模拟酸雨下H+-Ca2+在红壤表面的动力学特征

研究模拟酸雨下H Ca2 在红壤表面的反应动力学吸附特征 ,结果表明 :Ca2 的吸附动力学能很好地用一级动力学方程、抛物线扩散方程和Elovich方程 (R2 >0 97)拟合 .随溶液酸度的增加 ,Ca2 的最大吸附量显著降低 ,Ca2 吸附反应速率控制步骤是离子在颗粒内的扩散 ,扩散速率常数随酸度的增加而下降 .酸溶液pH值为 4 5和 5 6时 ,有H 的释放 ,H 的表观释放量能用一级动力学方程和扩散方程拟合 ,Elovich方程不宜拟合pH 5 6酸处理的动力学数据 ;酸溶液pH值为 3 5和 2 5时 ,有H 的消耗 ,H 消耗总量看作表观消耗量 ,用一级动力学方程、Elovich方程和扩散方程进行拟合 .比较相关系数和标准误差的大小 ,除pH值为 2 5的酸处理用扩散方程拟合结果较差外 ,这 3种动力学模型进行拟合均得到较满意的结果     

模拟酸雨对石灰岩的破坏和表面腐蚀

硫酸是酸雨中腐蚀石灰岩的最主要成分,以不同pH值(4.0,5.6)的稀硫酸溶液模拟酸雨对石灰岩进行淋溶处理,研究不同酸度酸雨对石灰岩腐蚀的影响,包括溶液中pH值变化,Ca2+离子浓度变化、石灰岩表面粗糙度变化、重量损失和表面结构变化.结果表明,不同酸度酸雨淋溶后石灰岩都受到一定程度的影响,随着模拟酸雨酸度的增大,Ca2+的释放量呈上升趋势;Ca2+溶出速率,与H+的消耗速率不呈现明显的相关关系;经过120 h酸雨淋溶后,石灰岩重量损失率在0.083%～0.25%.酸雨淋溶后石灰岩表面结构产生了腐蚀,表面粗糙度增加,孔隙变深变宽,并在一定程度上缓解了酸雨的进一步腐蚀.表明高酸度雨水对南京六朝石刻等石灰岩建筑有影响.     

根瘤菌S2对离子态和酒石酸络合态铜的吸附行为

探究根瘤菌S2的吸附动力学和热力学行为以及根据不同投菌量和pH的影响分析其对于Cu~(2+)及酒石酸络合铜的吸附性能;结合对吸附前后上清液及菌体进行EEM、FTIR、XRD以及XPS分析解释菌株吸附机理.结果表明,菌株吸附2 mg·L~(-1) Cu~(2+)及酒石酸络合铜均可分为快速吸附和慢速平衡阶段,12 h后基本达到平衡,吸附率达97%以上;温度的升高会导致吸附量增加.最适投菌量约为0.6 g·L~(-1) wet cells;菌株吸附Cu~(2+)的最适pH值为6,而当pH值小于10时菌株对于酒石酸络合铜的吸附几乎不受影响.在吸附过程中,溶解性微生物产物(SMP)、细胞壁上的还原和官能团络合机制均发挥关键作用,吸附铜离子过程中SMP的作用更明显,而细胞壁在络合铜的吸附过程中的作用较大,其破络效率决定于细菌活性.     

模拟酸雨对南方红壤镉释放的影响

采用室内模拟酸雨淋溶土柱的方法，研究了酸雨对2种红壤镉释放的影响。结果表明，酸雨加速了红壤中镉的释放。在pH4．5的酸雨作用下，镉的平均释放水平是对照的1．6～1．7倍，在pH3．5的酸雨作用下，镉的平均释放水平是对照的2．0～6．5倍。经过相当于9150～10650mm降水量的淋溶后，pH4．5的酸雨使红壤镉的累积释放量提高63．0％～80．0％，pH3．5的酸雨使其提高102．7％～630．6％。红壤镉的释放与铝、铁的释放具有极显著或显著相关性。酸雨对镉释放的影响可增加水体中镉的负荷，从而加重镉对人类的直接或潜在危害。     

铁锰结核对As(Ⅲ)的吸附和氧化特性研究

研究As(Ⅲ)在土壤中的铁锰结核上的吸附和氧化特征,对理解土壤中As(Ⅲ)的含量变化和制定有效的治理措施有至关重要的作用.以东北地区代表性土壤-棕壤中提取的铁锰结核作为试验材料,采用一次平衡法,对As(Ⅲ)在铁锰结核上的吸附和氧化特性,及其动力学特征进行了研究.研究结果表明,反应是包括吸附和氧化反应的复杂过程.初始质量浓度在1～15 mg·L~(-1)的范围内时,随着初始质量浓度的提高,吸附量随之增大,Mn的释放量增加,初始质量浓度在15～30 mg·L~(-1)的范围内时,吸附量的增加缓慢,Mn的释放量也接近平衡,吸附曲线可用Langmuir方程及Freundlich方程拟合(r>0.97),铁锰结核对As(Ⅲ)具有较强的吸附性能,最大吸附量达到了3 000 mg·kg~(-1).动力学实验中,反应在24 h内趋于饱和,可用Freundlich模型描述.氧化反应后释放到溶液中的As(V)质量浓度随时间变化先升高后降低,大多数的As(V)都被吸附在了铁锰结核表面,说明铁锰结核对砷具有很好的吸附和解毒作用.Mn的释放量在6 h时基本达到平衡.释放到溶液中的Mn质量浓度与时间符合Elovich动力学方程.     

模拟酸雨对街道灰尘重金属淋溶的累积释放特征与释放模型

以泉州市交通繁忙区街道灰尘为研究对象,采用模拟酸雨动态淋溶实验和改进的BCR四步提取法研究街道灰尘中重金属元素在不同酸度(pH=3.5、4.5、5.6)模拟酸雨淋溶下的溶出规律及形态变化.结果表明,街道灰尘中重金属元素的累积释放量均随模拟酸雨pH的降低而增加,当pH值为3.5和4.5时,Cu、Pb、Mn、Ni、V、As和Co的释放过程为快速释放阶段,Cr、Zn和Fe的释放过程分为快速释放和相对平稳释放两个阶段;当pH值为5.6时,除Co、V为快速释放过程外,其余重金属都处于相对慢速的释放过程.动力学方程拟合结果表明,双常数速率方程能更好地描述上述重金属元素的累积释放特征.尘样经模拟酸雨淋溶后,弱酸可溶态中Co、Cu、Mn、Zn、Ni百分含量有所增加,Cr、Fe、Pb百分含量变化不明显;可还原态中Cr、Pb、Cu、Ni百分含量有所增加,Mn、Zn、Co百分含量有所下降;可氧化态中上述各元素的百分含量均有所降低;残渣态中除Ni、Mn百分含量有所下降外,其它元素百分含量变化均不显著.     

模拟酸雨对酸性土壤铝溶出及其形态转化的影响

研究了我国南方酸沉降区主要土壤类型在模拟酸雨影响下,土壤中铝离子释放及铝形态转化的特点。结果表明,酸雨淋洗造成土壤中铝离子释放,酸雨pH值越低,铝离子释放量越大;酸雨淋洗还造成土壤中铝形态发生变化,酸雨pH越低,土壤中羟基态铝和腐殖质铝含量愈低,交换态铝含量越高,土壤中铝对植物和生态系统的危害性也越大。     

酸性条件下可变电荷土壤对锌的吸附动力学特征

用自行设计的动力学装置,研究了酸性条件下Zn在可变电荷土壤表面的反应动力学吸附特征.结果表明,在酸性条件下,Zn吸附过程分快反应和慢反应.从一级动力学方程拟合的参数可知,土壤的最大吸附量依次为砖红壤>赤红壤>红壤,表观最大吸附量随酸度增加显著下降,砖红壤、赤红壤和红壤在流入液pH5.5时zn的吸附量为2.81、2.72和1.83 mmol·kg-1;pH3.3时为1.0、0.38和0.12 mmol·kg-1.用Elovich方程和抛物线扩散方程常数b值,解释离子的表观扩散速率,三种土壤的b值依次为砖红壤>赤红壤>红壤,且随酸度的增大而降低.在Zn吸附过程中,pH5.5时,三种土壤流出液中有质子释放;当原液pH值为4.3、3.8和3.3时,都存在质子的消耗.砖红壤上快速消耗H+量远远大于红壤和赤红壤.反应初期,H+质子的消耗是快速反应,主要包括土壤交换阳离子的缓冲作用、土壤表面的质子化及硫酸专性吸附释放的羟基中和H+质子.     

模拟酸雨对南方红壤镉释放的影响

采用室内模拟酸雨淋溶土柱的方法,研究了酸雨对2种红壤镉释放的影响。结果表明,酸雨加速了红壤中镉的释放。在pH4.5的酸雨作用下,镉的平均释放水平是对照的1.6～1.7倍,在pH3.5的酸雨作用下,镉的平均释放水平是对照的2.0～6.5倍。经过相当于9150～10650mm降水量的淋溶后,pH4.5的酸雨使红壤镉的累积释放量提高63.0%～80.0%,pH3.5的酸雨使其提高102.7%～630.6%。红壤镉的释放与铝、铁的释放具有极显著或显著相关性。酸雨对镉释放的影响可增加水体中镉的负荷,从而加重镉对人类的直接或潜在危害。     

污染沉积物中重金属的释放及其动力学

研究了广州城市水体污染沉积物在不同pH条件下释放重金属的能力以及酸性条件下重金属的释放动力学。研究结果表明,重金属从污染沉积物中的释放主要是在酸性(pH<4)条件下发生,并且释放率随pH的升高而迅速降低。重金属的释放顺序大致为Cu≈Zn≈Ni>Pb。重金属的释放动力学过程可分为两个阶段,第一阶段一般认为是重金属从沉积物表面的快速解吸过程,第二阶段则可能是重金属缓慢地从沉积物内部微孔向溶液的扩散过程。释放动力学过程可以用Elovich方程和双常数速率方程(Freundlich修正式)较好地描述。     

可变电荷土壤和矿物表面Cu^2＋吸附过程中H^＋释放动力学

本文以硝酸根离子选择电极为参比电极,低阻ｐＨ玻璃电极为指示电极,研究了红壤和高岭石体系Ｃｕ＾２＋吸附过程中ｐＨ的变化情况,并通过红壤和高岭石的酸碱滴定曲线求得了不同反应时间Ｈ＾＋释放的绝对量,即Ｈ＾＋释放动力学。结果表明,Ｃｕ＾２＋吸附过程中Ｈ＋释放大部分在反应刚开始时进行,反应进行５ｍｉｎ后,两种Ｃｕ＾２＋起始反应浓度的高岭石和红壤体系Ｈ＋分别释放了９２％和８２％以上。Ｃｕ＾２＋起始反应浓度愈大     

改性污泥对矿区铜、镉污染土壤的修复

城市污泥的重金属含量超标是限制其资源化利用的主要瓶颈,论文采用石灰＋硫粉＋生物淋滤的方法去除重金属,制备改性污泥,探讨其对矿区Cu、Cd污染农田土壤的修复效果,以期实现以废治污的目标。供试水稻土采自江西某矿区附近农田,土壤Cu和Cd的TCLP（Toxicity characteristic leaching procedure）浸出量分别为40.34 mg·kg-1和660.1μg·kg-1,其中Cu的质量分数超过国际标准值15 mg·kg-1。通过室内土培的方法,将改性污泥分别按土重的0%、1%、3%、5%和10%施入供试土壤培养30 d后,分析土壤Cu和Cd的活性、形态变化以及土壤蛋白酶和脲酶活性等指标评价改性污泥对污染土壤的修复效果及作用机理。结果表明,改性污泥对土壤Cu产生显著的钝化作用,且各施用量对Cu的有效态含量表现出显著差异。当改性污泥的用量为土重的5%时,Cu的有效态含量降至12.03 mg·kg-1,低于国际标准。改性污泥对土壤Cd的钝化效果相对较弱。当改性污泥的用量为1%时,土壤Cd的活性反而有所增加。当改性污泥的用量为5%时,Cd的活性显著降低,土壤Cd的浸出量降至539.6μg·kg-1。土壤重金属形态分析的结果表明,土壤Cu主要以碳酸盐结合态、有机结合态和残渣态存在。改性污泥用量增加,可交换态Cu含量下降,当改良剂用量为土重的5%时,可交换态Cu由8.10%降至4.10%。相反,有机结合态Cu含量由26.45%增加至32.34%。土壤的可交换态Cd含量由36.80%降至30.69%。说明施用改性污泥,土壤可交换态Cu、Cd向有机结合态发生转化。土壤蛋白酶和脲酶的活性变化能较好地指示修复效果,且土壤脲酶的指示效果优于蛋白酶。     

不同磷肥对棕壤吸附铜的影响

采用等温平衡法研究3种性质不同的磷肥（磷酸二铵,钙镁磷肥和磷矿粉）对棕壤铜吸附量的影响,并应用Freundlich方程Cs=KfCen分析土壤铜的吸附特征。结果表明,与不施磷肥处理（对照）相比,当n（磷）：n（铜）=1：1时,钙镁磷肥和磷矿粉增加棕壤对铜的吸附量,分别增加107%和158%;不同用量的磷酸二铵均会降低棕壤对铜的吸附能力;增加非水溶性磷肥（钙镁磷肥和磷矿粉）的施用量,能增加棕壤对铜的吸附量,提高棕壤的吸附能力;高量磷矿粉的作用效果最为明显。由此可知,为降低农产品质量安全风险,铜污染棕壤上不宜施用磷酸二铵,但可选用磷矿粉作为肥源。     

羟基磷灰石对棕壤和红壤铜吸附的影响

采用等温平衡法,观测了羟基磷灰石对红壤、棕壤铜吸附量的影响,并应用Freundlich方程Cs=KfCen分析了土壤铜的吸附特征。结果表明,棕壤对铜的吸附能力明显高于红壤。以n（磷）∶n（铜）=1∶1向棕壤与红壤中施用羟基磷灰石,会增加两种土壤对铜的吸附量。其中,羟基磷灰石影响红壤对铜吸附能力明显高于棕壤。增加羟基磷灰石的施用量,会增加红壤与棕壤对铜的吸附量,提高土壤铜的吸附能力。高量羟基磷灰石[n（磷）∶n（铜）=4∶1]的作用效果最为明显;与对照相比,铜的吸附量分别增加62.1%和28.4%。据此推测,在铜污染红壤或棕壤上,可以选用羟基磷灰石作为磷肥的肥源。     

黄棕壤和红壤吸附磷酸根后对Zn^2＋和Cd^2＋次级吸附的动力学

本文用流动法考察湖北省黄棕壤和湖南省红壤吸附磷酸根后，对Ｚｎ＾２＋和Ｃｄ＾２＋次级吸附的动力学。结果表明，Ｚｎ＾２＋和Ｃｄ＾２＋的次级吸附动力学可用一级议程拟合。初级吸附的磷酸根可造成黄棕壤对Ｚｎ＾２＋和Ｃｄ＾２＋次级吸附的速率下降；而红壤对Ｚｎ＾２＋和Ｃｄ＾２＋次级吸附的快反应速率下降，慢反应速率加大。Ｚｎ＾２＋和Ｃｄ＾２＋浓度增高可加快次级吸附反应速率；升高温度也可增快次级吸附速率。扩散作用对     

不同来源太湖沉积物粒径分布及其对Cu的吸附特征

以不同来源的太湖沉积物为研究对象,利用Mastersizer 2000型激光粒度分析仪测定沉积物的粒度组成,利用筛析法和吸管法对不同来源沉积物进行分级,测定不同粒径沉积物中Cu含量及不同粒径沉积物对Cu2＋的饱和吸附量,研究沉积物对水溶液中Cu（Ⅱ）的吸附特性,从粒径分级和动力学角度探讨了太湖沉积物对Cu的吸附机理。结果表明：太湖沉积物粒径范围在0.002-0.1 mm,其颗粒组成以粉砂级与粘粒级为主,养殖区沉积物小粒径比例较高,小于0.05 mm粒径沉积物的比例为82.45%;吸附实验研究表明,粒径小于0.005 mm和0.005-0.01 mm沉积物中Cu含量较高,且此粒径沉积物对Cu（Ⅱ）的吸附量最大;吸附动力学研究表明,沉积物的吸附过程分为快反应和慢反应两个阶段,且吸附过程以表面吸附为主,伪二级动力学方程对动力学曲线拟合较好,其R2值达0.999以上。吸附热力学的研究结果表明：Freundlich方程比较适合描述沉积物对Cu2＋的吸附等温线,其R2大于0.99,对照区、养殖区和生活污水区沉积物对Cu（Ⅱ）的最大吸附量分别为229.20,249.98,261.20 mg.kg-1,方程式中的强度因子1/n不适合描述沉积物与重金属离子的结合能力。     

生物炭-锰氧化物复合材料对红壤吸附铜特性的影响

锰氧化物作为改性材料应用于制造复合材料一直是环境领域的研究热点,锰氧化物改性的复合材料在水处理、空气清新剂等领域应用广泛。但目前,将生物炭-锰氧化物复合材料作为吸附材料改变土壤对铜吸持能力的研究还不多见。采用等温平衡吸附法,测定生物炭-锰氧化物复合材料对红壤吸附铜的能力影响,并应用Freundlich方程Cs=KfCen分析红壤对铜的吸附特征。结果表明：不同用量的生物炭-锰氧化物复合材料加入后,均会明显提高红壤对铜的吸附量。添加0.5%、1.0%、2.0%和4.0%生物炭-锰氧化物复合材料的红壤处理,其铜的吸附量较未添加处理分别增加了63.1%、130%,310%和509%。Freundlich吸附方程能较好的描述不同用量生物炭-锰氧化物复合材料影响红壤对铜的吸附特征。添加0.5%、1.0%、2.0%和4.0%炭-锰材料处理的分配系数（Kf值）分别为0.176、0.286、0.653和0.800。生物炭-锰氧化物复合材料用量为4.0%时,分配系数（Kf值）较对照红壤提高了5倍,生物炭-锰氧化物复合材料加入红壤后对红壤pH值影响不大,对CEC（阳离子交换量）有较大的影响;生物炭-锰氧化物复合材料用量为4.0%时,CEC为5.59 cmol·kg-1,较对照增加了14.1%,温度升高,有利于提高红壤对铜的吸附能力。生物炭-锰氧化物复合材料加入红壤后,红壤在1034.63、537.22、471.45 cm-1处有吸收峰出现,红壤表面-OH、Mg-O、Si-O等活性官能团数量明显增加。生物炭-锰氧化物复合材料增加红壤对铜的吸附机制可能是红壤表面Mg-O、Si-O等官能团与铜形成了Mg-O-Cu-、Si-O-Cu-络合物,提高了红壤对铜的吸持能力。从土壤化学与土壤修复的角度出发,生物炭-锰氧化物复合材料可用于铜污染红壤修复。     

干旱区绿洲灌漠土Cu、Zn和Pb的吸附解吸特征

土壤重金属吸附解吸是影响土壤系统中重金属移动性和归宿的主要过程,影响重金属的生物有效性以及重金属在食物链中的传递等.配制一系列不同浓度的重金属,灌漠土对重金属溶液进行吸附实验24 h以达到平衡,再用硝酸铵和乙酸铵进行解吸实验24 h以达到平衡.利用热力学吸附平衡法,对西北干旱区绿洲灌漠土重金属Cu、Ni和Pb的吸附解吸行为进行序批实验研究.实验结果表明:(1)灰漠土在常温下对铜、锌和铅重金属离子的吸附等温线符合Freundlich型吸附模式,灰漠土对重金属铜、锌和铅的吸附能力由强到弱的顺序为:铅,铜,锌.(2)硝酸铵和乙酸铵解吸重金属的量与灰漠土吸附重金属量呈现出线性正相关,乙酸铵解吸重金属的量比硝酸铵解吸重金属的量大,两种解吸剂对铜、锌和铅重金属离子的解吸能力由大到小的顺序都为:铜,锌,铅,说明了一般外源的铜、锌和铅进入土壤以后,铜和锌可能比铅容易向四周转移.(3)硝酸铵和乙酸铵的解吸率呈谷形曲线,开始时硝酸铵和乙酸铵解吸重金属量的百分比随灰漠土吸附重金属量的增加而减小,在吸附量达到某一特定值时,解吸率随吸附量的增加而增加.灰漠土对铜、锌和铅的吸附作用以专性吸附为主,被灰漠土吸附的铜、锌和铅重金属离子较难解吸.     

Copper(II) ions’ removal from aqueous solution using green horse-chestnut shell as a low-cost adsorbent

The adsorption of copper(II) ions from aqueous solutions by the green horse-chestnut shell was studied in a batch adsorption system. It was determined how the parameters of the adsorption process, such as time, pH, copper(II) ions concentration and sorbent dose, influence the effectiveness of copper(II) ions’ removal. The adsorption process was fast and equilibrium was established about 10?min, and near 95–97% of Cu(II) ions were removed from aqueous solution. Maximum copper(II) ions’ adsorption occurred at around pH 5. The adsorption kinetics are also described, using pseudo-first-order model and pseudo-second-order model of type 1 and 2. A comparison of the kinetics models on the overall adsorption rate showed that the adsorption system was best described by the pseudo-second-order model of type 1 (r²?=?0.999) for all initial concentrations. Another key part of this study was the use of the Freundlich model to determine the adsorption isotherm and the experimental data were in strong correspondence with this model.