pH、钙和磷对砷在水稻土中溶解度的影响及表面络合机制解析

为深入理解稻田土壤砷(As)的环境行为,以及不同环境因素对土壤溶液中As有效性的影响机制,通过吸附实验结合天然有机质-电荷分配(NOM-CD)模型分析了pH、 Ca²⁺和PO₄^3-对As在湖南株洲稻田土壤中溶解度和化学形态分布的影响,并揭示其影响机制.结果表明,土壤总As溶解度在pH 6.0左右最低,主要受Ca²⁺、 PO₄^3-、 As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的静电作用及位点竞争作用控制;土壤溶液中Ca²⁺浓度的增加会促进As的吸附,降低土壤溶液中As的浓度,尤其在碱性条件下由于Ca²⁺的吸附增加了土壤氧化物表面正电荷,因而土壤溶液中As(Ⅴ)浓度随Ca²⁺浓度的升高明显降低;pH低于5.5时,添加PO₄^3-抑制了土壤As(Ⅴ)的还原,但pH高于5.5后,添加PO₄^3-促进了土壤As(Ⅴ)的还原,并由于PO     

次氯酸钠耦合过氧化氢法降解氨基三亚甲基膦酸研究

针对工业废水中典型有机磷污染物氨基三亚甲基膦酸(NTMP)难降解问题,采用次氯酸钠(NaClO)、过氧化氢(H₂O₂)、NaClO耦合H₂O₂法对NTMP氧化降解为正磷酸盐(PO₄^3-)的效果进行比较.结果发现,NaClO耦合H₂O₂法可以显著提高NTMP氧化为PO₄^3-的效率.考察了NaClO投加量、H₂O₂投加量、初始溶液pH、反应温度、共存无机阴离子(SO₄^2-、NO₃^-、HCO₃^-)和共存有机物腐殖酸(HA)对反应体系氧化NTMP为PO₄^3-效率的影响.结果表明,当NaClO和H₂O₂投加量分别为10 ...     

铀尾矿中不同形态铀释放的影响因素及其相关性

采用正交试验、连续提取法及主成分分析,研究了液固比、浸出时间、酸雨pH值、PO₄^3-、CO₃^2-、Ca²⁺和腐殖酸浓度对铀尾矿库内铀尾矿中不同形态铀释放的影响.结果表明：影响易迁移态铀释放的因素,按重要程度排序为：Ca²⁺>酸雨pH值>CO₃^2->腐殖酸>浸出时间>PO₄^3->液固比,前4个因素是主要影响因素,且CO₃^2-与酸雨pH值的相关性最强.影响潜在迁移态铀释放的因素,按重要程度排序为：Ca²⁺>液固比>浸出时间>CO₃^2->腐殖酸>酸雨pH值>PO₄^3-,前4个因素是主要影响因素,且PO₄^3-与酸雨pH值的相关性最强.影响稳定态铀释放的因素,按重要程度排序为：PO₄^3->腐殖酸>CO₃^2->酸雨pH值>液固比>Ca²⁺>浸出时间,前4个因素是主要影响因素,且PO₄^3-与CO₃^2-的相关性最强.     

新型水泥基材料富镁C3A对氮磷的共去除

将镁掺杂进水泥基材料铝酸三钙（C₃A）制得新型富镁铝酸三钙（Mg@C₃A）应用于水体氨氮（NH₄⁺-N）和磷（PO₄^3-）的共去除.通过批量实验,考察了Mg@C₃A投加量、氮磷浓度、溶液pH值、温度等因素对NH₄⁺-N、PO₄^3-共去除的影响,并阐述了共去除机制.结果表明：Mg@C₃A是由Mg掺杂C₃A同构体和表面MgO组成,其中Mg的引入未改变C₃A晶体结构和基本形貌.Mg@C₃A材料对NH₄⁺和PO₄^3-具有良好的共去除效果.当Mg@C₃A的投加量为3g/L,NH₄⁺和PO₄^3-的最大去除量分别为38.4,78.9mg/g;温度升高有利于Mg@C₃A对NH₄⁺和PO₄^3-的共去除,而高pH值可促进NH₄⁺的去除.Mg@C₃A材料对NH₄⁺的去除主要是OH^-的中和作用和鸟粪石的沉淀作用主导,PO₄^3-主要是与Mg²⁺或Al³⁺结合形成鸟粪石或磷酸铝被去除.     

不同环境条件下水铁矿和针铁矿纳米颗粒稳定性

纳米颗粒的团聚和分散是控制许多重要环境过程的关键因素.本研究通过测定水铁矿纳米颗粒(FHNPs)和针铁矿纳米颗粒(GTNPs)的粒径和Zeta电位,计算DLVO相互作用能,探究了不同pH、离子和有机质条件下两种纳米颗粒的稳定性.结果表明Na⁺和Ca²⁺通过离子强度的作用促进FHNPs和GTNPs团聚;低浓度PO₄^3-(2mmol·L^-1)、HA和FA(2 mg·L^-1和10 mg·L^-1)吸附在铁矿物纳米颗粒上,改变其表面电荷,提高FHNPs和GTNPs在中高pH条件下的稳定性.高浓度的PO₄^3-(10mmol·L^-1)虽然也可改变铁矿物纳米颗粒的电性,但由于离子强度的作用,对GTNPs的稳定性贡献不大.FHNPs或GTNPs的Zeta电位接近于0时,其相互作用的一级势垒和次级势阱常常同时不存在,两种纳米颗粒主要以不可逆的方式在一级势阱中团聚;当一级势垒和次级势阱同时存...     

改性镁铝水滑石对印染废水中锑的去除研究

锑(Sb)是印染废水中的特征污染物,常规处理工艺难以实现印染废水Sb(Ⅴ)的稳定达标排放,出水Sb(Ⅴ)浓度超标的问题亟待解决.本文选用十二烷基硫酸钠改性的镁铝水滑石(DS₄-LDH)为吸附剂,对印染废水中的Sb(Ⅴ)进行深度去除研究,系统考察不同条件下印染废水中Sb(Ⅴ)的去除效果.研究结果显示,0.05 g·L^-1投加量的DS4-LDH可使Sb(Ⅴ)浓度为500μg·L^-1的模拟印染废水的出水Sb(Ⅴ)浓度小于50μg·L^-1,满足相应排放标准.DS₄-LDH对印染废水中Sb(Ⅴ)的去除效果受到废水pH值、染料分子、共存离子等因素的影响.在酸性条件下,DS₄-LDH对Sb(Ⅴ)有更好的去除效果.染料种类对Sb(Ⅴ)的去除也有影响,酸性橙-7的影响较大.共存的磷酸根离子对Sb(Ⅴ)的吸附影响比较大.在对实际印染废水的处理中,调节池、气浮池和二沉池出水经DS₄-LDH深度吸附处理后能实现Sb(Ⅴ)的稳定达标.本文的研究成果为印染废水高...     

La2O3纳米颗粒对水溶液中As(Ⅲ)的吸附

以十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)为表面活性剂,采用共沉淀法制得La₂O₃纳米颗粒。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和比表面积分析仪(BET)对La₂O₃纳米颗粒进行分析。采用批实验考察了溶液pH、典型阴离子和离子强度等因素对La₂O₃纳米颗粒吸附溶液中As(Ⅲ)的影响,并对吸附动力学、吸附等温模型及吸附机理进行研究。结果表明:添加质量分数为0. 2%的CTMAB时制得的La₂O₃对As(Ⅲ)的吸附效果最好。当溶液pH为5～9时,As(Ⅲ)去除率较高,可达85. 36%。溶液中共存的SO₄^2-和CO₃^2-对As(Ⅲ)的吸附影响较小,而SiO₃^2-和PO₄^3-增加到10 mmol/L时,As(Ⅲ)去除率从85. 36%分别...     

硫自养生物反应器对水中锑酸盐的去除效能和反应机理

为了探究硫自养生物过程对水中锑酸盐的去除效能,建立升流式硫自养固定床生物反应器,考察水力停留时间（HRT）对Sb（Ⅴ）和总Sb去除性能的影响,监测分析出水pH值、碱度消耗量变化规律和含硫副产物的产生趋势,利用扫描电镜和拉曼光谱分析表征推测反应机理.结果表明：（1）当进水锑酸盐Sb（Ⅴ）浓度为（1028.07±43.39）μg·L^-1,HRT为8 h时,经过10～15 d的适应期,反应器对Sb（Ⅴ）去除率可达到94.37%±0.57%,总Sb去除率为47.03%±1.54%,当HRT由8 h缩短为6 h时,反应器对Sb（Ⅴ）去除率可达到90.60%±1.09%,总Sb去除率为12.79%±1.65%.（2）反应器出水硫酸盐超过理论值,表明有硫歧化反应发生,当HRT由8 h缩短为6 h时,碱度消耗量下降至（66.83±6.31）mg·L^-1,对应pH值降低至7.29±0.09;出水SO₄^2-浓度出现大幅下降,SO₄^2-增量由（80.02±1.62）mg·L     

生物质粒径对负载MgO生物炭吸附水体中磷的影响

为研究生物质粒径对负载MgO芦苇生物炭(MBC)去除水体中磷的速率和能力的影响,以0～0.5、1～2和6～8 mm这3种不同粒径的芦苇颗粒为原料、MgCl₂为改性剂制备MBC,用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等对MBC表征,开展MBC吸附溶液中磷酸盐(PO₄^3--P)动力学和等温线实验以及实验数据模型拟合.结果表明,MBC对溶液中PO₄^3--P的吸附速率随生物质粒径增大而增大,0～0.5、1～2和6～8 mm芦苇颗粒制备的MBC对PO₄^3--P的吸附量在2 h内分别达到平衡吸附量的15.4%、25.8%和80.8%,而生物质粒径对MBC的PO₄^3--P最大吸附量(249.0～254.7mg·g^-1)无明显影响.6～8 mm芦苇颗粒制备的MBC保留了较完整的芦苇细胞壁结构,且含有丰富的微孔和中孔,形成多层次、规则的、连通...     

污泥中磷和氮的厌氧溶出及其改性赤泥晶种结晶法回收工艺

为从污泥中回收磷和氮,研究了污泥中磷和氮的厌氧消化溶出及改性赤泥晶种诱导磷酸铵镁结晶法回收磷和氮的工艺。考察了污泥混合液中pH、温度和厌氧时间对厌氧消化溶出正磷酸盐(PO₄^3--P)和氨氮(NH₄⁺-N)的影响,结果显示：当温度为50 ℃,厌氧时间为5~7 d,不改变污泥混合液的pH,污泥厌氧消化可溶出的PO₄^3--P为200.0 mg/L左右,NH₄⁺-N为245.0 mg/L左右,N与P摩尔比为2.5:1。采用改性赤泥作为晶种诱导磷酸铵镁结晶的方法,对厌氧消化上清液中的PO₄^3--P和NH₄⁺-N进行固定化回收,考察了改性赤泥投加量、反应时间、搅拌速度和沉淀时间对厌氧消化过程中磷和氮回收效果的影响。结果表明,在改性赤泥投加量为10 g/L、反应时间为90 min、搅拌速度为200 r/min的条件下,PO₄^3--P的回收率为98.8%,NH₄⁺-N的回收率为39.9%。用扫描电子显微镜-能谱分析和X-射线衍射对固定化磷回收产物进行的表征显示,改性赤泥表面生成了磷酸铵镁。     

畜禽粪便沼液絮凝预处理及MAP法磷回收技术

分别选用无机絮凝剂聚合氯化铝(PAC)、硫酸铁〔Fe₂(SO₄)₃〕,有机絮凝剂非离子聚丙烯酰胺（PAM）、阴离子聚丙烯酰胺（APAM）、阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）对畜禽粪便沼液进行预处理,考察各物质投加量对悬浮物（SS）的去除效果。结果表明,CPAM对SS的去除效果最好,当沼液中的SS浓度为13 500 mg/L时,投加1.02 g/L（210 mL）的CPAM絮凝后,沼液中的SS浓度降为148 mg/L,SS去除率达98.9%。对絮凝后的水样(PO₄^3--P浓度为35 mg/L左右)进行磷酸铵镁（MAP）结晶处理,结果发现,当Mg与P摩尔比为1:1时,pH为9.5时PO₄^3--P去除率最高;而当Mg与P摩尔比为1.5~2:1时,pH为10.0时PO₄^3--P去除率最高。扫描电镜（SEM）和X-射线衍射(XRD)分析表明,结晶产物为MAP。     

纳米CuO在水体环境中的转化行为及其对大型溞的毒性效应

为探究纳米CuO颗粒(CuO NP)在水体中的环境暴露风险,考察了腐殖酸(SRHA)和酸根离子对CuO NP转化行为的影响,探讨了CuO NP在不同条件下转化对大型溞的毒性效应差异.结果表明,与单独水体中CuO NP的转化行为相比,H₂PO^-₄显著促进了CuO NP释放Cu²⁺,Cl^-、NO^-₃、SO₄^2-对CuO NP的转化行为没有显著影响,而CO₃^2-、HCO^-₃、PO₄^3-、HPO₄^2-抑制了CuO NP中Cu²⁺的释放;SRHA显著促进了CuO NP释放Cu²⁺,但HCO^-₃、PO₄^3-     

大肠杆菌与水体中U(Ⅵ)的作用行为和产物研究

通过批次吸附实验及介观和谱学等表征方法,研究了大肠杆菌(E.coli)粉末对水体中U(Ⅵ)的富集行为和吸附模型,并对其作用产物进行了详细分析.结果表明:大肠杆菌对初始浓度为50mg/L U(Ⅵ)溶液(pH＝5)的吸附容量可达到276.89mg/g.Langmuir等温模型和准二级动力学方程能较好的描述其吸附过程. FTIR、SEM-EDS、XRD分析结果表明:在与水体中U(VI)作用后,大肠杆菌表面检测出UO₂²⁺的红外特征峰(876.16cm^-1)和U的能谱吸收峰(结合能=2.4~4.4keV).UO₂²⁺主要与菌体表面的烷基、氨基、羧基、分子间氢键发生作用,重点与PO₂-、P(OH)₂、PO₄^3-以及PO₃^-等含P基团进行络合配位,最终产物以CaU(PO₄)₂、Ca(UO₂)₂(PO₄)₂·xH₂O、NaUO₂(PO₃)₃等铀的磷酸盐形式存在.     

载镧天然沸石对水体中F-的去除性能研究

文章将La³⁺经浸渍、超声、煅烧等流程负载到天然沸石表面,得到对 F^-吸附性能较好的载镧天然沸石。采用扫描电子显微镜、X 射线衍射仪和红外光谱仪对载镧天然沸石进行了表征。结果表明：改性后天然沸石表层结构更有利于对 F^-的吸附;La³⁺的成功负载导致天然沸石表面出现羟基基团,利于对 F^-的吸附。研究了 pH、温度、共存阴离子、吸附接触时间、吸附剂用量以及吸附质初始浓度对载镧天然沸石吸附效果的影响。结果表明：pH=6 为载镧天然沸石最优吸附点,升高温度有利于提高载镧天然沸石的吸附能力;阴离子对吸附效果的影响依次为 PO₄^3->SO₄^2->HCO₃^->Cl^->NO₃^-;载镧天然沸石对 F^-的吸附动力学数据遵循拟二级动力学方程,Langmuir ...     

沸石负载纳米零价铁去除水中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的研究

锑矿开采和含锑化合物的应用在一定程度上会造成环境锑污染的加重,对人体健康和生态系统带来风险,为缓解这一现象,采用液相还原负载的方式制备沸石负载纳米零价铁(Z-ZVI)复合材料,探究其对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的去除效果;采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对反应前后复合材料进行表征,并探究不同材料配比、溶液初始pH及无机阴离子对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)吸附效率的影响.结果表明：(1)沸石负载后的纳米零价铁(Z-ZVI)具有较高的比表面积(54.54 m²/g)和反应活性,能够有效吸附、还原高价锑.(2)在pH=7、1.0 g/L Z-ZVI的条件下,反应4 h对20 mg/L Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附率分别达到88%和62%,吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型.(3)Sb(Ⅲ)的去除率受pH变化的影响不大,但Sb(Ⅴ)的去除率随初始pH的升高而下降,溶液反应终点pH相比初始pH均有所上升.(4)XRD和XPS表征发现,Sb的去除过程中同时存在吸附和还原作用,Fe⁰氧化过程中...     

太湖蓝藻对Sb(Ⅴ)的生物吸附作用

利用富营养化湖泊的藻类——太湖蓝藻,对Sb(Ⅴ)的生物吸附特征进行了研究. 结果表明:藻类经0.1 mol/L盐酸处理后,对Sb(Ⅴ)的生物吸附效率大大提高. 原藻和经盐酸处理的蓝藻在1 h左右对Sb(Ⅴ)的吸附量达到平衡;Sb(Ⅴ)在原藻和经盐酸处理的蓝藻表面的吸附能力均随着pH升高逐渐减弱;原藻与经盐酸处理的蓝藻对Sb(Ⅴ)的吸附等温线符合Freundlich方程;不同离子强度的Cl-、NO₃-、SO₄2-、PO₄3-对Sb(Ⅴ)在原藻表面的吸附影响较弱,而对Sb(Ⅴ)在经盐酸处理的蓝藻表面的吸附影响显著.      

纳米零价铁硫化改性对印染废水中锑的强化去除机制研究

针对目前印染废水中特征污染物锑难以达标的问题,采用纳米零价铁(nZVI)并对其进行硫化改性(S-nZVI),研究了nZVI在硫化改性前后的除锑性能变化及吸附机理.表征分析显示,硫化改性后形成的FeS_x会使材料形成不规则的、具有复杂形态的FeS_x及FeO_x表面,增大了材料的比表面积;其次,FeS_x可以提高电子的转移效率,促进氧化还原反应的发生,使得少部分Sb(V)被还原为更容易沉淀的Sb(OH)₃或FeSbO₃;同时由于硫元素的存在,形成的无定型态铁氧化物更为稳定,不易向结晶态转变,而无定型态铁氧化物对Sb(V)的吸附效果要远高于结晶态铁氧化物;此外,锑也可以与硫元素结合形成稳定的锑硫化合物而从废水中去除.实验结果表明,投加量为60 mg·L^-1的S-nZVI能够使初始浓度为200μg·L^-1 Sb(V)的模拟印染废水和实际印染废水中总锑浓度处理至排放标准(<50μg·L^-1),体现出S...     

锰矿区受污染水体中SO42-和金属离子的同步去除

锰矿区地表水中含有大量SO₄^2-和金属离子,对矿区及周边地区的饮用水安全造成隐患。该研究基于钙矾石沉淀原理采用“两步法”去除高浓度SO₄^2-,并同步降低金属离子浓度及溶液浊度。采用电感耦合等离子体原子发射光谱和离子色谱测定金属离子浓度和SO₄^2-浓度,并考察了pH、NaAlO₂和Ca(OH)₂投加量、温度、反应时间等的影响。结果表明：20 ℃条件下,在pH值7.5～12.5范围内,pH值为 12.14 时 SO₄^2-的去除率最高,60 min 可达 55.4%,此时 NaAlO₂投加量为 3.5 mmol/L,Ca(OH)₂投加量为 7.1 mmol/L。当[AlO₂^-]<4.0mmol/L 时,SO₄^2-剩余浓度随 NaAlO     

固废填埋场地土壤-地下水的砷污染反应运移模拟与源强识别

污染场地土壤-地下水系统中污染组分源强的精准识别是实现地下水污染高效治理与有效防控的根本前提.针对某固废填埋场地1号、3号地块地下水As(Ⅲ)浓度出现高值异常,采用统计相关分析方法分析了地下水中As(Ⅲ)与其他检出特征组分的相关关系,确定了As(Ⅲ)与PO₄^3-之间的竞争吸附反应是地下水中As(Ⅲ)污染的主要原因;随后采用表面络合模型(SCM)模拟竞争吸附反应,并建立了基于TOUGHREACT的场地土壤-地下水系统As(Ⅲ)污染组分反应运移模型;最后利用粒子群优化(PSO)算法构建了污染地块As(Ⅲ)污染的源强识别的模拟优化模型.结果显示:(1)固废中存在的磷酸盐能解释污染地块土壤不同深度As(Ⅲ)含量较背景值偏高的现象;(2)构建的土壤-地下水系统As(Ⅲ)运移模型可较好地模拟As(Ⅲ)与PO₄^3-竞争吸附反应;(3)优化识别出1号和3号地块的As(Ⅲ)污染源强分别为187.25μg·L^-1和192.49μg·L^-1.研究表明,基于PSO算法的模拟优化模...     

Co(Ⅱ)活化过一硫酸盐降解氨基三亚甲基膦酸的性能及反应机制

Co(Ⅱ)活化过一硫酸盐(PMS)能有效降解有机膦酸,但氨基有机膦酸的降解机制并不明确.以氨基三亚甲基膦酸(NTMP)为例,采用电子顺磁共振波谱(EPR)、自由基捕获实验和化学探针实验等探究其在Co(Ⅱ)/PMS体系下的降解机制,并分析了NTMP可能的降解路径和影响其降解的因素.结果表明,Co(Ⅱ)/PMS体系20 min内NTMP已经被完全降解,反应60 min后,78.3%NTMP被氧化生成正磷酸盐(PO₄^3-).¹O₂、 HO·和SO^-₄·对Co(Ⅱ)/PMS体系氧化NTMP的贡献较小,Co(Ⅱ)-PMS络合物是NTMP降解的主要活性氧化物种.NTMP与Co(Ⅱ)-PMS络合物反应,使其C—N键和C—P键断裂生成多种含膦酸基团的中间产物,并最终被氧化为PO₄^3-.随着PMS投加量和Co(Ⅱ)投加量的增加,NTMP氧化过程中PO₄^3-的产生率显著增加.此外,HCO<...