地下水NH4+迁移模拟研究

天津市地下水不同程度地受到NH4^ 污染。对天津市有代表性的7类含水介质土样进行了NH4^ 的吸附研究,确定了土样的阳离子交换容量,研究发现实验土样对NH4^ 的吸附模式均符合langmuir等温吸附模式。利用土柱实验结果识别了NH4^ 在实验土样中的迁移滞后系数并建立了NH4^ 的一维迁移模型。     

地下水NH_4~+迁移模拟研究

天津市地下水不同程度地受到NH4+污染。对天津市有代表性的7类含水介质土样进行了NH4+的吸附 研究,确定了土样的阳离子交换容量,研究发现实验土样对NH4+的吸附模式均符合langmuir等温吸附模式。利 用土柱实验结果识别了NH4+在实验土样中的迁移滞后系数并建立了NH4的一维迁移模型。     

不同岩性对氨氮吸附影响的实验研究

用粉砂、粉质粘土、粉土为材料,研究不同岩性对垃圾填埋场渗滤液中NH4 -N的吸附作用.同时对粉砂、粉质粘土、粉土吸附NH4 -N的机理进行了初步探讨.实验结果表明,三种岩性吸附N出-N的等温吸附曲线均符合Langmuir模式,且最大吸附量分别为粉砂1.653mg/g,粉质粘土1.735 mg/g,粉土0.358mg/g.不同岩性吸附NH4 -N的能力差异较大,三种岩性的吸附顺序为:粉质粘土＞粉砂＞粉土.说明粉砂和粉质粘土的防污能力较粉土强.     

腐殖酸对NH+4-N在饱和含水层中迁移的影响

通过等温吸附实验,研究了有和无腐殖酸2种情况下,NH 4＋-N在石英砂上的等温吸附过程,并运用Langmuir方程和Freundlich方程进行了拟合,计算了不同条件下NH 4＋-N在石英砂上的最大吸附量;通过室内土柱模拟实验,测定了不同时间内土柱出水中的NH 4＋-N、NO 3--N和NO 2--N的含量,分析了腐殖酸在饱和含水层中对水中NH 4＋-N迁移转化的影响,并运用伪二级动力学方程和二阶段吸附速率方程对动力学过程进行了拟合.结果表明,Langmuir方程和Freundlich方程均能很好地描述NH 4＋-N的等温吸附过程;腐殖酸的存在增加了石英砂对NH 4＋-N的吸附量,无腐殖酸时NH 4＋-N最大吸附量为0.205mg.g-1,有腐殖酸时NH 4＋-N最大吸附量为0.354 mg.g-1.室内土柱实验结果表明,在实验前期,腐殖酸通过增加吸附空间而增大了NH 4＋-N吸附量;当吸附饱和后,腐殖酸可能为硝化细菌等微生物提供碳源和能量,参与NH 4＋-N转化为NO 3--N和NO 2--N的化学反应,使有腐殖酸条件下的NH 4＋-N出水浓度始终低于无腐殖酸条件.伪二级动力学方程和二阶段吸附速率方程均能很好地描述NH 4＋-N的吸附过程（无腐殖酸条件下R2=0.992 3,R2=0.994 4;有腐殖酸条件下R2=0.997 7,R2=0.998 1）,推测石英砂对NH 4＋-N的吸附属于化学吸附过程;通过比较二阶段吸附速率常数k3（有、无腐殖酸时分别为0.247和0.143）和k4（有、无腐殖酸时分别为0.006 27和0.001 7）,发现NH 4＋-N的吸附主要表现为第一阶段吸附,不定向地吸附在石英砂表面的活性点位上,且腐殖酸的存在使NH 4＋-N的平衡吸附量qe增大.     

有机修饰塿土中铬酸根吸附热力学特征及机理

研究了以十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)单一修饰和CTMAB+十二烷基磺酸钠(SDS)混合修饰的塿土耕层和黏化层土样对CrO42-的吸附热力学特征及机理.结果表明,Langmuir模型是描述两层次修饰土对CrO42-吸附等温线的最佳模型,供试土样吸附亲和力(bL)和最大吸附量(qmL)大小具有相同的变化趋势,同时与实验结果具有较好的一致性;热力学研究结果表明,修饰后壤土两土层各土样吸附CrO42-的表观吸附自由能变(△G)均为负值,属自发性反应,同一层次土壤中,各修饰土样-△G基本上呈现100CB＞120CS＞50CB的顺序,表明-△G、bL与qmL、平衡吸附量的同序性.机理研究证实,填土两层次土样对CrO42的吸附是一个物理吸附和化学吸附共存的吸附机制,土壤表面的有机修饰具有增强物理吸附而减弱化学吸附的作用.     

Cd~(2+)在两性-阴离子复配修饰塿土上的吸附-解吸行为

以十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)单一修饰和十二烷基二甲基甜菜碱+十二烷基磺酸钠(SDS)复配修饰塿土黏化层土壤,采用批处理法研究了Cd2+在供试土样上的吸附-解吸行为,并对其吸附-解吸机制进行了探讨.结果表明,在20℃、40℃下起始浓度较小时,复配修饰土样吸附量大于BS-12单一修饰土样,温度对吸附的影响不大.Langmuir模型最适合描述供试土样对Cd2+的吸附等温线.复配修饰土样20℃、40℃解吸量差异不大,原土和BS-12单一修饰土样随温度升高解吸量增加.土样净吸附量20℃时BS-12单一修饰土样最高,而复配修饰土样和原土差异不大,40℃时复配修饰和单一修饰土样差异不大,但均高于原土.复配土样的吸附是静电作用和有机修饰剂有机相的疏水阻力综合作用的结果.     

有机修饰塿土对苯酚的吸附及其热力学特征

研究了用十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）单一修饰和十六烷基三甲基溴化铵＋十二烷基磺酸钠（CTMAB＋SDS）混合修饰填土耕层、粘化层后土样对苯酚的吸附及其热力学特征,并对其吸附机理进行探讨．结果表明,填土两层次土样表面修饰后均能显著增强对苯酚的吸附能力,耕层土样对苯酚吸附呈现100GCB（100％CTMAB修饰耕层土样）〉120GCS（100％CTMAB＋20％SDS修饰耕层土样）〉50GCB（50％CTMAB修饰耕层土样）〉GCK（耕层原土）的趋势,粘化层土样相应地呈现100NCB（100％CTMAB修饰粘化层土样）〉50NCB（50％CTMAB修饰粘化层土样）〉120NCS（100％CTMAB＋20％SDS修饰粘化层土样）〉NCK（粘化层原土）的变化趋势;耕层原土吸附苯酚能力高于粘化层原土,但修饰后粘化层土样对苯酚的吸附能力超过耕层;两层次原土对苯酚的吸附呈现增温效应,但修饰后耕层土样转变为随温度上升吸附量下降的增温负效应特征,而粘化层修饰土样呈现增温效应特征,证实耕层修饰土样对苯酚以物理吸附为主,而粘化层修饰土样以化学吸附为主;Henry模型可用于描述苯酚在供试土样中的吸附;供试土样对苯酚的吸附属自发性反应,耕层修饰土样的吸附属焙减、熵减过程,自发性取决于焙减,而粘化层的吸附属焓增、熵增过程,自发性主要取决于熵增．     

单宁酸铁吸附去除水中无机氮的性能与机制研究

通过批量吸附实验,研究了一种新型吸附材料——单宁酸铁吸附去除水中无机氮(NH+4-N、NO-2-N和NO-3-N)的效果及其吸附机制.结果表明,单宁酸铁对NH+4-N和NO-2-N具有优先选择性,当单宁酸铁与NH+4-N和NO-2-N的质量比为200时,NH+4-N和NO-2-N去除率均大于95%.运用吸附动力学模型、Weber-Morris方程、Langmuir和Freundlich方程进行实验数据拟合的结果表明,NH+4-N和NO-2-N在单宁酸铁表面分别进行单分子层和多分子层的吸附,其吸附过程符合二级动力学模型,并且颗粒外部扩散和表面吸附起主要的作用.NH+4-N与分布于单宁酸铁外表面的氧负离子通过静电作用结合,NO-2-N则与单宁酸铁中的铁离子通过静电作用和配位作用结合.本研究为单宁酸铁作为吸附剂的发展与应用提供了科学依据.     

土壤组分对四氯乙烯吸附解吸行为的影响

吸附和解吸作用是影响四氯乙烯(PCE)在土壤环境中迁移、归趋的主要过程.采用总有机碳(TOC)含量为2.23%的原土及经H2O2、375℃、600℃处理后所得的3种土样为吸附剂,通过批量平衡实验,考察了TOC含量、软碳、硬碳、初始液相PCE浓度c0等因素对PCE吸附解吸行为的影响.结果表明,当反应温度为16℃且c0为5~80 mg·L-1时,Freundlich方程能较好地拟合PCE在土样中的吸附及解吸等温线(r2>0.96);原土对PCE的吸附以土壤有机物(SOM)的贡献率(>60%)为主,且硬碳是其主要影响因素;原土中SOM与矿物质对PCE的解吸贡献率相当,但在SOM对PCE解吸的贡献率中,软碳占80%以上;硬碳对PCE的吸附贡献率以及软碳和矿物质的解吸贡献率随c0的增加而升高.PCE在4种土样中都表现出一定的吸附解吸异质性,且硬碳是导致原土异质性的主要原因.     

离子交换树脂对高浓度氨氮废水的吸附研究

采用D707、D708两种不同类型的离子交换树脂对高浓度氨氮废水进行吸附处理研究,分析了不同的吸附条件及等温吸附模型对吸附效果的影响.静态吸附实验表明:NH+4的吸附率随树脂投加量的增大而增加,在非碱性条件下树脂对NH+4的吸附率随p H的升高而增加;恒速振荡时间达到90 min以上时两种树脂可吸附平衡,当p H为7时,D707、D708树脂对NH+4的吸附容量分别达到196.1、217.4 mg·g-1;D707、D708树脂对NH+4的吸附属吸热过程,随温度的升高树脂对NH+4的吸附率逐渐增大,在298 K温度下D707、D708树脂吸附NH+4的表观吸附活化能Ea分别为54.67和34.46 k J·mol-1,吸附过程为液膜扩散主控制;树脂对NH+4吸附符合Langmuir吸附等温式;使用2 mol·L-1H2SO4对树脂进行解吸,脱附率达到98%以上,重复实验3次吸附率基本不变.     

NH_4~+在孔隙型地热水中的运移机制研究

以河南省新近系明化镇组热储层细砂为多孔介质,在水温40℃条件下,分别以Br-、NH4+为示踪剂开展室内土柱实验并采用CXTFIT2.1软件进行数据拟合研究其运移机制。首先通过Br-的穿透实验确定了土柱的运移参数,然后讨论了NH4+的运移机制。研究结果表明:填充土柱的弥散度为0.492 cm,较高的弥散度值与40℃的水温及填充土柱在一定程度上的非均质性有关。实测的NH4+的穿透曲线能和双点位吸附溶质运移模型预测结果较好地吻合。岩土对氨氮的阻滞系数较大为72.5,并且溶质的吸附存在速率限制步骤,这主要是因为低的达西流速及岩样中含有阳离子交换量极高的蒙脱石粘土矿物成分。     

苏北某市垃圾填埋场周围地下水氮污染及其形态研究

通过对垃圾填埋场地下水氮污染状况的监测,分析了垃圾填埋场渗滤液的水质特征及其对地下水氮污染的影响。结果表明:垃圾渗滤液含有高浓度的NH4+-N,渗滤液进入土壤后,大量共存离子的竞争吸附减弱了土壤胶体对NH4+-N的吸附能力;土壤中有机质增加后,土壤胶体对NH4+-N的吸附性降低,吸附量减少;且高浓度NH4+-N的存在抑制了硝化作用,从而使大量的NH4+-N未能被土壤胶体吸附转化就随渗滤液继续迁移至地下水中,导致地下水的氮污染主要以NH4+-N为主。     

碱改性净水污泥对水中氨氮的吸附效能研究

采用氢氧化钠浸渍法改性净水污泥,研究了碱改性净水污泥对水中NH+4的去除性能.同时,考察了模拟废水pH、吸附剂投加量、NH+4初始浓度、吸附温度及吸附时间对吸附性能的影响.结果表明,当pH为弱酸性或中性,投加碱改性净水污泥20 g·L-1时,在室温下对初始浓度为50 mg·L-1的NH+4模拟废水振荡吸附120 min,可达到氨氮排放二级标准.将实验数据分别用吸附等温模型和动力学模型进行拟合,发现净水污泥对NH+4的吸附符合Langmuir模型和二级动力学模型,且净水污泥对氨氮的吸附包括静电吸引和离子交换两种作用机理.     

三种填料对模拟河水中氮磷吸附性能对比

以沸石、陶粒和火山岩3种填料为研究对象,研究了其对模拟河水中NH4+-N和PO43--P的吸附性能与吸附类型.结果表明:3种填料对NH4+-N和PO43--P的吸附在4h内基本达到平衡,且对NH4+-N和PO43 --P的吸附最均随着进水浓度和温度的提高而增大.沸石对NH4+-N的吸附效果最好,理论饱和吸附量为29 7...     

木屑生物炭对填料土的氮磷吸附及雨水持留改良影响

现阶段生物滞留系统的填料土存在氮磷营养盐净化效果不稳定、雨水持留能力下降等问题.为评估木屑生物炭作为生物滞留系统填料土添加剂的改良效果,选用对照填料土和施用了木屑生物炭的改良填料土进行对比研究,通过理化性质测试、等温吸附实验、土柱实验和土水特征曲线测定,研究木屑生物炭对填料土的改良影响与优化机制.结果表明,木屑生物炭孔隙率大、比表面积大、饱和含水率高和CEC高,可优化填料土的结构,提升填料土的离子交换能力;木屑生物炭对填料土的氮磷吸附改良效果突出,对NH4+-N的最大吸附量提高了 2.80倍,去除率由31.30％提高至64.10％,对PO43--P的最大吸附量提高了 1.28倍,去除率由61.90％提高至90.00％;经木屑生物炭改良后,填料土的饱和含水率提高1.63倍,渗透系数提高2.43倍,在各含水率下的基质吸力明显增加.木屑生物炭的添加可优化生物滞留系统填料土的性能,加强对雨水径流中氮磷营养盐的吸附,提高系统的渗透性和雨水持留能力.     

垃圾防渗粘性土对多环芳烃菲(PHEs)的吸附作用研究

研究了持久性有机污染物多环芳烃菲(PHEs)在垃圾防渗粘性土中的吸附机理规律及其吸附模型,探讨了pH值及土样颗粒等影响因素对吸附效果的作用机制,提出了垃圾填埋场防渗粘性土的优化设计。结果表明:菲在粘性土中的吸附过程包括4个阶段,达到吸附平衡的时间为9h;吸附等温线符合Freundlich模型,相关系数为0.98,属于非线性等温吸附;菲的水-土分配系数Kd为0.01,有机碳和水之间的分配系数为14.29;当pH值7.42时,土样对菲的吸附量随pH值的增大而迅速增大;pH值7.42的酸性环境中,对菲的吸附量也变大,但是随着酸性的加强,当pH值6.74之后,吸附能力不再有明显变化;菲的最大吸附量与土体的粘粒含量、比表面积呈正比,由大到小顺序为粘性土粉质粘土细砂。     

饱和黏土中甲苯吸附性能及迁移规律的研究

研究了饱和土壤中甲苯的吸附性能和迁移规律。等温吸附实验结果表明:线性吸附甲苯的吸附过程呈线性规律,黏粒含量和p H值是影响吸附的重要因素。在土柱实验中,借用反函数变换思路,利用实际渗流速度确定非保守性物质在介质中纵向弥散系数和阻滞系数的方法,测定了甲苯在饱和黏土中的弥散系数(0.1864)和阻滞系数(1.8334),表明测试土样对甲苯具有显著截留和净化作用,由此确定的迁移模型可为甲苯污染的土壤和地下水的治理研究提供参考。     

有机质胶体对卡马西平在多孔介质中迁移影响模拟实验

有机质胶体与有机污染物的相互作用会影响污染物在多孔介质中迁移转化等环境行为.为研究有机质胶体对药物和个人护理品(PPCPs)在土壤环境中迁移的影响,本实验以卡马西平(CBZ)为目标污染物,用商用腐殖酸制备有机质胶体,分别选择石英砂、标准土和野外所取土样为研究介质,通过室内土柱模拟实验探究有机质胶体存在时污染物在多孔介质中的迁移行为.结果表明,描述一维溶质运移的两点化学非平衡模型能够较好模拟CBZ在各介质土中的运移过程,说明污染物运移过程中与介质间发生了化学非平衡吸附作用;石英砂柱中加入胶体后,对CBZ的吸附过程无明显影响,但在解吸时阻滞因子及滞留量变小,可见胶体与石英砂间作用微弱,解吸过程中胶体与污染物结合形成复合体后对污染物有增溶作用;胶体存在时,标准土和自然土对CBZ的吸附量和迁移阻滞强度均明显大于石英砂,其中有机质及黏土矿物的作用最为明显,有机质中的低能/高能吸附位点以及黏土矿物极性表面均能够固定污染物;由于有机质含量较高,自然土对CBZ在吸附-解吸过程中的阻滞截留强度大于标准土.针对本实验中CBZ的迁移情况,提出了疏水性有机污染物在含有机质胶体土壤中的迁移过程中各种作用的概念模型.     

施加生物炭对河流沿岸土吸附铜的影响机制

为探究生物炭施加对河流沿岸土吸附铜的影响机制,采集嘉陵江流域(川渝段)内苍溪(CX)、南部(NB)、嘉陵(JL)和合川(HC)沿岸土表层(S,0～20 cm)、亚表层(D,20～40 cm)共8种土样,分别将1%(质量比)生物炭(B)加入到8种土样中形成混合土样(CX_(SB)、NB_(SB)、JL_(SB)和HC_(SB); CX_(DB)、NB_(DB)、JL_(DB)和HC_(DB))。以原始土样作为对照,批处理法研究各供试土样在不同温度、pH和离子强度下的Cu~(2+)吸附和热力学特征,并分析Cu的吸附形态。结果显示:(1)各供试土样对Cu~(2+)的等温吸附都适用Langmuir模型描述,Cu~(2+)的最大吸附量q_m在62. 20～363. 64 mmol/kg之间,S层土样对Cu~(2+)的吸附量均呈现JL NB CXHC的趋势,而D层土样呈现JL CX NB HC的趋势。施加生物炭有助于增强D层土壤对Cu~(2+)的吸附。(2) 20～40℃范围内,各供试土样对Cu~(2+)的吸附量均随温度的升高而升高,表现为增温正效应。热力学参数结果表明各混合土样对Cu~(2+)的吸附是一个自发、吸热和熵增的过程。(3) pH的升高有利于各供试土样对Cu~(2+)的吸附。随着离子强度的增加,各混合土样(HC_S和HC_D除外)对Cu~(2+)的吸附量均呈现先增后降的趋势,0. 1 mol/L时最大。(4)土样中吸附的铜主要以碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态铜存在,生物炭的施加增加了土样中可交换态(HC除外)和有机结合态铜含量,而对碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态铜影响较小。供试土样对Cu~(2+)的q_m主要是由CEC和比表面积决定的。     

天然沸石对氨氮的动态去除过程研究

针对天然沸石去除氨氮的动态过程问题,通过动力学实验、等温吸附实验、共存阳离子实验和阳离子交换实验展开研究。结果显示:沸石对NH+4的吸附过程与准二级动力学模型拟合良好,但在反应初期更符合粒子内扩散模型;沸石对NH+4的吸附等温线符合Langmuir方程;共存阳离子与NH+4存在竞争吸附,其中Ca2+和K+的影响最大;阳离子交换是沸石吸附氨氮的主要方式,并且在反应初期存在不等量交换现象。