富里酸和胡敏酸在蒙脱石上的吸附特性

为进一步揭示有机污染物在黏土矿物上的迁移转化规律,运用1H核磁共振光谱、高效体积排阻色谱、扫描电镜、比表面分析以及傅里叶变换红外光谱等多种分析技术综合分析了富里酸和胡敏酸在蒙脱石上的吸附行为. 结果表明,由于不同官能团与蒙脱石的亲和性不同,富里酸和胡敏酸在吸附过程中均产生组分分级,大分子被优先吸附在蒙脱石表面. 由于疏水性作用,蒙脱石对疏水性更强的胡敏酸的吸附量更大. 蒙脱石吸附富里酸后比表面积和孔容分别下降3.67m2/g和0.005cm3/g,而吸附胡敏酸后则均略微增大,说明具有较大颗粒尺寸的胡敏酸更多地堆积在蒙脱石外表面,而富里酸则更易进入蒙脱石孔隙. 蒙脱石吸附富里酸和胡敏酸后溶液pH分别升高了0.44和0.41,说明发生了配体交换反应. 蒙脱石对富里酸和胡敏酸的吸附量随pH增大和离子强度的降低而减少,表明羟基能够抑制富里酸/胡敏酸负电基团与蒙脱石表面羟基的配体交换反应,而盐离子则能降低蒙脱石和腐殖质间的静电斥力.      

富里酸-高岭土复合体对溶液中铀的吸附效果探究

为提高高岭土对溶液中铀的吸附效果,将富含官能团的富里酸与高岭土结合形成富里酸-高岭土复合体,通过静态对比试验,研究了pH值、反应时间和吸附剂投加量等因素对富里酸-高岭土复合体的铀吸附效率的影响。试验结果表明:富里酸-高岭土复合体对铀的吸附效率与高岭土相比有显著的增加,富里酸-高岭土复合体和高岭土对铀的吸附率在pH值为5时分别可达99%和80%;富里酸-高岭土复合体和高岭土对铀的吸附反应均在反应时间为20 h达到吸附平衡,富里酸-高岭土复合体和高岭土两种吸附剂的吸附反应皆遵循准二级动力学吸附规律;当吸附剂投加量在0.1～0.5 g之间时,随着富里酸-高岭土复合体和高岭土两种吸附剂投加量的增加,铀的吸附率也随之增加,铀的最大吸附率分别可达87%和78%;铀的解吸效率随着富里酸溶液浓度的增加而增加,相较于用超纯水作洗脱剂的空白试验,铀的解吸率可达60%;富里酸-高岭土复合体对溶液中铀的最佳吸附条件为:溶液pH=5、反应时间20 h、吸附剂投加量0.5 g。该研究结果可为提高溶液中铀的提取与去除效率提供理论依据。     

除草剂2,4-D在胡敏酸上的吸附

报道了除草剂2，4－D在胡敏酸上的吸附，结果表明：2，4－D在胡敏酸上的吸附符合非线形的Freundlich吸附等温线，胡敏酸的粒径，含是,到及环境温度对2，4－D的吸附均有影响，2，4－D在胡敏酸上的吸附量随胡敏酸的粒径变小以及其含量的增加而增大，并随环境温度的升高而降低。     

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.     

多环芳烃（PAHs）在不同腐殖酸组分中的赋存特征和氧化降解效果研究

选取腐殖酸重要组分胡敏酸、富里酸、胡敏素为研究对象,研究了不同老化时间下多环芳烃(PAHs)在腐殖酸各组分中的赋存特征.同时,探究了过硫酸钠、高锰酸钾、芬顿试剂、过氧化氢4种氧化剂氧化PAHs过程中污染物在腐殖酸和上清液中的分布情况,确定胡敏酸、富里酸、胡敏素中PAHs的降解效率.实验结果表明,PAHs在胡敏素中存在吸附滞后现象,老化前期胡敏素对PAHs的吸附速率慢、吸附量少,但老化后期出现吸附量的反超,因此,胡敏素、胡敏酸和富里酸中PAHs的最终吸附量并没有明显差异.高环PAHs在3种腐殖酸组分中的吸附速率和最终吸附量远小于低、中环PAHs.过硫酸钠和高锰酸钾能够较好地去除胡敏酸、富里酸、胡敏素中的大部分PAHs,去除率均在95%左右,芬顿试剂对胡敏酸、富里酸和胡敏素中总PAHs的去除效果差别不大,去除率均在79.36%~88.05%之间;过氧化氢对胡敏酸和胡敏素中PAHs的去除率分别为82.82%和61.77%,而对富里酸中PAHs的去除效果最差,去除率仅为43.96%.过硫酸钠和高锰酸钾是氧化PAHs类有机污染土壤的最佳氧化剂,能够有效提高不同组分腐殖酸中PAHs的去除率.     

腐殖酸对红壤中铅镉赋存形态及活性的影响

深入探讨了腐殖酸不同组分对红壤中铅镉形态分级与活性的影响 .结果表明 ,腐殖酸的添加使红壤中Cd和Pb的残渣态向有机态转化 .用量越大、温度越低 ,转化效应越明显 .对植物最有效的可给态Cd和Pb的剧烈变化主要发生在加入腐殖酸 1h之内 ,随着时间的推移趋于稳定 .富里酸 (FA)促进了可给态Cd的增加 ,而胡敏酸 (HA)对可给态Cd和Pb的有一定的抑制和钝化作用 ,其作用以灰色胡敏酸 (GHA) >棕色胡敏酸 (BHA) .因此 ,在农业生产中 ,于红壤中添加HA特别是GHA成分高的有机物料 ,可部分减少Cd和Pb对作物的危害 .     

鄱阳湖湿地土壤中胡敏酸对NH_4~+-N的吸附性能研究

采用国际腐殖协会提出的Na OH提取法,从鄱阳湖湿地土壤5个剖面层提取出胡敏酸,应用红外光谱分析仪对胡敏酸进行表征,并研究其对氨氮的吸附特性。结果表明:Freundlich方程能够更好地描述胡敏酸对NH4+-N的吸附,意味着胡敏酸对NH4+-N的吸附主要表现为线性分配过程;通过吸附前后的红外光谱分析,该胡敏酸主要含有芳香环、脂肪类、羧酸类或是酚类等基团,且在NH4+-N的吸附反应过程中其主要作用可能是羧酸类物质或脂肪族类物质,且主要是通过氢键、质子转移或范德华力等弱作用吸附在胡敏酸上;在氨氮的吸附动力学实验中,得出20~30 cm剖面层的胡敏酸对NH4+-N的吸附速率相对其他4个样要快,这可能是由于该剖面层胡敏酸所含基团活性较强的原因;p H对胡敏酸吸附NH4+-N的影响为,在酸性条件下,随着p H的降低,吸附量越小,而在碱性条件下,吸附量随着p H的升高呈减小;胡敏酸浓度的增加会使氨氮的去除率上升。     

富里酸在土壤环境中的吸附研究

富里酸在土壤中的吸附影响着土壤肥力和土壤环境,本文比较了不同pH、离子强度下,富里酸对土壤环境吸附性能的影响,探究了高岭土对富里酸的吸附条件.结果表明吸附在高岭土上的富里酸可以改变高岭土的结构,与高岭土空白样相比,复合体的结构更加分散.高岭土的不同组分对富里酸的吸附容量不同,对富里酸不同官能团的亲和性也存在明显差异.富里酸在高岭土上的吸附及有机污染物在土壤环境中的吸附作用,与烷基、芳香基团呈正相关.     

胡敏酸-针铁矿复合胶体对Pb2+的吸附特征

采用批平衡试验法,研究了胡敏酸-针铁矿复合胶体对Pb2+的等温吸附特征及pH值、离子强度、温度及共存Cd2+对复合胶体吸附Pb2+的影响.结果表明:在相同离子强度和温度条件下,pH值升高,最大吸附量(Smax)和吸附平衡常数(k)均增大,有利于吸附反应的进行.等温吸附方程以Langmuir方程拟合效果最好.当Pb2+平衡浓度为124.7mg/L时,吸附量增幅最大,达35mg/g.复合胶体对Pb2+的吸附动力学方程以Elovich方程拟合效果最好.pH值增大,平衡吸附速率提高.在相同pH值和离子强度条件下,温度升高,最大吸附量、吸附平衡常数、自由能变△G°的绝对值均增加,表明升高温度有利于吸附反应的进行.在相同温度和pH值条件下,复合胶体对Pb2+的吸附量随着离子强度的增加而增加.当存在Cd2+时,复合胶体对Pb2+的吸附量有所降低,但Cd2+对Pb2+竞争吸附影响不大.     

烟曲霉菌丝球吸附富里酸的性能及相互作用

采用投加烟曲霉菌丝球方法去除水中的富里酸,研究了pH值、吸附时间、不同富里酸初始浓度、温度、以及菌丝球的投加量对烟曲霉菌丝球吸附富里酸的影响,并利用傅里叶红外光谱技术(FTIR)分析了烟曲霉菌丝球与富里酸的吸附官能团的相互作用。结果表明:烟曲霉菌丝球对富里酸有较好的吸附效果,在最佳pH 4时对富里酸的吸附量为9.49 mg/g;吸附时间10 min时,存在吸附量突降现象,45 min时对富里酸的吸附量最大,随后稍降低至不变。随着富里酸初始浓度的增大,烟曲霉菌丝球对富里酸的吸附量也随着增大。但随着烟曲霉菌丝球的投加量的增大,对富里酸的吸附量逐渐减少。吸附过程中,烟曲霉中的氨基与富里酸分子中的羧基发生了一定的化学作用,同时与羟基等基团形成氢键,为吸热过程。     

腐殖酸以及共存阳离子对膨润土吸附废水中铅离子的影响

研究了钠基膨润土的理化性质及其对水中铅离子的吸附作用,考查了pH值、共存阳离子浓度、腐殖酸浓度对铅离子吸附的影响,结果表明,钠基膨润土对水中铅离子有较好的吸附效果.铅离子在膨润土上的吸附量随pH值的升高而增加,随共存阳离子浓度的升高而减少,随腐殖酸浓度的升高而增加.从热力学角度探讨了吸附机理,发现钠基膨润土对铅离子的吸附量随温度升高而增大,并且吸附等温线符合Freundlich模型.计算了相关的吸附热力学函数:△H=0.9594kJ/mol, △S=16.611 3kJ/(mol·K).     

可溶性腐殖酸和溶液pH对高岭土吸附诺氟沙星的影响

以DHA(可溶性腐殖酸)作为DOM(可溶性有机质)的替代目标物,研究高岭土对诺氟沙星的吸附机理以及不同ρ(DHA)下高岭土对不同存在形式的诺氟沙星吸附作用的影响. 结果表明:无论是否添加DHA,高岭土对诺氟沙星的吸附过程均符合二级反应动力学方程(R2>0.999),DHA的加入会影响吸附平衡时间,使其由24 h增至48 h; 高岭土对诺氟沙星的吸附等温线均可由Langmuir方程较好的描述. 不添加DHA时,当溶液pH在诺氟沙星的2个酸碱解离常数附近时,高岭土对诺氟沙星的吸附效果最好. 吸附模型拟合的结果表明,在试验pH范围内,诺氟沙星兼性离子(NOR±)对整体吸附的贡献最大. DHA与诺氟沙星在高岭土上的共吸附和累积吸附可促进高岭土对诺氟沙星的吸附,而DHA对诺氟沙星的增溶作用则抑制吸附. 累积吸附和增溶作用的贡献随着ρ(DHA)和pH的变化而改变,同时也与溶液中ρ(诺氟沙星)有关.      

汞在腐殖酸上的吸附与解吸特征

采用间歇法研究了汞在腐殖酸两组分（富里酸FA、胡敏酸HA）上的吸附－解吸量和动力学特征以及介质pH的影响，结果表明,腐殖酸对汞的吸附容量以FA＞HA，吸附强度以HA＞FA，从而使得解吸量以FA－Hg＞HA－Hg，腐殖酸与汞的吸附和解吸动力学，用Evolich方程描述最佳，且FA对汞的吸附速率和解吸速率都高于HA，在pH15．5以下，介质pH的升高利于腐殖酸更快地吸附更大量的汞，咀更难以解吸。     

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.     

污泥腐殖酸对Cd2+的吸附特性

为了促进污水处理厂剩余污泥的资源化利用,探索S-HA（sludge-based humic acid, 污泥腐殖酸）对溶液中重金属Cd2+的吸附特性.采用国际腐殖酸协会（IHSS）推荐的方法提取S-HA,通过元素分析、FT-IR（傅里叶红外光谱分析）和SEM-EDS（外观形态分析）等方法,考察溶液pH和共存阳离子对吸附过程的影响,并对吸附过程分别进行了吸附动力学模型、等温吸附模型和吸附热力学模型拟合,同时通过对比S-HA吸附前后的红外光谱和扫描电镜-能谱图片,探索S-HA对Cd2+的吸附机制.结果表明:①S-HA表面呈松散的簇团状,含有大量的羧基、醇羟基和酚羟基等含氧官能团,芳香度较高,含有较多的脂肪链结构;S-HA在吸附水中Cd2+的过程中,Cd2+与S-HA表面上的酚羟基、羧基等官能团发生了络合作用.②S-HA对Cd2+的吸附量随溶液pH升高而增加,溶液中Na+、NH₄+和Ca2+等共存阳离子的存在不利于S-HA对Cd2+的吸附,其中Ca2+的存在对S-HA吸附Cd2+影响最大.③S-HA对Cd2+的吸附由快吸附、慢吸附和吸附平衡3个阶段组成,吸附平衡时间为12 h;吸附过程符合准二级动力学模型,其整体吸附速度由液膜扩散和颗粒内扩散共同控制;吸附等温线符合Freundlich等温吸附模型,25℃下的最大吸附量为19.29 mg/g,Cd2+在S-HA上的吸附是自发吸热反应.研究显示:污水处理厂剩余污泥提取的S-HA对Cd2+具有较好的吸附效果;S-HA对Cd2+的吸附过程同时存在着物理吸附和化学吸附;高pH对S-HA吸附Cd2+有促进作用,而高离子强度对S-HA吸附Cd2+有抑制作用.      

Characteristics of isothermal adsorption and desorption of aluminum ion to/from humic acids

The adsorption and desorption characteristics of Al3+ to/from humic acids at di erent pH, ionic strength, and temperature were studied by the C-25 glucosan-gel chromatography method. The results showed that the maximum adsorption amount (Qmax) and adsorption constant (k) increased, whereas, the absolute value of standard thermodynamic molar free energy change ( G0 m) decreased with the increase of pH at constant ionic strength and temperature. With ionic strength increasing from 0 to 0.15 mol/L, Qmax and k increased and the absolute value of G0 m decreased at constant pH and temperature. High temperature was unfavorable for the adsorption reaction, as indicated by the dramatic decrease of Qmax and the absolute value of G0 m with an increase in temperature. The standard thermodynamic molar free energy change ( G0 m) and the standard thermodynamic enthalpy change ( H0m ) of the adsorption reaction were both negative, suggesting that adsorption reaction was spontaneous and exothermic. The desorption rate of HA-Al3+ complex accelerated with the decrease of pH, and a significant linear relationship could be obtained between pH and the desorption rates of Al3+ from humic acids. These results demonstrated that the Al3+ adsorption reaction was a “biphase” reaction, and adsorption occurred at both the interior and exterior adsorption sites of humic acids.     

腐殖酸-高岭土复合体形成机制及对三氯乙烯的吸附

为探究土壤中有机组分与无机矿质组分相互作用的机制,以腐殖酸代表有机质、高岭土代表无机矿质,制备不同有机质含量的腐殖酸-高岭土复合体模拟样品,进行三氯乙烯的吸附实验研究.结果表明,各吸附剂样品对三氯乙烯的吸附符合Freundlich等温模型,且吸附量的实际值与理论叠加值有明显差异,说明复合体样品中腐殖酸与高岭土之间存在相互作用.结合红外光谱、比表面积孔分析等多类表征,推测腐殖酸与高岭土相互作用的机制为:腐殖酸含量较低时,腐殖酸分子首先分布于高岭土表面的活性位点上,随着腐殖酸含量的增加(有机质-矿质质量比O/M为0.02~0.04),部分腐殖酸分子进入高岭土表面的孔隙,达到相对稳定后腐殖酸分子继续作用于高岭土表面形成第一层腐殖酸分子膜(O/M为0.04~0.08),随着腐殖酸含量继续增加(O/M为0.08~0.10),更多的腐殖酸分子通过与第一层腐殖酸膜相互作用而在高岭土表面进行第二层叠加,同时第一层被压缩,第二层叠加相对稳定后(O/M为0.10~0.16),仍有部分腐殖酸叠加至第二层之上进行第三层叠加,随后内层腐殖酸进一步被压缩(O/M为0.16~0.24),但可能仍有少量腐殖酸分子和聚集体继续下一层叠加.     

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.