逐级化学分离法对水体沉积物各组分吸附作用模式的研究

天然水体中悬浮物和沉积物的主要活性组分,通常是粘土矿物,铁、锰、铝水合氧化物,有机物和碳酸盐。本文研究它们在重金属吸附中各自所起的作用。提出了一种逐级化学分离程序和多组分吸附剂的吸附模式及计算方法。应用于湘江上、中、下游三种底质样品,进行了所有分级样品的镉吸附实验。吸附模式计算得到若干有益的结果。 不论颗粒物整体,或是其各种组分,在广泛的重金属浓度范围内,都得到Langmuir型吸附等温式,并由它们共同组成Langmuir型吸附模式。电子显微镜研究表明,粘土矿物表面只有局部被其他组分复盖。模式计算表明,在湘江沉积物样品总吸附量中,粘土矿物的吸附、贡献仍占主要地位(60—70%)。金属水合氧化物(15—25%)和有机物(11—22%)大致在同一水平而前者略高,碳酸盐的作用(0.1—5%)则较微小。各种组分在吸附中所起的作用评价应该同它们的相对含量联系起来,综合加以考虑。     

Adsorption of humic acid from aqueous solution on bilayer hexadecyltrimethyl ammonium bromide-modified zeolite

Surfactant-modified natural zeolites (SMNZ) with different coverage types were prepared by loading hexadecyltrimethyl ammonium bromide (HTAB) onto the surface of a natural zeolite. The adsorption behavior of humic acid (HA) on SMNZ was investigated. Results indicate that the adsorbent SMNZ exhibited a higher affinity toward HA than the natural zeolite. HA removal efficiency by SMNZ increased with HTAB loading. Coexisting Ca²⁺ in solution favored HA adsorption onto SMNZ. Adsorption capacity decreased with an increasing solution pH. For typical SMNZ with bilayer HTAB coverage, HA adsorption process is well described by a pseudo-second-order kinetic model. The experimental isotherm data fitted well with the Langmuir model. Calculated maximum HA adsorption capacities for SMNZ with bilayer HTAB coverage at pH 5.5 and 7.5 were 63 and 41 mg·g⁻¹, respectively. E2/E3 (absorbance at 250 nm to that at 365 nm) and E4/E6 (absorbance at 465 nm to that at 665 nm) ratios of the residual HA in solution were lower than that of the original HA solution. This indicates that the HA fractions with high polar functional groups, low molecular weight (MW), and aromaticity had a stronger tendency for adsorption onto SMNZ with bilayer HTAB coverage. Results show that HTAB-modified natural zeolite is a promising adsorbent for removal of HA from aqueous solution.     

土壤腐殖酸对毒死蜱的吸附

采用平衡振荡法进行农药毒死蜱在5种土壤腐殖酸上的吸附试验.结果表明,毒死蜱在不同土壤腐殖酸上的吸附行为表现出一定的差异,并均可Linear方程和Freundlich方程来描述;5种土壤腐殖酸对毒死蜱吸附能力都很强,吸附率均较高(平均值在72.57%～88.21%之间),大小顺序为:紫色潮土HA＞黄壤HA＞中性紫色土HA＞酸性紫色土HA＞腐殖土HA,此顺序与腐殖酸腐殖化程度一致;pH=2时,腐殖酸对毒死蜱的吸附能力显著增大;离子强度对毒死蜱的吸附影响不明显;腐殖酸添加量越大,单位质量的腐殖酸吸附量越小.     

久效磷在黄河水体沉积物中的吸附特征及机理

研究了黄河水体沉积物对有机磷农药久效磷的吸附特性及机理 ,结果表明 ,沉积物对黄河水中久效磷的吸附符合 L angmuir和 Freundlich等温式 ,是分配作用和表面吸附共同作用的结果。对分配作用和表面吸附在沉积物吸附久效磷中的相对贡献率进行了定量描述 :它们均为浓度的函数 ,吸附作用以分配作用为主。     

自然水体生物膜和表层沉积物对Hg2+的吸附、解吸研究

选择卫河流域河南段(鹤壁段)为研究站位,在水环境中直接采集生物膜和沉积物样品,进行了Hg2+吸附实验。研究结果表明水体生物膜、沉积物/生物膜复合对Hg2+的吸附动力过程符合Lagergren准二级动力学方程(R20.98),Freundlich和Langmuir等温曲线均可描述Hg2+在表层沉积物和生物膜样品上的热力学吸附过程,显著性水平达到P=0.005(n=7),pH对Hg2+在沉积物、水体生物膜、及二者复合体系的吸附均产生显著的影响,最佳吸附pH介于5~7之间,通过Langmuir等温曲线计算了三类材料对Hg2+的最大吸附容量:水体生物膜沉积物/水体生物膜沉积物。三种吸附材料上Hg2+的NaNO3解吸率从大到小依次为:沉积物沉积物/生物膜生物膜。     

南盘江流域(云南段)水系沉积物中重金属含量分布特征及其污染状况评价

为了查明南盘江流域(云南段)水系沉积物中重金属的含量分布特征和污染程度,系统采集了流域内水系沉积物25个,运用电感耦合等离子体质谱仪分析沉积物中重金属含量。利用地球化学方法和统计学方法,对该流域水系沉积物中重金属含量、空间分布特征与元素相关性等方面进行探讨和分析;采用富集因子、地累积指数和污染负荷指数等综合指标,评估南盘江流域水系沉积物的污染程度和厘定流域主要的重金属污染元素。结果表明,南盘江流域内普遍富集Cd,上游富集Cr和As,中游富集Pb和Sb,下游富集Sb。中游处泸江支流汇入,显著影响了南盘江干流沉积物中重金属分布。流域内有色金属硫化物矿床遍布、采冶工矿企业众多,金属硫化物的自然风化和矿业活动是该流域部分河段水系沉积物中重金属富集的主要来源。南盘江流域(云南段)存在一定程度的重金属污染,且不同河段重金属污染程度差异大,表现为中游上游下游。流域内主要污染贡献元素为Cd和As,Sb和Cr次之,Zn、Pb和Cu的污染程度较轻。     

长江中下游浅水湖沉积物对磷的吸附特征--吸附等温线和吸附/解吸平衡质量浓度

研究了长江中下游几个浅水湖泊表层沉积物磷吸附等温线和沉积物对磷的吸附/解吸平衡质量浓度.结果表明沉积物对磷的吸附等温线同时符合Langmuir模型和Freundlich模型.据Langmuir模型计算,沉积物对磷的吸附容量为0.122～0.893 mg/g,且吸附容量与Al2O3,TFe2O3和有机磷(O-P)的含量均有较好的正相关关系.沉积物对磷的吸附存在吸附/解吸平衡点,不同沉积物在该点质量浓度为0.02～0.45 mg/L,有较大差异.该值与沉积物中总磷及无机磷有很好的正相关关系,与铁/铝磷及有机磷和有机质含量也有较好的正相关关系,而与钙磷及氧化钙只有较弱的正相关关系.结果还表明富营养化严重的湖泊,沉积物有向上覆水释放磷的趋势.     

锆改性高岭土原位改良技术控制重污染河道底泥磷释放效果

采用锆对高岭土进行改性,通过批量吸附实验考察了锆改性高岭土对水中磷酸盐的吸附性能,并通过底泥培养实验考察了锆改性高岭土原位改良技术对底泥磷释放的控制效果.结果表明,锆改性高岭土对水中磷酸盐的吸附能力随改性所用锆投加量的增加而增加.在制备锆改性高岭土过程中,溶液沉淀p H值由8增加到10时,锆改性高岭土对水中磷酸盐的吸附能力增加;沉淀p H值由10增加到11时,锆改性高岭土对磷的吸附能力基本不变;沉淀p H值由11增加到12时,锆改性高岭土的吸磷能力则下降.沉淀p H值为10时制备得到的锆改性高岭土对水中磷酸盐的吸附平衡数据可以采用Langmuir模型加以描述.大部分被锆改性高岭土中锆所吸附的磷酸盐(84%左右)主要以Na OH提取态磷(Na OH-P)和残渣态磷(Res-P)形态存在,低溶解氧情况下不容易被重新释放出来,同时重污染河道底泥会释放出大量的溶解性磷酸盐进入上覆水体;向重污染河道底泥中添加锆改性高岭土可以极大地削减底泥中磷向上覆水体迁移的通量.采用锆改性高岭土对底泥进行改良不仅增强了底泥对水中磷的吸附能力,而且降低了底泥的磷吸附-解吸平衡浓度(EPC0).因此,应用锆改性高岭土作为底泥改良剂可以有效控制重污染河道底泥磷释放.     

不同活性炭对水中微量药物萘普生的吸附规律研究

从吸附平衡、吸附动力学、吸附等温式和吸附热力学等方面详细考察了煤质炭(MAC)、杏壳炭(XAC)和椰壳炭(YAC)对水中微量药物萘普生(Naproxen,NAP)的吸附去除效能和作用机理.实验结果表明,MAC、XAC和YAC对NAP的吸附平衡时间大致为24h,平衡吸附量相应分别为8.23mg·g-1、7.92mg·g-1、6.52mg·g-1;这3种活性炭对NAP的吸附过程均符合假二级反应动力学方程,且吸附速率受到膜扩散和内扩散作用的共同限制;相较而言NAP的吸附行为更符合Langmuir等温式;吸附热力学计算结果表明,MAC、XAC和YAC对NAP的吸附去除机理为化学吸附和物理吸附的共同作用,且化学吸附作用大于物理吸附;NAP在3种活性炭上的吸附作用均为自发进行的不可逆吸热反应.     

广西凭祥地区金矿床地质地球化学特征研究

凭祥地区金矿床受断层构造与酸性火山岩的双重控制。围岩蚀变为黄铁矿化、绢云母化、硅化等。矿床的形成经历了两个成矿期 :热液成矿期与表生氧化期。热液成矿期金由热液迁移至围岩 ,被黄铁矿与毒砂吸附。表生氧化期黄铁矿与毒砂氧化形成氧化铁矿物 ,金被吸附到氧化铁矿物之上得到富集。对矿化岩石与围岩的微量元素与稀土元素分析结果表明 ,本区金矿以Au As Sb Hg组合为特征 ,As是金的找矿指示元素。根据金矿床的矿物组合与微量元素特征以及矿床地质条件推测 ,本区金矿床属低温热液矿床 ,形成时代为燕山期。     

Kinetics study of aqueous sorption of phenanthrene to humic acids and sediments

IntroductionThesorptionofhydrophobicorganiccontaminants(HOCs)onnaturalgeosorbentsplaysasignificantroleintheirtransport,degradationandultimatefateintheaquaticenvironment (Alexander,1995 ;Luthy ,1997;Weber,2 0 0 1) .Sincethelate 1970s,theorganicmatter(OM)ha…     

草酸促进双酚A在黏土矿物悬浮液中光降解研究

选择两种常见的天然黏土矿物高岭石和蒙脱石,研究了有机污染物双酚A(BPA)在其表面的吸附及草酸对黏土矿物悬浮液中BPA光降解的影响.结果表明,BPA在两种黏土矿物表面的吸附量较小,吸附符合Langmuir等温式.在250W金属卤化物灯(λ≥360nm)照射下,草酸可显著促进BPA在高岭石和蒙脱石悬浮液中的光降解,降解动力学符合Langmuir-Hinshelwood方程. 降解速率受pH值的影响较大,pH=4.0时速度最快,光降解速率同时受草酸浓度的影响.最后,通过分析矿物中铁的化学环境及反应过程中铁浓度变化,分析了草酸促进BPA在黏土矿物悬浮液中光降解的可能机制.     

掺杂生物膜组分对黄河乌海段表层沉积物吸附Cd^2＋的影响研究

以生物膜主要组分水铁矿和腐殖酸作为掺杂吸附剂,分析了掺杂前后黄河乌海段表层沉积物对重金属Cd^2＋的吸附特性,探讨了吸附时间、Cd^2＋初始浓度和pH对沉积物吸附Cd^2＋的影响,对吸附动力学和吸附等温线进行了拟合并计算了分配系数。结果表明：腐殖酸和水铁矿掺杂比例的提高增强了沉积物对cd^2＋的吸附能力;掺杂生物膜主要组分对黄河乌海段水体Cd^2＋的吸附过程更符合Langmuir等温吸附曲线（R^2≥0．99,P≤0．02,n=7）;掺杂腐殖酸和水铁矿后沉积物对cd^2＋的分配系数分别为：6．2959和2．7110,二者均高于未掺杂沉积物对Cd^2＋的分配系数（0．8626）,说明掺杂腐殖酸的吸附效果优于掺杂水铁矿的吸附效果;另外,溶液pH对沉积物吸附Cd^2＋影响显著。     

Insights into properties of activated carbons prepared from different raw precursors by pyrophosphoric acid activation

Low-cost activated carbons (ACs) were prepared from four kinds of solid wastes: petroleum coke, Enteromorpha prolifera, lignin from papermaking black liquid and hair, by pyrophosphoric acid (H₄P₂O₇) activation. Thermo-gravimetric analysis of the pyrolysis of H₄P₂O₇-precursor mixtures implied that H₄P₂O₇ had different influences on the pyrolysis behavior of the four raw materials. N₂ adsorption/desorption isotherms, scanning electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy and adsorption capacities for dyes were used to characterize the prepared activated carbons. AC derived from E. prolifera exhibited the highest surface area (1094 m²/g) and maximum monolayer adsorption capacity for malachite green (1250 mg/g). Kinetic studies showed that the experimental data were in agreement with the pseudo-second-order model. The adsorption isotherms were well described by the Langmuir isotherm model, indicating the adsorption of dye onto the ACs proceeded by monolayers.     

重金属在松花江沉积物中的竞争吸附行为及pH的影响

研究了复合污染的重金属体系(多元体系)中松花江沉积物吸附Hg2+,Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的热力学和动力学特征,以及pH对重金属吸附量的影响. 结果表明:Langmuir吸附等温线可以很好地描述多元体系中沉积物吸附重金属的热力学过程,沉积物吸附5种重金属离子能力的顺序为Hg2+>Cu2+>Pb2+>>Zn2+> Cd2+. 在相同的条件下,与单一体系相比,多元体系中Pb2+,Zn2+和Cd2+吸附量减小的程度远远大于Hg2+和Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的吸附量分别减少了31.9%,32.1%和68.1%. 一级动力学方程和Langmuir动力学方程可以较好地描述沉积物吸附Hg2+,Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的动力学过程. 沉积物对5种重金属的吸附速率为Cd2+>Zn2+>Pb2+>Cu2+>Hg2+. 沉积物对Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的吸附能力随pH的降低而减小,pH的降低造成锰氧化物的溶解,可能在一定程度上影响沉积物对重金属的吸附能力.      

累托石/腐殖酸微球对水中Cd~(2+)的吸附及动力学研究

采用累托石、腐殖酸、海藻酸钠、氯化钙和聚乙烯醇等材料制备微球状吸附剂去除水中镉离子。考察了微球用量、吸附时间、pH值等因素对吸附效果的影响,测定了吸附等温线,对吸附动力规律进行了探讨。结果表明,在本研究条件下,微球用量、温度和吸附时间对水中镉离子的吸附效果有显著性影响,但溶液pH值对吸附效果的影响并不显著。最优吸附条件为:温度25℃、溶液pH为6,吸附时间6h、微球用量为0.025g/mL。等温吸附规律可用Freundlich和Langmuir模式较好地模拟,吸附呈单分子层形式,吸附性能良好,吸附易于进行。吸附动力学规律遵循Lagergren准一级和Elovich动力学模型。     

Synthesis, characterization, and adsorption performance of Pb（Ⅱ）-imprinted polymer in nano-TiO2 matrix

Surface ion-imprinted in combination with sol-gel process was applied to synthesis a new Pb(II)-imprinted polymer for selective separation and enrichment of trace Pb(II) from aqueous solution. The prepared material was characterized by using the infrared spectra, X-ray di ractometer, and scanning electron microscopy. The batch experiments were conducted to study the optimal adsorption condition of adsorption trace Pb(II) from aqueous solutions on Pb(II)-imprinted polymer. The equilibrium was achieved in approximately 4.0 h, and the experimental kinetic data were fitted the pseudo second-order model better. The maximum adsorption capacity was 22.7 mg/g, and the Langmuir equation fitted the adsorption isotherm data. The results of selectivity experiment showed that selectively adsorbed rate of Pb(II) on Pb(II)-imprinted polymer was higher than all other studied ions. Desorption conditions of the adsorbed Pb(II) from the Pb(II)-imprinted polymer were also studied in batch experiments. The prepared Pb(II)-imprinted polymer was shown to be promising for the separation and enrichment of trace Pb(II) from water samples. The adsorption and desorption mechanisms were proposed.     

自然水体生物膜对铜(Ⅱ)、镉(Ⅱ)的吸附研究

以董铺水库为水源、天然纯棉绳为人工基质培养生物膜,研究了附着在棉绳表面上的自然水体生物膜吸附Cu和Cd的热力学和动力学特征及pH对吸附性能的影响.通过对实验数据进行非线型拟合,发现生物膜对2种重金属的吸附均符合Freundlich(F)和Langmuir(L)吸附等温式,对2种金属的吸附能力顺序是:Cu＞Cd.生物膜对Cu和Cd的吸附在数小时内可达到平衡,吸附过程符合二级动力学特征.通过调节吸附液的pH值,研究了不同pH对吸附效果的影响.结果表明,随着pH的升高,2种金属的吸附量明显增加.     

硅在湖泊沉积物上的吸附特征及形态分布研究

以乌梁素海(WLSH)和岱海(DH)表层沉积物为吸附剂,开展了硅在沉积物上的等温吸附及形态再分布实验研究.结果表明,在低浓度梯度范围内(≤3.00 mg.L-1),硅在乌梁素海和岱海沉积物上的吸附行为均可用线性模型描述,且2个湖泊沉积物分别处于吸附硅和解吸硅的吸附/解吸反应的不同阶段;Langmuir交叉型吸附等温式、Freundlich交叉吸附等温式和Temkin交叉型吸附等温式均能较好地描述硅在2个湖泊沉积物上的吸附行为,结合沉积物自身吸持硅(NAS)和吸附/解吸平衡浓度(ESC0),阐释了2个湖泊沉积物对硅的源汇作用;以硅的形态再分布为基础,揭示沉积物中离子交换态(IEF-Si)释放硅能力,同时也不能忽视铁锰氧化物结合态(IMOF-Si)和有机物硫化物结合态(OSF-Si)的可持续释硅能力,可为探讨真实环境体系中硅的吸附/解吸机制,阐释湖泊富营养化的营养盐限制机制及营养盐耦合作用对碳循环拉动机制等提供理论依据和基础数据.     

菲对湘江沉积物吸附镉的影响

制备了镉单独污染和镉-菲复合污染的模拟水样,研究了菲对湘江沉积物吸附模拟水样中镉的动力学和热力学特征的影响,并进一步研究了在不同水样pH和ρ(沉积物)下,菲存在与否及ρ(菲)对沉积物吸附镉的影响.结果表明,无论菲存在与否,湘江沉积物吸附镉的热力学数据均能够用Langmuir方程拟合,相关系数达到0.99以上,属单分子层吸附;动力学数据均可用拉格朗日二级动力学方程拟合,相关系数接近1;以化学吸附过程为主,且在湘江沉积物上的吸附均以快速吸附为主;但是菲的存在削弱了沉积物对镉的吸附能力,提高了镉的解吸率.在试验范围内随着水样pH逐渐增大,菲对沉积物吸附镉的影响越小;ρ(菲)越大,沉积物对镉的吸附量越小;菲对沉积物吸附镉的影响主要是由于菲与镉竞争沉积物颗粒矿物之间的孔隙以及甲醇化的菲分子与颗粒的结合掩蔽了颗粒物表面的部分极性基团两方面原因造成的.