砷在金属氧化物/水界面上的吸附机制Ⅱ.电荷分布多位络合模型模拟

利用电位滴定表征了铁铈氧化物(Fe-Ce)的表面电荷特性,并使用电荷分布多位络合模型(CD MUSIC)进行了模拟,得到Fe-Ce材料的表面位质子结合常数为5.8,位密度为23.2个·nm-2,高于大多数铁氧化物的表面位密度.在Fe-Ce表面特性参数的基础上,进一步使用CDMUSIC模型对系列pH(5～9)下As(Ⅴ)在Fe-Ce表面的等温吸附实验进行了模拟.结果表明,单齿单核单质子化形态≡FeOAsO3H1.5-和双齿双核非质子化形态≡Fe2O2AsO22-共存于吸附后的Fe-Ce表面,它们的结合常数分别为31.5和34.2,电荷分布值(f)分别为0.25和0.50.使用以上模型参数,对pH 3.5～10.5范围内2种表面络合形态分布趋势进行了预测.结果表明,在偏酸性条件下,≡ FeOAsO3H1.5-形态占主导;而≡Fe2O2AsO22-形态主要存在于偏碱性的范围.     

乐安江沉积物对重金属的吸附模式研究

应用表面络合理论及其研究方法对乐安江沉积物的表面特征及对重金属的吸附特性进行了研究，进行了乐安江沉积物样品的表面电位滴定实验及样品对重金属Ｃｕ、Ｃｄ的吸附实验。应用图法及ＦＩＴＥＱＬ优化程序确定了表面络合模式中的相应参数，并对模式的预测能力进行了检验，研究了３种表面络合模式即恒定容量模式，扩散层模式和三层模式的拟合应用飞速，结果表明，３种表面络合均能较好地描述天然沉积物的吸附过程，但哪种模式从化学     

乐安江沉积物对重金属的吸附模式研究──表面络合模式在天然沉积物研究中的应用

应用表面络合理论及其研究方法对乐安江沉积物的表面特征及对重金属的吸附特性进行了研究．进行了乐安江沉积物样品的表面电位滴定实验及样品对重金属Ｃｕ、Ｃｄ的吸附实验．应用图解法及ＦＩＴＥＱＬ优化程序确定了表面络合模式中的相应参数，并对模式的预测能力进行了检验．研究了３种表面络合模式即恒定容量模式，扩散层模式和三层模式的拟合应用情况．结果表明，３种表面络合模式均能较好地描述天然沉积物的吸附过程，但哪种模式从化学原理上看更正确尚不能证明．从模式计算的难易程度分析，扩散层模式有一定优势．模式应用中应特别强调的是模式参数间的相关性和一致性．     

重金属离子在腐殖酸表面的吸附——类颗粒表面吸附模型

本实验用伏安质子滴定法获得重金属离子(Cu~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+))在腐殖酸表面吸附的实验数据,并基于这些数据提出重金属离子在腐殖酸表面的络合模型。模型中引入两个实验常数:反应系数α和竞争反应常数K_H。实验结果表明,这两个常数的实验值在一相当宽的起始溶液条件下基本稳定。基于这两个常数而获得的pH相关吸附等温线和实验数据相当符合。模型中采用了由电位滴定得到的腐殖酸表面羧基浓度作为最大表面基团浓度,并对其质子解离常数进行了表面电荷影响的修正。     

水体污染及其防治

入5艺9700305天然水体沉积物对重金属离子的吸附特征/杜青…(中科院生态环境研究中心)//环境化学/中科院生态环境研究中心一1996,15(3)一199~206 环信X一87 运用表面络合模式,研究了江西乐安江下游黄龙庙沉积物的吸附特性,测定了样品对重金属Cu(卫),Cd(R)的吸附等温线和pH吸附突跃曲线;应用FITEQIJ程序计算了沉积物的表面固有吸附常数;对恒定容量模式、扩散层模式和三层模式在天然水体沉积物中的应用进行了比较。结果表明,应用表面络合模式研究天然水体沉积物的吸附特性是可行的,三种模式对重金属Cu(正),Cd(R)在沉积物表面的吸附行为…     

铀尾矿库渗漏地下含水层中六价铀的几种吸附反应运移模型对比

在铀尾矿地区,溶解态U(Ⅵ)渗漏到含水层中会对周围环境造成严重的威胁.使用反应运移软件PHT3D对U(Ⅵ)在含水层中的迁移和吸附过程进行模拟.结果表明,相比于不考虑吸附情形,考虑吸附的U(Ⅵ)反应迁移阻滞现象明显.线性和Langmuir吸附等温线模型在水动力条件复杂、地球化学条件多变时的模拟效果与表面络合模型相比较差,甚至有时得到与实际相反的结果,这说明了传统Kd吸附经验模型的局限性.由表面络合模型计算得出的分配系数Kd值是时空变化的,其更能反映实际中多变水化学条件下的吸附过程,适合描述复杂的不同水文地球化学条件.     

天然沸石中离子交换平衡的离子特异性研究

沸石在改良土壤和保护环境等方面有着广泛的应用,研究沸石离子交换中的特异性效应对更好地利用沸石有着重要意义.碱金属离子在天然斜发沸石中的交换平衡时的最大吸附量存在着明显的特异性效应;对于同价的碱金属离子,其交换吸附能力差异随着离子浓度的降低而增大.这种实验现象不能用库仑力、离子体积、水合作用、色散力、经典诱导力以及表面络合等相关理论进行完整解释.分析发现,根本原因来自离子因量子涨落而产生的极化与沸石颗粒表面电荷产生的强电场之间的相互作用,这种相互作用导致了离子间偶极矩差异随着表面电位的升高而增大,进而使离子-表面吸附能差异增大,并出现不同的交换吸附能力.由于沸石表面电荷密度较高,离子体积效应对其在双电层中的分布也起着比较重要的作用,导致碱金属离子在沸石表面的交换平衡结果在高表面电位(绝对值大于0.2 V)下才表现出较大选择性,与低电荷密度表面上的交换平衡结果存在一定差异.     

硫酸铁氧化物的表征及其对重金属吸附作用的研究

根据酸性矿山废水污染河流的特征，着重研究了硫酸铁溶液中和沉淀生成的无定形氧化铁颗粒的表面特性及其对重金属离子的吸附作用，并以硝酸铁溶液中和沉淀生成的无定形氧化铁颗粒作对比，同时应用表面络合反应关系求取了该颗粒的表面络合反应的基本特征参数，最后采用简化的表面络合模式计算了该氧化铁颗粒表面与重金属离子，如Ｃｕ＾２＋，Ｃｄ＾２＋和Ｐｂ＾２＋结合的表面络合形成条件稳定常数。     

改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附

通过批量实验研究了改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附特性.Langmuir和Freundlich吸附等温方程被用于分析吸附等温数据,准一级动力学模型、准二级动力学模型和颗粒扩散模型被用于吸附动力学实验数据分析.结果表明,改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附过程符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,最大吸附量达到71.43 mg·g^-1;颗粒扩散模型能够很好地描述改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附动力学过程,水溶液中染料的初始浓度、颗粒直径、颗粒量及搅拌速度对吸附速率均产生一定的影响.改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附作用主要发生在颗粒的外表面.     

改性蒙脱土颗粒吸附直接染料的分形特征

研究了改性蒙脱土颗粒(050823和MMT35)吸附2种直接染料(直接耐晒黑G和直接大红4BE)的吸附特性,并从类分形动力学规律、颗粒吸附染料前后的表面分形特征变化等方面对上述吸附过程进行了探讨.结果表明,颗粒对染料的吸附可分为快速的边缘覆盖和缓慢的晶层吸附2个过程.整个吸附过程符合准-二级反应动力学方程,并且染料进入晶层的吸附阶段具有类分形特征.除MMT35-直接大红4BE染料吸附体系外,Freundlich、Langmuir吸附等温模型的非线性方程、不同形式的线性方程及分形Langmuir模型对其余3个吸附体系(050823-直接耐晒黑G、050823-直接大红4BE、MMT35-直接耐晒黑G)等温线数据的模拟均取得了较好的效果,其中,非线性方程是获得统一模型参数较好的方法.此外,染料分子主要通过静电引力/斥力和范德华引力的综合作用吸附在颗粒上,并通过晶层膨胀和开孔作用,使颗粒表面粗糙度增加,相应的表面分形维数Ds升高.     

Heavy metal adsorption on the Le An River sediment —The adsorption model

In this study,the surface properties and adsorption properties of the Le An River sediment were modelled via surface complexation approach.The model parameters were determined based on the data of our potentiometric titration experiments and the metal adsorption experiments with the Le An River sediment samples.Consequently,the surface complexation models for the natural sediment,in our case the Le An River sediments,which can interpret the experimental data very well were successfully established.Three typical surface complexation models that is the constant capacitance model,the diffuse layer model and the triple layer model,were considered in this research.This work indicated that the consistency and the interdependency among model parameters together with the selection of the surface adsorbed species should be emphasized.     

草甘膦在高指{201}二氧化钛表面的吸附去除

有机磷农药草甘膦(PMG)的广泛使用和环境残留严重威胁人体健康,其去除治理是环境领域面临的一大挑战.本文研究了草甘膦在高指{201}晶面二氧化钛(TiO_2)上的吸附行为,探讨了吸附时间、溶液pH和草甘膦浓度对吸附效率的影响,并通过Zeta电位表征和电荷分布多位点络合(CD-MUSIC)模型考察了草甘膦在二氧化钛上的络合结构.结果表明,{201}TiO_2对草甘膦的吸附在40 min内即可达到吸附平衡,吸附动力学符合准二级动力学方程.吸附等温线符合Langmuir方程,说明其吸附过程主要是近似单分子层的化学吸附.pH对吸附效率影响较大,酸性条件有利于草甘膦的吸附去除.Zeta电位的表征结果表明,草甘膦吸附后TiO_2表面等电点从5.6向左偏移至4.2,说明形成带负电的内层配合物,进一步的红外光谱结果表明草甘膦以P—O—Ti的络合形式与TiO_2表面结合.CD-MUSIC模型拟合结果表明草甘膦与TiO_2表面可能形成单齿单核或双齿双核的内层络合结构.本研究结果对深入理解草甘膦的微观界面行为及去除具有重要意义.     

Adsorption characteristics of copper in rivers contaminated by acid mine drainage from copper mine

Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏｐｐｅｒｉｎｒｉｖｅｒｓｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｂｙａｃｉｄｍｉｎｅｄｒａｉｎａｇｅｆｒｏｍｃｏｐｐｅｒｍｉｎｅ￥ＬｕａｎＺｈａｏｋｕｎ；ＣｈｅｎＭｉｎｇ；ＴａｎｇＨｏｎｇｘｉａｏ（Ｒｅｓｅａ...     

巯基改性坡缕石的制备、表征及其对Cd的吸附作用

为明确巯基改性坡缕石(MPAL)作为修复材料对Cd的吸附机制以及其在修复Cd污染土壤中的应用潜力,以坡缕石(PAL)为原料,通过高速剪切凝胶法制备MPAL作为钝化剂开展吸附试验与土壤钝化试验,研究MPAL对Cd的吸附效果.通过X射线衍射(XRD)、BET孔结构分析、傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线光电子能谱(XPS)对吸附前后的样品进行表征,探讨其吸附机制.结果表明：PAL和MPAL均能有效吸附水溶液中的Cd²⁺,MPAL吸附效果优于PAL.拟二级动力学模型更适合描述Cd²⁺在PAL和MPAL上吸附量的动态变化过程,MPAL约90 min达到吸附平衡,相比于PAL能更加迅速达到吸附平衡. Freundlich等温吸附模型能够更好地描述吸附数据特征,在试验条件下,MPAL的饱和吸附容量为44.41mg/g,明显高于PAL的饱和吸附容量(33.65 mg/g). MPAL在投加量为0.1%～0.3%时可使土壤DTPA提取态Cd含量降低53.45%～78.43%. XRD衍射峰分析、FTIR官能团振动模式分析以及XPS...     

黄河包头段不同粒径沉积物分形校正下重金属的吸附研究

推导了分粒级的表面分形维数计算公式,根据推导公式计算了分粒级沉积物的分维值.应用已有的表面分形分维计算公式分别计算了黄河包头段沉积物整体的表面分形分维(1.91)及＜63 μm粒级的分维值(1.36),揭示出黄河水环境的磨蚀和分选2个原因引起黄河包头段沉积物低的分维值.用分形校正吸附模型、Freundlich和Langmuir吸附模型对黄河包头段重金属分粒级沉积物吸附进行了拟合,表明分形校正吸附模型具有较好的适用性,同时揭示分形校正吸附模型与MEA理论结合能更好的对热力学吸附结果进行描述;由吸附结果分析得出4种重金属因粒径引起的吸附量变化程度序列为Cu＞Pb＞Zn≈Cd,初始浓度高的吸附量曲线变化较初始浓度低的曲线变化明显,同时指出Cu、Pb的吸附主要与矿物组成有关,而Zn、Cd的吸附则与吸附剂沉积物空间几何性质(或沉积物表面物理特征)有关.     

Recent developments of surface complexation models applied to environmental aquatic chemistry

1　ＢａｃｋｇｒｏｕｎｄＩｎｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ,ｖａｒｉｏｕｓｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｗｉｔｈａｄｖｅｒｓｅｉｍｐａｃｔｓ (ｅ .ｇ .,ｔｏｘｉｃｉｔｙ ,ｍｕｔａｇｅｎｉｃｉｔｙａｎｄｌｅｔｈａｌｉｔｙ)ａｒｅｕｓｕａｌｌｙａｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｐａｒｔｉｃｌｅｓ,ｐｒｅｄｏｍｉｎａｎｔｌｙｃｌａｙｍｉｎｅｒａｌｓ .Ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ,ｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｓｅｃｏｍｐｌｅｘｐａｒｔｉｃｌｅｓｓｈｏｕｌｄｂｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄｕｓｉｎ…     

碳化改性硅藻土对四环素的吸附

为提高天然硅藻土对水体中有机污染物的吸附去除性能,以葡萄糖为碳源,通过一步低温热解法对天然硅藻土进行碳化改性。利用扫描电镜(SEM/EDX)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位等技术表征了碳化改性的硅藻土(CD₃₀₀)的结构特点和化学性质,并以四环素(TC)为目标污染物,对CD₃₀₀吸附TC的吸附动力学、吸附等温线和热力学进行研究分析。结果表明:在300℃下CD₃₀₀对TC的吸附效果最佳,较天然硅藻土的吸附性能提高了110.6%。表征结果证实了碳化产物成功负载至天然硅藻土表面且改性不会明显影响天然硅藻土的形貌结构。Elovich动力学模型表明,CD₃₀₀吸附TC以化学吸附为主。颗粒内扩散模型显示,CD₃₀₀对TC的吸附由液膜扩散和内扩散2个阶段控制,而内扩散阶段为主要的速率控制步骤。吸附等温线分析显示,Freundlich模型拟合效果更好(R2>0.966),表明吸附为多分子层吸附过程。热力学参数ΔG0<0、ΔH0>0和ΔS0>0,说明吸附过程为自发、吸热且混乱度增加。溶液初始pH值和离子影响强度实验证明,TC分子与CD₃₀₀间可能存在较强的外层结合,而静电作用在吸附过程中占据了主导作用。此外,碳化改性的硅藻土拥有良好的再生性能,表明其可作为一种高效吸附剂用于有机污染物的吸附去除。     

微塑料的老化特性、机制及其对污染物吸附影响的研究进展

针对微塑料的老化特性、机制及其对污染物吸附的研究进展进行了归纳总结：（1）微塑料在环境中经长期老化,其表面变得粗糙不平,部分呈现薄片状脱落,造成比表面积增加,同时在光照、氧气等老化因子作用下,形成羟基、羧基等含氧官能团;此外由于微塑料长期受到老化作用,其聚合物中的长链发生断裂,引起结晶度的变化.（2）微塑料老化过程主要涉及多方面：物理层面上,受到外界剪切力和拉伸力的作用引起聚合物内部的分子链断链,破坏其稳定结构;化学层面上,光氧化降解是其主要的老化机理;生物层面上,通过定殖生物在微塑料表面形成的生物膜引起其物理、化学特性（粗糙度、表面电荷、表面自由能）的变化.（3）微塑料老化后对污染物的吸附能力增强,吸附主要通过范德华力、静电作用、络合作用、疏水作用、氢键等作用方式吸附重金属和有机污染物.未来应加强微塑料在真实自然环境中老化特征及同多种污染物的交互作用的研究,以模型量化表示其内在联系,为科学合理地认识微塑料的环境行为及生态风险评估提供理论依据.