-P)、氧化还原敏感态磷(BD-P)和有机磷(Org-P)等不稳定态磷向稳定的金属氧化物结合态磷(NaOH-rP)转变,且其转化量会随着WTS_400-4投加量的增加而增加,有助于抑制底泥磷向上覆水释放。此外,WTS_400-4的添加可降低底泥中WSP(水溶性磷)和O...     

底泥扰动状态下内源磷释放过程模拟研究

为了揭示底泥扰动对内源磷释放的影响,通过室内实验模拟了底泥多次扰动状态的整个过程。结果表明,底泥扰动刚结束(0 h),溶解态磷(DIP、DTP)显著降低;底泥扰动结束后(1、6和24 h),溶解态磷发生"滞后释放"。第1 d,在1、6和24 h采样时段,DIP、DTP的"滞后释放量"最大,分别达到20.0 1mg/kg,22.12 mg/kg,16.85 mg/kg和17.21 mg/kg,22.12 mg/kg,9.69 mg/kg。第2 d,该释放量分别降低了44.80%~57.87%和42.52%~61.24%。随着底泥扰动次数的增加,溶解态磷的"滞后释放"逐渐转变为"负释放",同时,DIP/TP和DTP/TP逐渐降低。这说明,底泥扰动应该是促进了上覆水中溶解态磷向底泥的迁移和强化了底泥对磷的固定作用,同时降低了水体中磷的可生物利用性。因此推测,底泥扰动延缓了水体富营养化的发展进程。     

城市富营养化水体底泥净化磷效果

以城市富营养化水体底泥和上覆水为材料,研究了扰动状态下底泥对外源磷的净化效果。结果表明,扰动状态下,200 g湿底泥从上覆水中共吸收外源磷19.92 mg,而静止状态下,200 g湿底泥仅吸收了13.61 mg。然而,厌氧状态下,前者内源磷释放量仅占吸收磷量的43%,而后者则高达63.4%。说明底泥扰动不仅强化了底泥对外源磷的吸收,而且也强化了内源磷的固定能力。这与扰动状态下外源磷在不同形态磷间的数量分布有关。底泥扰动和静止状态下,难释放态磷(HCl-P、闭蓄态Fe/Al-P)的增加量分别占底泥吸收外源磷量的36%和21%。     

黄河兰州段消落带表层沉积物对磷的吸附

为探究黄河消落带表层沉积物对磷的吸附特征,基于吸附动力学、吸附热力学及单因子实验,现场采集黄河(兰州段)消落带表层沉积物进行实验室模拟研究。结果表明：沉积物对磷的吸附动力学经历快速吸附、慢速吸附、吸附平衡3个阶段,扰动条件下,在10 min内吸附量达到最大吸附量的85%以上,480 min达到吸附平衡;沉积物对磷的吸附符合Langmuir吸附等温方程,随着温度的升高最大理论吸附量Q_m随之增加,25℃时Q_m达到119.831 mg·kg^-1;单因子实验中,扰动频率增加对磷的吸附量具有明显的促进作用;pH为7～8时沉积物吸附效果最佳,偏酸性条件次之,偏碱性条件下吸附效果较差;增大上覆水KH₂PO₄浓度,吸附量增加,吸附率整体呈下降趋势。由此可知,黄河消落带表层沉积物对磷元素具有一定的拦截效应,河水的扰动能够促进沉积物对PO₄^3--P的吸附,但是水体的pH值变化及高浓度陆源污染物均会削弱消落带对磷元素的吸附拦截作用。该研究结果可为黄河上游的...     

镧铝/壳聚糖复合小球对水中磷的吸附及机理

镧铝复合材料对水体中磷有着优良的吸附性能,但其粉末状特性大大限制了其应用前景。利用壳聚糖的可塑性,制备出镧铝/壳聚糖复合小球,并利用环氧氯丙烷和聚乙烯醇提高复合材料的耐酸性,同时研究其对水体中磷的静态批吸附及动态柱吸附行为,最后采用SEM、EDS、XRD和FTIR表征方法观察吸附磷前后的微观结构,阐述吸附机理。结果表明:镧铝/壳聚糖复合小球对磷的最大吸附量达到39.84 mg·g~(-1);壳聚糖/镧铝质量比为1/10时,复合小球穿透吸附效率随流速提高而下降,BDST模型能够有效地模拟该复合小球对磷的动态吸附过程;壳聚糖/镧铝质量比为1/4的聚乙烯醇改性复合小球较质量比为1/5的更加耐受水流冲击,吸附效果较为稳定;静电作用,离子交换作用,络合作用和La化合物产生的氧空位是镧铝/壳聚糖复合小球吸磷的主要机理。     

于桥水库底泥磷分级及其释放能力

取样测定了于桥水库底泥无机磷各组分含量及其平面和竖向分布,无机磷总量为284～704 mg/kg,平均为485.70mg/kg,其中Ca2-p、Cag-P、Al-P、Fe-P、O-P和Ca10-P所占质量分数平均分别为3.5%、2.9%、0.3%、48.5%、2.9%和41.9%.通过模拟释放实验得出,在pH<8和pH=9.10条件下,由于厌氧使得底泥磷释放的启动溶解氧分别为<1、<2 mg/L.底泥磷在pH=6.50、DO<1 mg/L,pH=9.10、DO>5 mg/L,pH=9.10、DO<1 mg/L的3种条件下的极限释放量为0.24、0.17、0.33 mg/g,分别占底泥无机磷总量的41.7%、29.5%和57.3%(质量分数).释放的磷主要来自Fe-P,但Fe-P也只能部分释放.酸性条件下,有部分Ca2-P、CaB-P、Ca10-P和Al-P释放,对于AI-P,低pH酸溶作用要远大于高pH下OH-置换作用.     

赤泥投加控制河道底泥磷释放的影响因素

通过对不同赤泥投加比例下河道底泥磷释放作用的研究,发现底泥中铁铝磷与钙磷的比值(Fe/Al-P∶Ca-P)、铁磷比(Fe∶TP)及有机质含量(OM)是赤泥能否应用于河道底泥磷释放控制中的决定性因素。实验结果表明,只有当河道底泥中Fe/Al-P∶Ca-P小于0.88,Fe∶TP小于16.1,且有机质含量低于1.87%时,投加适量赤泥才能起到抑制河道底泥内源磷释放的作用;反之,赤泥的投加则有可能促进底泥内源磷的释放。在实际工程应用中,推荐赤泥与底泥的接触时间不低于7d,从而使赤泥的效能发挥到最佳状态。     

土壤电场和机械组成对土壤磷迁移的影响

土壤磷随水迁移是土壤侵蚀和农田面源污染发生的重要因素之一。本研究通过电解质浓度和类型(Na⁺和K⁺)调节土壤电场,通过加入直径为2～3 mm的石英砂颗粒来调节土壤的机械组成,探究土壤电场和机械组成对土壤磷迁移的影响。结果表明：1)土壤磷迁移主要以颗粒态磷为主,例如,在浓度为0.01 mol·L^-1的Na⁺体系中,颗粒态磷迁移量是溶解态磷迁移量的31倍;2)与Na⁺相比,K⁺能显著降低土壤电场,减少土壤颗粒态磷而增加溶解态磷的迁移;3)土壤颗粒态磷和溶解态磷的迁移量均随电解质浓度增加而降低,电解质浓度增加降低土壤电场强度和作用力程,土壤团聚体稳定性增强,从而有利于土壤磷的保持;4)添加石英砂后改变了土壤机械组成,能够显著改变土壤磷的迁移规律,且与离子类型有关;5)土壤电场和机械组成共同作用控制着土壤磷的迁移。本研究可为土壤磷迁移以及农田面源污染防控提供一定理论参考。     

多基团秸秆纤维对水体中铜/磺胺甲恶唑复合污染物的定量吸附性能

以秸秆纤维为研究对象,通过醚化和接枝化修饰方法赋予其纤维结构的季胺基(-N⁺)、羧基(-COOH)等,从而制备出多基团纤维材料(NCS)。在一元和二元吸附体系中,考察了NCS对不同pH水体中铜/磺胺甲恶唑(SMZ-Cu)复合污染物的去除效果。Langmuir吸附等温线拟合结果表明,NCS对SMZ和Cu(Ⅱ)的最大理论吸附量分别为59.76 mg·g^-1和4.71 mg·g^-1,以及对络合物中SMZ和Cu(Ⅱ)的最大理论吸附量分别为56.21 mg·g^-1和5.54 mg·g^-1。吸附过程也符合准二级动力学方程,属于化学吸附。相比而言,NCS在一元吸附体系中更倾向单一吸附SMZ而不是Cu(Ⅱ)。而且,多重相互作用使NCS在二元吸附体系中主要吸附SMZ-Cu为主,而不是单一污染物。密度泛函理论(DFT)计算不但验证了上述结果,还定量地解释在单一吸附系统中,NCS的-N⁺结构中-COOH与SMZ中磺酰氨氮结合最稳定,而C-N则与Cu结合能最大;在二元吸附体系中,...     

环境因素对长寿湖底泥释磷影响的模拟实验研究

肥水养殖显著增加了长寿湖底泥中的磷含量。为了解肥水养殖积累在湖泊底泥中磷的释放情况,以长寿湖大坝口枯水期底泥为实验材料,模拟研究了不同环境条件(上覆水pH、温度、DO含量和扰动)下湖泊底泥的释磷特征。结果表明,在弱碱性条件下,底泥释磷量随上覆水pH的升高而升高;温度升高有利于底泥磷的释放,温度每升高5℃,第21天时底泥释磷量增大0.0045～0.0074 mg/L;DO含量降低有利于底泥中铁/铝结合态磷的释放;扰动对底泥磷的释放没有明显影响。研究表明,网箱养殖增加了底泥中的有机磷含量,促进有机磷向无机磷转化,增大了底泥中磷的释放风险。     

沸石/水合氧化锆吸附水中的磷

以粉煤灰为原料,采用传统水热方法制备的沸石除磷性能有限,且存在废碱液排放的问题。对此,本文首次提出了在传统水热方法基础上用氯氧化锆中和合成沸石过程中产生的废碱液,得到沸石/水合氧化锆复合吸附剂(简称锆沸石)的改进方法。锆沸石的比表面积为1.931×105m2·kg-1,是沸石的近7倍。锆沸石的XRD衍射峰数量和位置与沸石相同,证明锆沸石中的水合氧化锆为无定形。锆沸石对磷的Langmuir最大吸附量为22.62 mg·g-1。吸附动力学实验结果表明,锆沸石对磷的吸附速率呈先快后慢的趋势。锆沸石对磷的吸附随pH上升而减少。水中常见的阴离子Cl-、NO-3不会对其除磷效果产生明显影响,而HCO2-3会通过提高溶液pH值明显降低吸附量。因此,以粉煤灰为原料,采用改进的合成方法制备锆沸石可获得除磷效果大幅提高的新型吸附剂。     

农村沟渠水体的磷污染水平对底泥磷释放规律的影响研究

为揭示农村生活污水排放导致沟渠底泥磷形态转化对农村生态环境的影响,用K2HPO4配置不同水平磷污染水体(TP质量浓度分别为0、5、10、20 mg/L),考察在静态及扰动试验中底泥磷的转化规律.结果表明:(1)当水体TP为0 mg/L,底泥为磷源,逐步向水体释放磷;随水体TP增大,底泥为磷汇,吸附水体中的磷,水体扰动会...     

四平市二龙湖底泥磷释放研究

采用室内实验模拟法对四平市二龙湖富营养化限制因子磷的底泥释放速率及释放量进行了研究,并研究在种环境因子(温度、pH、DO和扰动因素)影响下底泥磷的释放规律。结果表明,(1)二龙湖年平均底泥释磷量为208·78g,最大释磷率为0·889μg/g(T=20℃,pH=8,DO为4·68mg/L);(2)自然和人为的扰动因素会促进底泥的磷释放;(3)H在弱酸至中性范围内底泥释磷量最小,酸性和碱性条件都有利于磷的释放;(4)随着温度的升高底泥释磷量增大;(5)厌条件比好氧条件更有利于磷的释放。     

4种镧改性海藻粉末对养殖废水中磷的去除

为了解决使用矿物材料除磷产生大量沉积物的问题和实现磷的资源化利用,研究了镧改性的海带(LaLJ)、石莼(La-UL)、红藻(La-RP)和浒苔(La-EP)干化粉末材料对模拟废水和养猪废水中磷的吸附特征。在模拟废水中,随吸附剂用量的增加,4种镧改性的海藻对模拟废水中磷的吸附量均呈指数下降;随初始pH的升高,La-EP和La-UL对磷的吸附量增加,而La-LJ和La-RP对磷的吸附量减少。动力学吸附过程和等温吸附过程分别用准二级动力学模型和Freundlich模型拟合更适合。4种镧改性海藻对磷的最大吸附量为8.94～11.25 mg·g~(-1),相比于改性前,La-LJ、La-UL、La-RP和La-EP对磷的吸附量分别增加了24、38、66和25倍。在养猪废水中,经4种镧改性海藻吸附处理后,废水含磷浓度降低到2.5 mg·L~(-1)以下,能实现达标排放。因此,镧改性的4种海藻是养猪废水吸附除磷的可行材料。     

四平市二龙湖底泥磷释放研究

采用室内实验模拟法对四平市二龙湖富营养化限制因子磷的底泥释放速率及释放量进行了研究,并研究在各种环境因子（温度、pH、DO和扰动因素）影响下底泥磷的释放规律.结果表明,（1）二龙湖年平均底泥释磷量为208.78kg,最大释磷率为0.889 μg/g（T=20℃,pH=8,DO为4.68 mg/L）;（2）自然和人为的扰动因素会促进底泥的磷释放;（3）pH在弱酸至中性范围内底泥释磷量最小,酸性和碱性条件都有利于磷的释放;（4）随着温度的升高底泥释磷量增大;（5）厌氧条件比好氧条件更有利于磷的释放.     

可降解聚乙醇酸微塑料老化前后对盐酸四环素的吸附性能

聚乙醇酸(poly glycolic acid,PGA)因其良好的降解性能会加快其老化过程,可能比传统塑料具有更大的环境风险,因此,评估PGA在环境迁移中对污染物的载体效应尤为重要。选用PGA颗粒微塑料(microplastics,MPs)为研究对象,盐酸四环素(tetracycline hydrochloride,TCH)为代表性污染物,探究老化过程对PGA吸附TCH行为的影响。结果表明：PGA在经过15 d H₂O₂和H₂SO₄老化后,表面均变得粗糙,比表面积由0.017 m²·g^-1分别增至0.327 m²·g^-1和0.467 m²·g^-1,官能团含量分别增加了1.89%和3.49%,接触角由83.19°分别降至81.58°和50.07°。吸附动力学均符合伪二级动力学模型,吸附等温线均符合Langmuir等温吸附模型。老化后PGA对TCH的吸附量均高于老化前,PG...     

撒施阻控材料快速去除上覆水Cd对的室内模拟研究

湘中矿区塘、水库等灌溉水体及其底泥重金属超标问题日益凸显,研究选取石灰、水稻秸秆生物炭和人造沸石等3种环境友好型土壤重金属阻控材料,通过室内玻璃柱模拟静止水体实验探讨水面缓慢撒施阻控材料对上覆水重金属Cd去除与底泥Cd有效性影响。为期60 d的实验结果显示,1%(0~20 cm表层底泥质量分数)的单一石灰、生物炭、沸石与石灰+生物炭+人造沸石配方(质量比1∶1∶1)4种处理均可明显快速去除上覆水中水溶态Cd质量浓度,其中石灰效果最佳,沸石效果最差,石灰与3种阻控剂组配处理均可使上覆水中水溶态Cd质量浓度由20μg·L~(-1)以上降至10μg·L~(-1),符合我国灌溉水Cd的限定标准。阻控材料自然沉积在底泥表面后对5 cm处底泥水溶液Cd质量浓度具有一定的消减效应,沸石效果优于石灰、生物炭处理,其中"石灰+生物炭+沸石"的不同粒径阻控材料组配方式效果最佳。石灰、生物炭、沸石及3种阻控剂组配处理60 d后底泥pH值依然略高于对照,差异不显著,但可交换态Cd含量明显低于对照。结果可为塘库型水体上覆水及底泥Cd等重金属污染的生态风险降低及控制措施研究提供科学参考与方法指导。     

新型复合药剂原位修复河道底泥污染

采用新型复合药剂开展河道底泥原位修复技术研究,通过考察河道水质改善效果、底泥中磷含量及形态的变化确定药剂的最佳投加量。结果表明,投加复合药剂对上覆水体中TN、NH+4-N和TP均有不同程度的净化效果,且净化效果随药剂量的增加而增强,最高去除率分别达到23.52%、21.79%和81.5%,上覆水体COD去除率随药剂投加量增多呈先升后降的趋势,最高(投加量为600 mg·L~(-1))达到57.6%。从底泥磷含量及形态变化来看,投加药剂增大了底泥TP含量并促进底泥不稳态磷向稳定态磷转化。因此,从经济成本和修复效果方面综合分析,以投加量为600 mg·L~(-1)对底泥污染原位修复较为合适。     

湖泊底泥磷释放及磷形态变化

为研究底泥中内源性磷释放对城市景观水体富营养化的影响,以西安市曲江南湖为对象,采用底泥磷形态标准测试方法(SMT)分析了磷的赋存形态,通过模拟实验探究了在不同环境条件(温度、pH和溶解氧)下磷形态变化的特征。结果表明:温度升高促进内源磷的释放,在夏季加剧水体富营养化程度;碱性条件有利于磷的释放,增大补给水源可减少底泥释磷量;厌氧环境下底泥释磷量是好氧时的3.96倍;Al-P和Ca-P较稳定,在酸性条件下会加速其溶解;NH+4-P、Fe-P和OrgP受溶解氧、pH和温度影响较大,其吸附与释放能力有明显的差异。     

硅铝铵离子筛的制备及其对污水中氨氮的脱除性能

通过常温搅拌制备了对污水中NH₄⁺具有高选择性去除的硅铝型弱晶态铵离子筛,其平均孔径介于2倍水合Ca²⁺直径和2倍水合Na+直径之间。结果表明,铵离子筛对NH₄⁺具有优良的吸附选择性和可再生性,吸附容量可达到25 mg·g^-1。受Na(AlO4)双位点吸附规则制约,铵离子筛对Ca²⁺、Mg²⁺具有优良的筛截效果,市政污水中质量浓度为70mg·L^-1的Ca^-1不影响铵离子筛对NH₄⁺的吸附性能Na(AlO)。吸附饱和的铵离子筛经0.5 mol·L^-1 NaCl溶液多次洗脱和再生之后,仍能将污水中的氨氮质量浓度由40 mg·L^-1快速降至1 mg·L^-1以下。本研究可为高效去除污水中的氨氮提供一种简单、高效的方法。