水相环境中pH与离子对~(239)Pu在膨润土中的吸附影响

为了研究回填材料膨润土对放射性核素的吸附行为,通过静态吸附试验,研究了在不同影响条件下,钙基膨润土、钠基膨润土、漂白土对Pu的吸附特征,并对其影响机理进行讨论。结果表明:钙基土的吸附能力最强,钠基土次之,漂白土最弱;蒙脱石表面羟基官能团的变化,使膨润土的吸附能力随着水相pH值的增大而增强;配合反应的发生,使膨润土吸附能力随着CO32-浓度的增大而减弱;水解作用以及Fe3+形成带正电荷的粒胶与钚水解产物结合,使膨润土吸附能力随着Fe3+浓度的增大而减弱。     

有机改性蒙脱土的制备及其吸附脱硫性能研究

以苯基三甲基溴化铵(PTMAB)对Na基蒙脱土(Na-MMT)进行有机改性,制备有机改性蒙脱土并研究其吸附脱硫性能,初步探索吸附脱硫机理。利用气相色谱进行脱硫效果分析。实验表明:有机改性蒙脱土脱硫效果最佳可达到33.5%(脱硫率)。通过XRD、FT-IR、DGA-TGA、XPS、TEM表征Na-MMT、PTMAB-MMT,表明有机阳离子已成功插层进入蒙脱土的硅酸盐片层。分析吸附机理,得出在最佳实验条件下(60℃,吸附时间3 h)吸附脱硫过程中占据主导地位的为物理吸附。     

蒙脱土/聚丙烯酰胺杂化絮凝剂制备及絮凝性能研究

利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与钠基蒙脱土(Na-MMT)的阳离子交换反应制得有机化蒙脱土(O-MMT),通过硝酸铈铵引发丙烯酰胺单体在有机化蒙脱土片层间原位插层聚合制得蒙脱土/聚丙烯酰胺(MMT/PAM)杂化物. 同时,研究了引发剂用量、聚合反应时间和蒙脱土含量对杂化物特性粘数的影响,并用XRD、FTIR、TEM对Na-MMT、O-MMT和MMT/PAM杂化物进行结构表征. 最后实验对比了MMT/PAM杂化物与PAM对三氧化二铬悬浮液的絮凝效果. XRD、TEM结果显示,纳米尺寸大小的蒙脱土均匀地分散在PAM基体中. 絮凝实验结果显示,添加质量分数0.5％~5.0％MMT的MMT/PAM杂化物的絮凝效果优于纯PAM.     

HDTMA改性蒙脱土对土壤Cr(Ⅵ)的吸附稳定化研究

以钠基蒙脱土为原料,十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)为改性剂,制备了系列有机蒙脱土改性材料,并将其用于Cr(Ⅵ)污染土壤的稳定化处理研究.红外光谱、X射线粉末衍射、扫描电镜、氮气吸附脱附、阳离子交换量以及电动电位等表征结果表明,随着HDTMA投加量的增加,蒙脱土层间距从1.25 nm增加到2.13 nm,表面粗糙度下降,比表面积从38.91m~2·g~(-1)降低到0.42 m~2·g~(-1),可交换的阳离子数量从62 cmol·kg~(-1)降低到9.9 cmol·kg~(-1),且表面电性由-29.1 m V升高到5.59m V.毒性浸出实验结果表明,材料的有效性与土壤初始Cr(Ⅵ)浓度、蒙脱土的投加量、养护时间以及HDTMA的改性量均有关.随着HDTMA改性量的增加,有机改性蒙脱土对Cr(Ⅵ)的物理吸附作用下降而对污染物的静电作用增强,静电吸附作用是改性蒙脱土对土壤Cr(Ⅵ)的稳定化效果增强的主要原因.     

HDTMA改性蒙脱土对苯酚的吸附及机理研究

利用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)改性蒙脱土处理含酚废水．了解不同改性量有机蒙脱土吸附苯酚的能力。结果表明．改性蒙脱土按照分配机理吸附苯酚．改性蒙脱土改性量高和水溶液中苯酚浓度高．其吸跗的苯酚数量大。1．0CEC(阳离子交换容量)改性蒙脱土对水溶液中苯酚去除率达到76％。改性蒙脱土中有机物对苯酚的吸附存在协同作用．因此．改性蒙脱土吸附苯酚的增加速率要超过其中HDTMA增加的速率。在试验的苯酚浓度下．改性蒙脱土对苯酚吸附符合Freundlich吸附模式．不符合Langmuir吸附模式。     

蒙脱土、高岭土和针铁矿对DNA吸附与解吸特征

采用平衡法研究了蒙脱土、高岭土和针铁矿在不同pH值和不同电解质溶液下的DNA吸附解吸特征.结果表明,在4种电解质体系中,尤其在溶液pH值>5.0时,3种矿物在吸附过DNA后,pH有不同程度上升,但CaCl2电解质体系中含针铁矿溶液的pH开始下降.针铁矿对DNA的吸附率大约为75%～91%,高岭土对DNA的吸附率从pH为3.5时的90%开始下降,至pH 6.0～7.0时的下降至大约18%～50%.在一价电解质体系,当溶液pH值为2.2～5.0时蒙脱土对DNA的吸附率大约为90%开始下降至25%～40%,但在二价电解质体系蒙脱土对DNA的吸附率大约为92%.Freundlich等温吸附方程能更好的拟合针铁矿、蒙脱土和高岭土对DNA的吸附.蒙脱土对DNA相对吸附容量在pH 3.5时大于针铁矿,而pH 5.0时小于针铁矿.以NaOAc为解吸剂,针铁矿、蒙脱土和高岭土上吸附DNA在不同pH时解吸率分别为0.1%～0.4%、63.7%～90.2%和29.7%～87.5%.以NaH2PO4为解吸剂时,这些矿物吸附DNA的解吸率分别为69.6%～78.7%、0.8%～7.0%和0.4%～2.2%.这表明针铁矿吸附DNA时键合作用较大,蒙脱土和高岭土静电引力较大,这是DNA在不同电荷类型矿物表面的吸附差异.     

模拟有机-矿质体中不同吸附域对TCE的吸附影响

为研究无机矿物与有机质相互作用形成复合体对有机污染物的吸附行为影响,制备了蒙脱土-腐植酸复合体以及混合体模拟土样,分别代表蒙脱土与腐植酸之间有相互作用和无相互作用,并运用批实验的方法,针对不同有机质与无机矿物质量比(C/M)的有机-矿质复合体及混合体开展了三氯乙烯(TCE)吸附实验研究.结果表明,TCE在不同C/M的有机-矿质复合体和混合体中的吸附符合Freundlich等温吸附模型.采用纯蒙脱土及腐植酸的吸附方程叠加计算获取无相互作用模拟土样的固相吸附量计算值,计算值均小于复合体和混合体的实际固相吸附量,表明复合体中蒙脱土与腐植酸吸附域之间存在相互作用,导致腐植酸性质改变,使复合体的吸附能力增强,而混合体由于等温吸附实验过程中有水的参与,也可能在一定程度上形成了复合体.随着C/M的增大,有机-矿质复合体和混合体对TCE的吸附能力增强.当 C/M小于0.08时,复合体中蒙脱土与腐植酸发生较为充分的相互作用,导致腐植酸性质改变,增强了复合体对TCE的吸附能力,因而复合体对TCE的吸附能力明显强于混合体;当C/M大于0.08时,复合体中后续叠加在补丁上的有机质保留了源腐植酸的特性,这部分有机质将掩盖变性有机质的吸附影响,因而复合体与混合体对TCE的吸附能力基本相当.TCE初始浓度影响分析表明,当C/M固定时,随着TCE初始浓度(C0)的增大,非线性叠加模型的固相吸附量计算值与实测值的差值(?Qe)呈增大趋势,分析认为复合体中的变性有机质较其他组分对TCE具有更强的亲和力,随着C0的增加,变性有机质的吸附贡献率增大,因此导致?Qe的增大.     

季磷盐改性蒙脱土去除球形棕囊藻的实验研究

用L9(34)正交实验对季磷盐改性蒙脱土制备的工艺进行了优化,在60℃、搅拌时间6h、pH7、季磷盐与蒙脱土的阳离子交换容量比为1.5:1.0的条件下,制备得到的季磷盐改性蒙脱土,并考察了其对球形棕囊藻去除效果和影响因素.结果表明,作用48 h后, 20.0mg/L的改性蒙脱土除藻率可以达到93.2%以上.通过FT-IR、XRD和SEM等方法表征发现,季磷盐插入蒙脱土的层间,能够有效降低黏土颗粒与藻细胞间的静电斥力,使其吸附藻细胞性能提高.对比除藻实验结果显示,季磷盐改性蒙脱土除藻效果明显优于未改性蒙脱土、季磷盐改性高岭土和季铵盐改性蒙脱土.     

吸附在改性蒙脱土上有机物的稳定性

利用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)改性的蒙脱土来吸附含油废水中的有机物,并在不同环境条件下观察被吸附有机物的稳定性.结果表明,改性蒙脱土对含油废水中的有机物有很强的吸附能力,吸附在改性蒙脱土上的有机物在超声波作用下能发生一定数量的解吸,提高温度略微降低被吸附有机物稳定性,而无机盐对其的解吸影响很小.在碱性(pH12.0)条件下,吸附在改性蒙脱土上的有机物能发生大量的解吸,因此其稳定性差,可以通过加碱的方式对改性蒙脱土进行再生,这为改性蒙脱土的循环使用提供了可能.     

低分子量腐殖酸改性蒙脱土对黄曲霉素的吸附作用

采用振荡平衡法研究了相对分子质量<3 500的低分子量腐殖酸改性蒙脱土对黄曲霉素(AFB1)的吸附作用及机制.吸附动力学实验结果表明,0～24 h内,蒙脱土原土快速吸附AFB1,在2 h处吸附量即至最大值,而后吸附量持续降低,12 h后趋于稳定、吸附量为1.01μg.g-1;0～24 h内,改性蒙脱土对AFB1的吸附量则持续增加,12 h时吸附量达最大值(1.60μg.g-1),其后吸附达平衡.用腐殖酸改性后,蒙脱土对AFB1的等温吸附曲线由Langmuir型转变为Freundlich型,平衡浓度较高条件下,AFB1在改性蒙脱土上的吸附量明显高于蒙脱土原土.蒙脱土改性后晶层坍塌,出现不规则和絮状松散结构,与其表面聚集的腐殖酸形成较为稳定的"矿物-腐殖酸"复合体,增强了其对疏水性AFB1的吸附能力.随溶液pH值的增大,原土和改性蒙脱土对AFB1的吸附量均增大,但AFB1在改性蒙脱土上吸附量的增加幅度较大,这可能主要与溶液碱性的提高促进了AFB1与蒙脱土矿物的氢键及电性结合有关.研究结果可为进一步阐明AFB1在土壤中的界面过程和环境归趋提供依据.     

Evaluation of adsorption capacities of humic acids extracted from Algerian soil on polyaniline for application to remove pollutants such as Cd(Ⅱ), Zn(Ⅱ) and Ni(Ⅱ) and characterization with cavity microelectrode

The adsorption capacities of new humic acids isolated from Yakouren forest (YHA) and Sahara (Tamenrasset: THA) soils (Algeria) and commercial humic acid (PFHA) on polyaniline emeraldine base (PEB) were studied at pH 6.6. Also the adsorption of heavy metals such as Cd2+, Zn2+ and Ni2+ on humic acid-polyaniline systems (HA-PEB) was investigated at the same conditions. HA-PEB compounds were characterized by scanning electron microscopy (SEM), infrared spectrometry and cavity microelectrode. In addition, batch adsorption and cavity microelectrode were used in the adsorption study of Cd2+, Zn2+ and Ni2+ on HA-PEB. To develop biocaptors of polluting metals using a cavity microelectrode modified by HA-PEB systems, the adsorption kinetic and adsorption capacity were investigated. The SEM analysis showed that the presence of humic acid affected the PEB surface and caused the formation of a granular morphology. The maximum adsorption capacities (qmax) of PFHA, THA and YHA determined by adsorption isotherms were 91.31, 132.1 and 151.0 mg/g, respectively. Batch adsorption results showed that qmax of Cd2+, Zn2+ and Ni2+ on HA-PEB followed the order: THA-PEB > YHA-PEB > PFHA-PEB. The voltammograms obtained with HA-PEB modified cavity microelectrode showed the appearance of new redox couples reflecting the adsorption of HA on PEB. Metal-humic acid-polyaniline voltammograms were characterized by appearance of oxidation-reduction couples or reduction wave corresponding to metal. Finally, the result may be exploited to develop a biocaptor based on the cavity microelectrode amended by THA-PEB and YHA-PEB.     

pH值和离子对诺氟沙星在胡敏酸上吸附特征的影响

根据OECD Guideline 106批平衡实验,研究了pH值、Ca2+浓度和离子类型对诺氟沙星在胡敏酸上吸附特征的影响.结果表明,吸附系数(Kd)随着pH值的增大有先增加后减小的趋势,在pH 4.0和pH 6.0时吸附系数较大.红外光谱表明,pH 3.0有利于诺氟沙星和胡敏酸形成氢键; pH6.0和7.0时胡敏酸的羧基可能与诺氟沙星的氨基形成了肽键.诺氟沙星在胡敏酸上的吸附量和Kd值随着溶液中Ca2+离子浓度的增加而逐渐减小,表明两者之间存在阳离子吸附和竞争吸附.不同类型的阳离子和阴离子的加入都能导致诺氟沙星在胡敏酸的吸附特性存在差异.阳离子的影响趋势主要为价态的影响,即价态越高,在胡敏酸表面吸附位点的吸附能力就越强,对诺氟沙星吸附阻碍作用越显著,表现在诺氟沙星的最大吸附量(Qm)为:M+ (Na+、K+、NH4+) >M2+ (Mg2+、Ca2+、Zn2+);其次受阳离子的离子半径和水解作用的影响.而只有能水解的阴离子才能对诺氟沙星在胡敏酸上的吸附产生明显的阻碍作用.     

水中Cu~(2+)、Ni~(2+)与腐殖酸、膨润土的相互作用研究

研究了Cu2+、Ni2+与腐殖酸以及膨润土与腐殖酸的共存吸附剂的相互作用,考察了相互作用时间、初始pH、温度对相互作用的影响.结果表明,金属离子的去除率随时间增加而增大,吸附量随温度升高而增大.初始pH对Cu2+、Ni2+的去除率影响很大,pH在中性范围附近Cu2+、Ni2+的去除率可以达到最大.吸附动力学实验表明,Cu2+、Ni2+在腐殖酸及共存吸附剂上的吸附符合伪二级吸附速率模型,并得到Cu2+在腐殖酸及共存吸附剂上吸附的活化能Ea分别为17.01和38.49 kJ.mol-1,Ni2+在腐殖酸及共存吸附剂上吸附的活化能Ea分别为15.15和13.35 kJ.mol-1,表明吸附过程以物理吸附为主.Cu2+、Ni2+在腐殖酸及共存吸附剂上的吸附符合Langmuir等温线模型.得到的ΔH0、ΔS0和ΔG0表明金属离子在腐殖酸及共存吸附剂上的吸附是一个吸热、熵增、自发的过程.     

基于微分代数方法的生物除磷模型参数结构可识别性研究

通过将微分代数方法应用于异养菌生长Monod模型和生物除磷亚模型参数结构可识别性研究,探讨了该方法的适用性.结果表明,本研究提出的算法计算过程清晰、系统化,可以实现计算机编程自动运算;在文献中方法很难进行生物除磷亚模型参数结构可识别性研究时,采用本算法也能得出结果.本研究为活性污泥模型参数结构可识别性研究提供新的方法,并对除磷过程参数估计优化实验的设计有重要的指导意义.     

Cu2+存在下腐殖酸对磺胺嘧啶吸附解吸的影响

为探究重金属与抗生素共存时不同条件下土壤有机组分对抗生素吸附解吸的影响,通过批量静态吸附试验方法,研究了不同污染物浓度、初始pH、离子强度及阳离子类型下腐殖酸对磺胺嘧啶（sulfadiazine）和重金属Cu共存时吸附解吸行为及其交互作用,并做了显著性差异分析;采用Freundlich、Langmuir等温吸附模型和线性等温吸附模型对试验数据进行拟合,对吸附前后的样品进行红外光谱扫描分析.结果表明:①不同w（Cu2+）对腐殖酸吸附磺胺嘧啶的状况不同,当w（Cu2+）为1、10、100 mg/kg时,Cu2+的存在起促进吸附的作用;当w（Cu2+）为300 mg/kg时,Cu2+的存在起抑制吸附的作用;随着初始pH的增大,吸附量变化不明显,但略有减小;高离子强度促进吸附,低离子强度抑制吸附;高价态阳离子的存在抑制腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附.②显著性差异分析显示,P均小于0.05,说明w（Cu2+）、pH、离子强度及阳离子类型对吸附量均有显著影响.③运用Freundlich、Langmuir等温吸附模型和线性等温吸附模型对不同条件下的吸附特征进行拟合,其拟合效果均较好,R2均大于0.952,其中线性等温吸附模型拟合效果最好;HI（滞后系数）在0.995~1.120之间,接近于1,表明腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附解吸过程中不存在滞后现象.△G（吉布斯自由能变化量）在18.921~20.412 kJ/mol之间,均小于40 kJ/mol,属于物理吸附.④红外光谱分析表明,腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附机制主要是形成氢键或发生络合反应.研究显示,不同条件下腐殖酸对磺胺嘧啶吸附解吸的影响不同,w（Cu2+）、初始pH、离子强度及阳离子类型的改变,均会导致腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附情况有所差异.      

邻菲罗啉对蒙脱石吸附镍离子性能影响

利用镍离子能与邻菲罗啉反应生成螯合物的性质,研究了加与未加邻菲罗啉条件下,蒙脱石对金属镍离子的吸附行为,考察了镍离子浓度、吸附时间、温度和溶液pH值等因素对吸附性能的影响.结果表明:加入邻菲罗啉后,蒙脱石对镍的螯合离子的吸附量明显增大;吸附平衡时间约为120min;蒙脱石对[Ni(phen)n]2+的吸附性基本不受pH值的影响.动力学研究表明该吸附过程符合准二级反应动力学模型,吸附量随温度升高而增大.二级动力学参数证明加入邻菲罗啉可显著提高蒙脱石对Ni2+的吸附性.蒙脱石对简单Ni2+的吸附符合Langmuir的单层吸附等温式;而蒙脱石对镍的螯合离子的吸附则符合Freundlich等温式.蒙脱石对Ni2+和[Ni(phen)n]2+的吸附均为自发、吸热和更无序的;XRD及FTIR研究表明,蒙脱石对[Ni(phen)n]2+的吸附以层间的物理吸附为主.     

改性甘蔗渣对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附行为研究

为提高废弃甘蔗渣对重金属离子Cd2+和Pb2+的吸附能力,文章采用简单的方法制备了乙二胺四乙酸二酐(EDTAD)修饰的甘蔗渣。经FTIR分析,有大量的羰基修饰在了甘蔗渣的表面,为其吸附重金属离子提供了更多的活性位点。实验结果表明:经过修饰后的甘蔗渣对Cd2+和Pb2+的吸附量分别为46.46 mg/g、119.36 mg/g,是未修饰的3.69和12.31倍,且均能在20 min内达到最大吸附量并保持平衡,其吸附符合Langmuir等温吸附模型,且吸附过程遵循二级动力学模型。在pH 4~7范围内,修饰SCB对Cd2+和Pb2+具有较高的吸附能力。除此之外,在Cd2+、Pb2+、Cu2+和Zn2+共存的情况下,修饰SCB对Pb2+仍能保持较高的吸附量。修饰后的甘蔗渣对Cd2+和Pb2+的吸附能力有了显著提高,且具有一定的抗干扰能力,有望应用于实际工业废水处理。     

重金属离子与典型离子型有机污染物的络合效应研究

采用自动电位滴定法,研究了水环境中4种常见的重金属离子Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+与环丙沙星、磺胺甲基嘧啶和全氟辛酸的络合效应.测定了3种有机物与4种金属离子的络合常数logK值,计算了各种络合物在不同pH值下的形态分布. 结果表明,Cu2+与环丙沙星能形成较为稳定的络合物Cu(cip±)2+、Cu(cip±)22+、Cu(cip-·cip±)+,其络合能力要远强于Pb2+、Zn2+、Cd2+,前者形成的络合常数要比后三者高出3个数量级.4种金属离子与磺胺甲基嘧啶均有一定的络合能力,但稳定常数差别不大.全氟辛酸分子中由于带有较多的电负性强的F,表现出强酸的性质,与4种金属离子未见明显的络合作用.     

Effects of metal cations on sorption-desorption of p-nitrophenol onto wheat ash

The mutual e ects of metal cations (Cu2+, Pb2+, Zn2+, and Cd2+) and p-nitrophenol (NP) on their adsorption desorption behavior onto wheat ash were studied. Results suggested that Cu2+, Pb2+, and Zn2+ diminished the adsorption and increased the desorption of NP remarkably, while Cd2+ had no such e ect. In contrast, NP diminished the adsorption of Cu2+, Pb2+, and Zn2+ onto ash, however, this suppression e ect depended on the initial concentrations of metal cations. NP had no e ect on Cd2+ adsorption on ash. Fourier transform infrared (FT-IR) and X-ray absorption spectroscopic (XAS) studies suggested the following mechanisms responsible for the metal suppression e ect on NP adsorption: (1) large hydrated Cu2+, Pb2+, and Zn2+ shells occupied the surface of ash and prevent nonspecific adsorption of NP onto ash surface; (2) Cu2+, Pb2+, and Zn2+ may block the micropores of ash, resulting in decreased adsorption of NP; (3) complexation of Cu2+, Pb2+, and Zn2+ was likely via carboxyl, hydroxylic and phenolic groups of wheat ash and these same groups may also react with NP during adsorption. As a “soft acid”, Cd2+ is less e cient in the complexation of oxygencontaining acid groups than Cu2+, Pb2+, and Zn2+. Thus, Cd2+ had no e ect on the adsorption of NP on wheat ash.