EXAFS研究Zn在δ-MnO2上的吸附-解吸机理

用延展X-ray吸收精细结构光谱(EXAFS)研究了重金属Zn(Ⅱ)在δ-MnO2上吸附产物的微观结构及其吸附机制.在pH 5.50,0.1mol/L NaNO3介质中,吸附在δ-MnO2表面上Zn(Ⅱ)以六配位的水合离子八面体形式存在.水合锌离子八面体从δ-MnO2层状结构的空位上下方,与δ-MnO2的结构单元MnO6八面体通过共用O原子结合,形成角-角结合的弱吸附,Zn-O平均原子间距为(2.071±0.007)A(n=3),Zn-Mn平均原子间距为(3.528±0.006)A(n=3).在同一条等温线上随着吸附量增加,以角-角结合的弱吸附形式基本上没有变化.宏观的吸附-解吸实验结果显示Zn(Ⅱ)在δ-MnO2上的吸附可逆性很高,解吸等温线和吸附等温线几乎重合在一起EXAFS结果从分子水平表明,Zn(Ⅱ)在δ-MnO2上的高吸附可逆性是由角-角形式弱吸附所导致的.     

EXAFS研究Zn在δ-MnO2上的吸附-解吸机理

用延展X-ray吸收精细结构光谱(EXAFS)研究了重金属Zn(Ⅱ)在δ-MnO₂上吸附产物的微观结构及其吸附机制.在pH 5.50,0.1mol/L NaNO₃介质中,吸附在δ-MnO₂表面上Zn(Ⅱ)以六配位的水合离子八面体形式存在.水合锌离子八面体从δ-MnO₂层状结构的空位上下方,与δ-MnO₂的结构单元MnO₆八面体通过共用O原子结合,形成角-角结合的弱吸附,Zn-O平均原子间距为(2.071±0.007)A(n=3),Zn-Mn平均原子间距为(3.528±0.006)A(n=3).在同一条等温线上随着吸附量增加,以角-角结合的弱吸附形式基本上没有变化.宏观的吸附-解吸实验结果显示Zn(Ⅱ)在δ-MnO₂上的吸附可逆性很高,解吸等温线和吸附等温线几乎重合在一起EXAFS结果从分子水平表明,Zn(Ⅱ)在δ-MnO₂上的高吸附可逆性是由角-角形式弱吸附所导致的.     

Zn(Ⅱ)在δ-MnO2和γ-MnOOH两种矿物上吸附的初始溶质浓度效应

研究了在Zn(Ⅱ)总量一定的情况下,不同的初始溶质浓度和吸附动力学过程对吸附等温线及吸附不可逆性的影响.将总量一定的吸附质Zn(Ⅱ),分批次(1次,3次,15次)加入到2种不同的吸附剂体系(δ-MnO2和γ-MnOOH)中,得到吸附等温线.实验结果表明,对于Zn(Ⅱ)-δ-MnO2吸附可逆体系,吸附-解吸等温线及可逆性随着Zn(Ⅱ)加入批次的增加未见明显变化;而对于Zn(Ⅱ)-γ-MnOOH吸附不可逆体系,吸附等温线随着Zn(Ⅱ)加入批次的增加显著升高,吸附量变大,吸附不可逆性降低.这主要是由于在两种矿物上的微观吸附状态不同所导致的,而这种差异是受吸附动力学过程影响的,这是传统吸附热力学所不能解释的,但是符合亚稳平衡态吸附(MEA)理论的预测.     

牛血清白蛋白对Ni2+与δ-MnO2间吸附平衡的影响

研究了溶液中牛血清白蛋白(BSA)的存在对Ni2 与δ-MnO2衡性质的影响.结果表明, BSA存在时Ni2 在δ-MnO2表面的吸附率'pH曲线仍为典型的"S"形, BSA使Ni2 的吸附突跃向高pH方向移动,影响程度与BSA的加入方式及浓度有关,其大小次序为Ⅳ(先加BSA后加Ni2 ),Ⅲ(N2 和BSA同时加)≈Ⅱ(先加Ni26 后加BSA).BSA存在时Ni2 的等温吸附线很好地遵循Langmuir等温吸附方程, Ni2 的饱和吸附量与BSA的加入方式有关,其大小次序为I(不加BSA)>Ⅱ.m,Ⅳ.升高温度促进Ni2 的吸附.在pH:4.0和pH:7.0条件下, Ni2 在δ-MnO2上的吸附均是不可逆的, BSA对Ni2 的吸附可逆性没有影响.     

δ-MnO_2降低无机三价砷毒性的研究

文章利用自制的δ-MnO2对剧毒性无机A(sⅢ)进行了氧化吸附过程的实验室研究,考察了反应进程中各形态砷的变化,同时进一步对与高浓度A(sⅢ)反应前后δ-MnO2的结构和形貌进行了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱(Raman)鉴定。实验结果表明,δ-MnO2通过氧化和吸附作用对A(sⅢ)的毒性去除效果显著,60 min内溶液中A(sⅢ)消失了72.3%。形态学研究表明,反应前后δ-MnO2的XRD图没有明显变化;而SEM图显示,反应后δ-MnO2的蜂窝状结构其固体孔隙比反应之前明显变小;EDX的数据显示δ-MnO2固体中出现了一定含量的As元素;δ-MnO2反应前后Raman光谱的吸收强峰由649 cm-1处变化到865 cm-1处,也表明出现了一部分可以永久固定在δ-MnO2固体内的A(sV)。该研究认为,δ-MnO2具有较强氧化和吸附活性,可以大大降低三价无机砷的毒性。     

用EXAFS研究Zn(Ⅱ)在γ-MnOOH上的吸附热力学行为

用延展X射线吸收精细结构光谱(EXAFS)研究了不同温度下重金属Zn(Ⅱ)在水锰矿(γ-MnOOH)上吸附产物的微观构型,从微观角度研究了宏观的吸附热力学行为.宏观热力学实验结果表明,Zn(Ⅱ)-水锰矿体系的吸附反应是吸热反应,随着温度的升高吸附量显著升高,不可逆性明显减小.EXAFS结果表明,Zn(Ⅱ)主要是通过共用水合Zn(Ⅱ)离子的O原子及水锰矿表面上的O原子形成Zn-O键,从而结合到水锰矿固体表面上,其平均Zn-O原子间距为(2.01±0.01)×10-10m.同时,对第二配位层(Zn-Mn相互作用)的EXAFS图谱分析证明,存在2个典型的Zn-Mn原子间距,即R1=(3.06±0.02)×10-10m(边-边结合的强吸附)和R2=(3.52±0.02)×10-10m(角-角结合的弱吸附).当温度升高时,强吸附位基本不变而弱吸附位增加,两者比值(N1/N2)由0.428降至0.158.该比值的变化从微观角度解释了宏观吸附-解吸等温线中吸附量增加、不可逆性减小的实验现象.     

不同状态MnO2对废水中As(III)的吸附研究

利用MnO2对含As(III)废水进行了吸附实验, 结果表明, MnO2对As(III)有着较强的吸附能力, 其饱和吸附量为44.06mg/g(δ-MnO2)和17.9mg/g(ε-MnO2), 阴离子的存在使MnO2吸附量有所下降, 一些阳离子(如Ga3+、In3+)可增加其吸附量, 吸附后的MnO2经解吸后可重复使用.     

δ-MnO_2对Cr(Ⅲ)氧化动力学特征

采用分步离心法研究了δ-MnO2对Cr(Ⅲ)的氧化动力学.结果表明,δ-MnO2对Cr(Ⅲ)的氧化反应可以用一级动力学方程分段拟合.氧化反应是由2个速率不同的一级反应组成,Cr(Ⅲ)溶液在高浓度(400μmol/L)条件下,也可以用扩散方程和Elovich方程分段拟合.温度升高显著增加快反应阶段速率常数.随着反应的进行,MnO2表面吸附的Cr(Ⅵ)/Mn(Ⅱ)逐渐减小并远小于理论值(0.667),MnO2表面吸附的Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)和Mn(Ⅱ)只占总量的0.1%～3%.溶液中的Cr(Ⅵ)/Mn(Ⅱ)逐渐减小并接近理论值.所以Mn(Ⅱ)向溶液中的扩散滞后于Cr(Ⅵ).Cr(Ⅲ)的氧化反应的速率控制步骤,在低浓度条件下是Cr(Ⅲ)的扩散和吸附,在高浓度条件下是Mn(Ⅱ)向溶液中的扩散.     

δ-MnO2膜-蒙脱石复合体对次甲基蓝的氧化降解与吸附去除

合成了δ-MnO2及不同Mn含量（4.8%、25.5%、34.9%）的3种δ-MnO2膜-蒙脱石复合体（FHT-1、FHT-2、FHT-3）.在模拟酸性环境中（pH = 4.0、4.7、5.5）,通过膜分离和加入强还原剂两种实验方法定量探讨了以颗粒态和膜形态存在的δ-MnO2的吸附和氧化作用各自在次甲基蓝脱色中的相对贡献及环境地球化学意义.结果表明,在pH = 4.0~5.5范围内,膜态δ-MnO2对次甲基蓝的氧化脱色率随pH降低而升高,吸附脱色率随pH降低而降低.蒙脱石的存在阻碍了δ-MnO2的结晶,增加了其无定形程度,致使膜态δ-MnO2比颗粒态δ-MnO2具有更强的氧化活性,能更有效地氧化有机物次甲基蓝.由于锰氧化物膜在自然环境中广泛存在,以前用颗粒态锰氧化物模拟研究对有机物的非生物氧化可能在一定程度上低估了天然锰氧化物的氧化效率.     

δ-MnO2/水界面17β-雌二醇的氧化转化

采用化学合成的新生态水合δ-MnO2为氧化剂,研究其对17β-雌二醇(E2)氧化转化的反应动力学,考察相关因素(如pH、δ-MnO2投加量等)对氧化转化的影响,并通过气相色谱质谱联用仪(GC/MS)分析δ-MnO2氧化转化E2的产物,探讨氧化转化的反应机制.结果表明,E2对新生态水合δ-MnO2的氧化作用具有较强的反应感受性,且在pH值一定和δ-MnO2充分过量的条件下,E2氧化转化的反应动力学并不是简单的准一级反应动力学,而是遵循复合的反应动力学.E2的氧化转化速率与δ-MnO2的投加量呈正相关,在δ-MnO2投加量为c(E2)∶c(MnO2)=1∶100时,反应体系中的δ-MnO2已足够,E2浓度在8h内降低了90%以上.E2的氧化转化速率与pH值的增加呈负相关,pH为4.0时,E2在0.25h内去除率达到95%,而在pH为6.8和9.0时,E2在1h内只去除了80%和75%.另外,在反应过程中检测到了2个主要产物,分别为雌酮(E1)和2-羟雌二醇,并在此基础上结合相关文献提出了氧化转化流程.     

γ-MnO_2对Tl(Ⅰ)的吸附性能

通过静态批处理吸附试验,研究了γ-MnO2对Tl(Ⅰ)(铊)的吸附性能,考察了溶液的pH、离子强度、γ-MnO2投加量、接触时间、初始ρ〔Tl(Ⅰ)〕和温度等因素对吸附的影响.结果表明:在pH为2~3的酸性溶液中,γ-MnO2对Tl(Ⅰ)的吸附容量随着pH的增大而减小;当pH为4~6时,吸附容量随pH的增加而迅速增大;而当pH6时,吸附达到平衡.γ-MnO2对Tl(Ⅰ)的吸附量随着离子强度的降低、γ-MnO2投加量的减小而增大.γ-MnO2对Tl(Ⅰ)的吸附在15min内达到平衡,并满足准二级动力学方程.在温度为288、303、318K的条件下,初始ρ〔Tl(Ⅰ)〕为10~1000mg/L时,最大饱和吸附量分别为53.04、49.05、45.03mg/g,符合Freundlich吸附等温方程.γ-MnO2对Tl(Ⅰ)的吸附过程是自发的放热过程.脱附研究表明,γ-MnO2表面的吸附行为属离子交换,并受离子强度影响.试验证明,γ-MnO2是一种极具潜力的Tl(Ⅰ)吸附剂.     

pH对Cd~(2+)离子在δ-MnO_2上的吸附与解吸的影响

研究了pH值对δ-MnO2对模拟废水中Cd2+的吸附作用的影响,当pH<2.3时,吸附率仅为20%,pH>5时Cd2+的吸附率在96%以上;吸附过程为非特性吸附,可以用Elovich方程和双速率方程来描述。吸附后δ-MnO2在pH<2.05时可以有效的解吸,解吸率约为75%。     

金属离子对δ-MnO2 去除对叔辛基酚抑制作用的研究

研究了pH 4.0的水溶液中各种金属离子对合成的δ-MnO2去除对叔辛基酚(4-t-OP)的影响.实验表明反应150 min时,δ-MnO2对4-t-OP的去除率达到100%,但当反应体系中含有金属离子时,去除效果受到抑制.抑制效果随金属离子浓度的增加而增大,并随金属离子的不同表现出较大的差异.在pH 4.0条件下,Pb2+和Mn2+的抑制效果最强,其次为过渡金属离子,再次是碱土金属离子,而碱金属离子基本上不产生抑制作用.还比较了δ-MnO2对多种金属离子的吸附能力,其对Pb2+的吸附作用最强,在其余的金属离子中,对过渡金属离子的吸附量稍大于碱土金属离子.结果表明,金属离子所产生抑制作用的源于其占据了δ-MnO2表面反应位点并与4-t-OP形成竞争,而抑制作用大小的差异主要来源于δ-MnO2与金属离子间吸附作用强弱的差别,MnO2表面结构的变化,以及溶液中自由态金属离子的分布比例及其离子半径的不同.     

废物处理与综合利用 一般性问题

X701200701761活性炭吸附二苯并呋喃的动力学/李湘(肇庆学院轻工化学系)…∥环境科学学报/中科院生态环境研究中心.-2006,26(10).-1695~1700环图X-9采用Norit RB1和Monolith两种活性炭吸附气相中低浓度的二苯并呋喃,测定了二苯并呋喃在2种活性炭上的吸附等温线和吸附动力学曲线     

二氧化锰氧化降解乙炔基雌二醇的动力学研究

研究了化学合成的新生态δ-MnO2对乙炔基雌二醇(EE2)的氧化降解动力学,并且考察了δ-MnO2投加重、EE2初始浓度、初始pH值等因素对EE2降解动力学的影响.结果表明:EE2对新生态水合δ-MnO2的氧化作用具有较强的反应感受性,且在pH值一定和δ-MnO2充分过量的条件下,EE2氧化降解的反应动力学并不是简单的...     

δ-MnO_2对ZnO和TiO_2光催化降解萘酚蓝黑活性影响

以萘酚蓝黑为模型污染物,采用动力学方法研究了δ-MnO2颗粒杂质对亚微米级商品TiO2(C)、ZnO(C)和纳米级自制TiO2(N)、ZnO(N)光催化作用的影响,并通过紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)和荧光光致发光光谱(PL)对试样进行了表征。结果表明,δ-MnO2能导致2种TiO2严重失活,而对2种ZnO的光催化活性影响很小。δ-MnO2导致TiO2光催化剂失活的主要原因为:能提高TiO2的带隙能,以及作为深能级杂质促进光生电子与空穴之间的复合。     

用EXAFS研究Zn在水锰矿上的吸附-解吸机理

用延展X光吸收精细结构光谱(EXAFS)研究了重金属Zn(Ⅱ)在水锰矿(γ-MnOOH)上吸附产物的微观结构及其吸附机理.结果表明,Zn(Ⅱ)-水锰矿体系中(pH 7.5,0.1mol/LNaNO₃介质,25℃),Zn²⁺主要是通过共用水合Zn²⁺的O原子及水锰矿表面上的O原子形成Zn-O键,从而结合到水锰矿固体表面上的.平均Zn-O原子间距为1.998±0.010 A(n=3).这个Zn-O键键长是六配位的Zn(H₂O)²⁺₆及其水解产物四配位的Zn(OH)₂或Zn(OH)₄^2-各以一定比例混合吸附于水锰矿表面而形成的.同时,对第二配位层(Zn-Mn相互作用)的EXAFS图谱分析证明存在2个典型的Zn-Mn原子间距,即R₁=3.08±0.024A(n=3)和R2=3.54±0.018 A(n=3).这2个Zn-Mn原子距分别对应于水锰矿结构单元MnO6八面体与Zn水合离子ZnO多面体结合的2种方式,即共用2个O原子的边-边结合与共用1个O原子的角-角结合.边-边结合是较强的吸附位,Zn-Mn原子距较短(R₁=3.08A),吸附较不可逆.角-角结合是较弱的吸附位,Zn-Mn原子距较长(R₂=3.54A),吸附较为可逆.这一结果从微观上证明了亚稳平衡态吸附理论(MEA理论)的基本假设,即具有相同吸附密度的同一吸附质由于吸附力强弱以及微观构型的不同可具有不同的化学位,因而证明了修正传统吸附热力学的基本假设(吸附密度为热力学状态函数)的必要性.宏观的吸附-解吸热力学实验表明Zn(Ⅱ)在水锰矿上的吸附是不可逆的,EXAFS结果指出这种不可逆性主要是由Zn水合离子中ZnO多面体与水锰矿结构单元MnO₆八面体之间的边-边结合所导致的.     

土壤污染及其防治

X53 200402789 重金属铜在黑土和棕壤中解吸行为的比较/于颖…(中科院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室)//环境科学/中科院生态环境研究中心.-2004,25(1).-128—132 环图X-5 采用一次平衡法研究吸附态Cu2 在黑土和棕壤上的解吸行为并进行了比较。结果表明,与棕壤相比,黑土吸附态Cu2 解吸有更长的滞后阶段,黑土在Cu2 的吸附量低于729.00mg·kg-1 (Cu2 处理浓度小于40mg·L-1),棕壤在Cu2 的吸     

水体污染及其防治

X52 200401447 中国南方河流和湖泊沉积物对菲的吸附特性/陈华林(浙江大学环境工程系)…∥环境科学/中科院生态环境研究中心.-2003,24(5).-120～124 环图X-5 采用循环吸附/解吸实验法,研究了西湖、滇池、太湖、甬江和钱塘江表层沉积物对菲的吸附特性。结果表明5水域沉积物对菲的吸附行为与沉积物有机碳含量有关,西湖和滇池沉积物对菲的吸附表现出明显不可逆性。研究发现当将总吸附量分解成为可逆和不可逆吸附2个部分后,其可     

放射性物质污染及其防治

X5912(X)3的899啤酒酵母吸附放射性核素洲Anl的研究/刘宁(四川大学原子核科学技术研究所和辐射物理及技术教育部重点实验室)…//环境科学学报/中科院生态环境研究中心一2(X)2,22(4)一肠9一472 环图X一9 研究了啤酒酵母吸附川为n的可行性及各种反应条件对吸附的影响,结果表明:在