模拟有机-矿质体中不同吸附域对TCE的吸附影响

为研究无机矿物与有机质相互作用形成复合体对有机污染物的吸附行为影响,制备了蒙脱土-腐植酸复合体以及混合体模拟土样,分别代表蒙脱土与腐植酸之间有相互作用和无相互作用,并运用批实验的方法,针对不同有机质与无机矿物质量比(C/M)的有机-矿质复合体及混合体开展了三氯乙烯(TCE)吸附实验研究.结果表明,TCE在不同C/M的有机-矿质复合体和混合体中的吸附符合Freundlich等温吸附模型.采用纯蒙脱土及腐植酸的吸附方程叠加计算获取无相互作用模拟土样的固相吸附量计算值,计算值均小于复合体和混合体的实际固相吸附量,表明复合体中蒙脱土与腐植酸吸附域之间存在相互作用,导致腐植酸性质改变,使复合体的吸附能力增强,而混合体由于等温吸附实验过程中有水的参与,也可能在一定程度上形成了复合体.随着C/M的增大,有机-矿质复合体和混合体对TCE的吸附能力增强.当 C/M小于0.08时,复合体中蒙脱土与腐植酸发生较为充分的相互作用,导致腐植酸性质改变,增强了复合体对TCE的吸附能力,因而复合体对TCE的吸附能力明显强于混合体;当C/M大于0.08时,复合体中后续叠加在补丁上的有机质保留了源腐植酸的特性,这部分有机质将掩盖变性有机质的吸附影响,因而复合体与混合体对TCE的吸附能力基本相当.TCE初始浓度影响分析表明,当C/M固定时,随着TCE初始浓度(C0)的增大,非线性叠加模型的固相吸附量计算值与实测值的差值(?Qe)呈增大趋势,分析认为复合体中的变性有机质较其他组分对TCE具有更强的亲和力,随着C0的增加,变性有机质的吸附贡献率增大,因此导致?Qe的增大.     

亚临界水处理模拟有机-矿质复合体形成机制探讨

为模拟地质吸附剂中的有机质矿化腐殖化及有机-矿质复合体的形成过程,采用亚临界水处理技术,通过控制压力反应釜的温度、压力和反应时间对商用腐殖酸、高岭土及有机-矿质复合体进行处理,并通过比表面积全分析、傅里叶红外光谱（FTIR）、特定波长可见吸光度比值（E₄/E₆）、X射线衍射（XRD）和¹³C核磁共振（¹³C-NMR）等表征手段尝试探讨不同处理条件下有机质、粘土矿物及二者复合体的各自变化特征及机制.结果表明,升温增压不仅导致腐殖酸比表面积显著增加,而且分子量变大,芳化度由59.52%增加到70.90%,其主要原因是游离羧基和链烃在升温增压条件下实现了成环、聚合过程,使其结构更加复杂,化学稳定性提高.高岭土在升温增压的过程中脱水,形成结晶更加完整的有序结构.腐殖酸与高岭土形成有机-矿质复合体的过程中存在多重作用,首先高岭土优先选择腐殖酸分子中的芳香组分进行插层,至形成较为致密的内层结构,其次,补丁在外围的游离羧基、烷氧和链式结构在高温高压的作用下成环、聚合形成疏松的外层空间.高岭土、腐殖酸及二者的复合体的变化趋势分别与天然环境中粘土矿物及有机质的矿化腐殖化进程和方向相一致.     

固液界面NOM吸附中疏水效应的影响研究

文章以腐殖酸和纳米Fe2O3为对象,着重研究了腐殖酸分子在纳米Fe2O3表面的吸附过程中的疏水效应,借助红外光谱和热重等分析方法研究了腐殖酸吸附前后的疏水性随溶液环境变化的规律。结果表明,当离子强度为0、0.005、0.01和0.05 mol/kg,pH值从7变到12时,纳米Fe2O3吸附溶解性腐殖酸分子后形成的复合体的热失重量随着pH值的升高先减小后增大。当pH值从7升高到10时,亲水性降低,疏水性增强;当pH值从10升高到12时,亲水性增强,疏水性降低。当离子强度为0.001 mol/kg,pH值从7变到12时,复合体的热失重量随着pH值的升高而减小,亲水性降低,疏水性增强。当pH值为定值,离子强度变化时,纳米Fe2O3吸附溶解性腐殖酸分子后形成的复合体的热失重量随着离子强度的增加不断变化,曲线呈现出波动趋势,亲、疏水性在交替变化。红外光谱分析结果说明,对纳米Fe2O3吸附溶解性腐殖酸分子后形成的复合体的亲疏水性起主要影响的官能团可能是亲水性的羟基-OH、羰基C=O和疏水性的CH2烷烃。     

菲在大庆黑钙土有机-矿质复合体上的吸附与解吸

利用超声分散法提取了黑龙江大庆黑钙土中不同粒级有机-矿质复合体,并测定了其基本理化性质.其中粘粒复合体的有机质含量最高,比表面积以及阳离子交换容量最大.研究了多环芳烃菲在不同粒级有机-矿质复合体上的吸附和解吸行为.结果表明,菲在各粒级有机-矿质复合体上的吸附和解吸等温线均符合Freundlich方程,随粒径减小,有机-矿质复合体对菲的吸附容量以及吸附的非线性程度都增加.菲在有机-矿质复合体上的解吸表现出明显的滞后现象.高有机质含量的粘粒有机-矿质复合体对菲的吸附和持留能力均较强.      

不同浸提剂提取的森林土壤溶解性有机质比较

基于温带森林演替不同阶段2种林分矿质层不同深度土壤(0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm)以及有机层样品,研究冷水、热水、冷CaCl_2和热CaCl_2溶液以及冷K_2SO_4溶液浸提这些样品的溶解性有机质含量变化规律,并分析它们各自与微生物碳和微生物氮有效性之间的关系。2种林分有机层样品溶解性有机质、微生物碳和氮以及总有机碳和总氮含量均显著高于矿质层土壤,森林演替顶级群落的阔叶红松混交成熟林矿质层土壤(0~10cm)显著高于次生白桦林,且随土层深度的增加呈现递减趋势。5种浸提剂提取的溶解性有机碳和溶解性有机氮含量表现为热水热CaCl_2溶液冷K_2SO_4溶液冷水冷CaCl_2溶液,不同浸提剂对两种林分有机层样品和0~10 cm矿质层土壤浸提的溶解性有机质含量存在显著性差异,而对10~20 cm和20~30 cm土壤差异性不显著。阔叶红松混交成熟林和次生白桦林矿质层土壤微生物碳/土壤总有机碳含量比例范围分别为0.94%~1.84%和2.56%~2.86%,土壤微生物氮/土壤总氮含量比例范围分别为1.23%~3.23%和2.06%~3.72%,并随土壤深度的增加而减少。相关分析结果显示,5种浸提剂所浸提的林地有机层和矿质层样品溶解性有机质含量分别与微生物碳/总有机碳和微生物氮/总氮比例呈显著的正相关关系,热水提取的相关系数最大。因此,热水浸提剂较适用于研究森林土壤活性有机质含量,这为研究不同立地条件下森林土壤溶解性有机质含量及其生物有效性以及对环境变化的响应规律提供重要支撑。     

土壤有机质的表面积

从前报导的土壤有机质(SOM)表面积:560～800m~2/g,是用乙烯乙二醇(EG)吸持法测得的。本研究以氮在液氮温度下的吸附为基础,用标准的BET法对从前的EG法进行了检验。实验样品包括两种有机质含量较高的土壤,一种冷冻干燥土壤腐殖酸和一种烘干土壤腐殖酸。测得的四种样品的BET面积,除冷冻干燥腐殖酸外,其余三种样品都小于1m~2/g。结果表明,土壤有机质对非离子有机化合物的表面吸附与分割摄取相比实际上是微不足道的。用BET法和EG法测得的土壤有机质表面积的差异,可结合这两种方法,以自由表面积和视表面积的形式来解释。     

不同离子桥键的有机矿质复合体对菲的吸附-解吸研究

从自然土壤中有机质与矿物的结合方式出发,研究了Ca²⁺、Fe³⁺和Al³⁺桥键的有机矿质复合体对菲的吸附-解吸行为.结果表明,不同离子饱和的蒙脱石及其相应的胡敏酸-矿物复合体对菲的吸附-解吸数据都能用Freundlich模型较好地拟合,吸附容量（K_f）大小的顺序分别为Ca-Mont（0.184）>Fe-Mont（0.028）>Al-Mont（0.015）和Fe-Mont-HA（2.341）>Ca-Mont-HA（1.557）>Al-Mont-HA（1.136）.有机矿质复合体的K_f值远远高于相应的矿物,表明了复合体中的胡敏酸对菲的吸附容量贡献较大.但不同离子桥键的复合体K_f值的大小与它们有机质的含量高低次序不一致,表明了复合体中有机质的含量以及有机质与矿物结合方式的不同,都可能会影响它们对菲的吸附.Ca²⁺和Al³⁺桥键的有机矿质复合体对菲的解吸都有滞后现象,滞后现象主要来自有机质对菲的吸附,而矿物对菲的解吸滞后现象影响不明显.     

磁性焙烧态锌铝类水滑石吸附腐殖酸与再生

采用化学共沉淀一步法制备了磁性锌铝类水滑石(M·Zn/Al LDHs),并经煅烧得到磁性焙烧态锌铝类水滑石(M·Zn/Al LDO),用以吸附去除水中腐殖酸。文章探讨了M·Zn/Al LDO去除腐殖酸的影响因素,研究了M·Zn/Al LDO吸附腐殖酸的动力学与热力学,考察了吸附腐殖酸后M·Zn/Al LDO焙烧再生的条件。结果表明,当M·Zn/Al LDO投加量0.2 g/L时腐殖酸去除率随着投加量的增大而增大,腐殖酸的初始浓度增大时吸附量增大但去除率减小。在pH 4～8腐殖酸去除率较高,保持在97%以上。NO_3~-和F~-对去除腐殖酸的影响甚微,而H_2PO_4~-则影响较大。拟二级动力学模型与Langmuir吸附等温线较好地描述吸附过程,吸附过程以物理吸附为主,化学吸附为辅。吸附腐殖酸后的M·Zn/Al LDO通过煅烧恢复焙烧态锌铝类水滑石结构,腐殖酸分解,再生效果良好,且磁性未被破坏。可见,磁性焙烧态锌铝类水滑石是一种高效且有潜在应用前景的去除腐殖酸的水处理材料。     

沉积物不同有机矿质复合体对磷的吸附特征影响

采用平衡吸附法研究了西辽河沉积物不同有机矿质复合体对磷的吸附特征影响.结果表明,去除腐殖质后的沉积物对磷的吸附能力大大降低,其饱和吸附量(Гm)和吸附分配系数(k)分别只能达到原样的35.62%和9.93%,有机矿质复合体是影响磷在沉积物上吸附特征的主要因素;沉积物中的钙键有机矿质复合体对磷具有孔隙填充方式的吸附,其碳标化饱和吸附量为1157.05mg/kg,相当于原样的1.27倍;沉积物中的铁铝键有机矿质复合体在对磷吸附中发挥重要作用,其碳标化饱和吸附量可达1736.82mg/kg,相当于原样的1.88倍.其吸附机制除孔隙填充方式外,还存在配位吸附;考查沉积物对磷的吸附能力不但要考虑腐殖质的含量,更要考虑腐殖质的复合形态,它也是影响沉积物对磷吸附特征的重要因素.以原样为基准,钙键有机矿质复合体、铁铝键有机矿质复合体携载的吸附态磷可分别按1.27和1.88倍进行估算.     

渤海湾表层沉积物重金属在不同粒级有机-矿质复合体中的分布

采用超声分散法分离沉积物中不同粒级有机-矿质复合体,研究了渤海湾沉积物中Pb,Cd,Cr等重金属的污染及其在不同粒级有机-矿质复合体中的分布.结果表明,3种重金属含量总体上随着复合体粒径增大而减小.X射线衍射(XRD)结果显示,随着沉积物粒径的增大,主要来自原生矿物的石英和长石等岩石结构物质的含量增加,但这些物质中的重金属含量较低.渤海湾表层沉积物中重金属污染主要发生在以次生硅酸盐矿物及硅、铁、铝等氧化物或氢氧化物为主的细粒沉积物上,细粒样品由于其较大的比表面积和富含有机质的特性,通过吸附、沉淀、离子交换等,导致所含重金属含量较高.粘粒复合体中Pb含量是粗砂中的2.3倍,Cd是粗砂的3.8倍,而Cr是粗砂的2.8倍.      

胺基官能基化的HMS吸附水体中的腐殖酸

研究了胺基表面官能化前后的HMS(hexagonal mesoporous silica)对腐殖酸的吸附, Freundlich方程拟合结果表明,表面官能化后吸附常数K值由0.56提高至105,反映出表面官能化能显著改善HMS对腐殖酸的吸附,且低pH值条件下吸附效果更佳.表征结果显示,腐殖酸分子主要吸附在表面胺化HMS的中孔孔道内,并首先占据吸附剂中较大的中孔孔道.吸附动力学结果显示腐殖酸在表面胺化的HMS上吸附符合二级动力学,吸附速率主要受孔道内扩散控制.     

Influence of particle size and salinity on adsorption of basic dyes by agricultural waste： dried Seagrape （Caulerpa lentiUifera）

Green macroalga Caulerpa lentillifera was found to have reasonable adsorption capacity for basic dyes, Astrazon Blue FGRL （AB）, Astrazon Red GTLN （AR）, and Astrazon Golden Yellow GL-E （AY）. The initial dye concentration was in the range of 100-1,800 mg/L. The dried algal sorbent was ground and sieved into 3 sizes： S （0.1-0.84 mm）, M （0.84-2.0 mm）, and L sizes （larger than 2.0 mm）. For all conditions examined in this work （at 25℃ in batch systems）, the adsorption reached equilibrium within the first hour. The kinetic data corresponded well with the pseudo second order kinetic model where the rate constant, k2, decreased as the sorbent size increased for all dyes. The adsorption isotherms followed both Langmuir and Freundlich models. Among three sorbent sizes, S size gave the highest adsorption capacity followed by M and L sizes. A reduction of sorbent size increased the specific surface area for mass transfer, and also increased the total pore volume, thus providing more active sites for adsorption. The adsorption of AB was adversely influenced by the protonation of algal surface at low pH. On the other hand, the adsorption of AR and AY could be due to weak electrostatic interaction, which was not significantly affected by pH. Increasing salinity of the system caused a decrease in adsorption capacity possibly due to the competition between Na^＋ and the dye cations for the binding sites on algal surface. Moreover, an increase in salinity generated a compressed electrical double layer on the algal surface which exerted repulsive force, retarding the adsorption of positive charged molecules such as the basic dyes.     

Effects of humic acid on recoverability and fractal structure of alum-kaolin flocs

Particle surface characteristics, floc recoverability and fractal structure of alum-kaolin flocs were investigated using in situ particle image velocimetry (PIV) and microbalance with or without humic acid. Experimental results indicated that the zeta potential of kaolin particle surface after adsorption of humic acid was related with humic acid concentration and its acid-base bu ering capacity. Adsorption of humic acid resulted in more negative electrophoresis on the particle surface. Coagulant dosages for particles to form flocs would increase with increasing humic concentration. PIV was used to evaluate floc structural fragmentation, floc surface erosion as well as recoverability after high shear. It was found that the floc size during the steady phase of growth was small, while the regrowing capability decreased in the presence of humic acid. The recoverability was closely related with floc breakage modes including floc structural fragmentation and floc surface erosion. The fractal dimensions of alum-kaolin flocs by mass-size method based on microbalance would decrease with increasing humic concentration. This study proved that humic acid had adverse influences on the performance of coagulation process.     

氯化磁性凹土树脂的制备与表征研究

利用表面负载的方法将有机化磁性凹土与苯乙烯、二乙烯苯等制备磁性凹土树脂;对磁性凹土树脂进行氯甲基化改性,制备出氯化磁性凹土树脂.表征了样品的形貌、结构以及表面积,研究了树脂对天然有机物(腐殖酸)的吸附性能.结果表明:氯化后的磁性凹土树脂的比表面积是原有的1.9倍,对附腐殖酸的饱和吸附能力也从原有的41.84 mg/g提高到了51.02 mg/g,这表明改性后的树脂增强了其对腐殖酸的去除能力.     

Effects of advanced oxidation pretreatment on residual aluminum control in high humic acid water purification

Due to the formation of disinfection by-products and high concentrations of Al residue in drinking water purification, humic substances are a major component of organic matter in natural waters and have therefore received a great deal of attention in recent years. We investigated the effects of advanced oxidation pretreatment methods usually applied for removing dissolved organic matters on residual Al control. Results showed that the presence of humic acid increased residual Al concentration notably. With 15 mg/L of humic acid in raw water, the concentrations of soluble aluminum and total aluminum in the treated water were close to the quantity of Al addition. After increasing coagulant dosage from 12 to 120 mg/L, the total-Al in the treated water was controlled to below 0.2 mg/L. Purification systems with ozonation, chlorination, or potassium permanganate oxidation pretreatment units had little effects on residual Al control; while UV radiation decreased Al concentration notably. Combined with ozonation, the effects of UV radiation were enhanced. Optimal dosages were 0.5 mg O3/mg C and 3 hr for raw water with 15 mg/L of humic acid. Under UV light radiation, the combined forces or bonds that existed among humic acid molecules were destroyed; adsorption sites increased positively with radiation time, which promoted adsorption of humic acid onto polymeric aluminum and Al(OH)3(s). This work provides a new solution for humic acid coagulation and residual Al control for raw water with humic acid purification.     

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.      

基于非对称场流分离技术的水环境腐殖酸聚集特性研究

腐殖酸的聚集特性是影响其去除率及与其它污染物相互作用的重要因素,本文采用非对称场流分离技术对腐殖酸组分进行分离,配合示差折光检测器及多角度激光光散射器,对腐殖酸分子量的分布规律进行研究,探讨了水环境的化学条件对腐殖酸荷电状态和聚集状态的影响规律.结果表明,腐殖酸具有自我凝聚的特性;在p H较低和溶液离子强度较高时,腐殖酸胶粒的Zeta电位绝对值减小而分子量增大,腐殖酸胶粒聚集程度增大;随腐殖酸浓度增大,腐殖酸胶粒的Zeta电位绝对值减小,腐殖酸分子发生聚集而使胶粒分子量增大.当离子强度达到0.08mol·L-1,或浓度达到15 mg·L-1时,腐殖酸分子不仅靠氢键聚集在一起,还可能发生分子间的缔合.