老化前后聚苯乙烯微塑料对天然有机物的吸附

随着地表水环境中微塑料的不断检出,微塑料污染受到广泛关注.微塑料是一类比表面积较大的疏水性物质,具有一定的吸附作用,其势必对地表水中的天然有机物产生影响.此外,暴露于自然环境下的微塑料也会受到紫外辐射或氧化等过程的影响,从而改变其物理化学性质,影响其对天然有机物的作用.本文开展了聚苯乙烯微塑料(mPS)经紫外和过氧化氢老化前后吸附腐殖酸(HA)和富里酸(FA)的对比研究.结果表明,老化过程使微塑料的孔隙和表面粗糙度明显增加,比表面积有大幅提高,但结晶度减小,官能团没有明显变化.疏水性的mPS微塑料对HA的吸附效果好于FA,且老化微塑料对两种有机物的吸附能力皆高于老化前,微塑料的吸附能力与比表面积大小呈正相关关系.吸附试验数据皆较好地拟合了准二级动力学模型(R²>0.93)和Freundlich模型(R²>0.91),微塑料对HA和FA的吸附以多层不均匀的物理吸附为主,两者在微塑料上的吸附分别为自发的放热和吸热反应过程.试验微塑料对HA和FA的吸附能力皆随着pH的增加呈先降低后增加的趋势.两种有机物在超纯水和地表水介质中的解吸率具有...     

老化作用对微塑料吸附四环素的影响及其机制

微塑料（MPs）和抗生素同为新型污染物,微塑料可以在水环境中吸附抗生素并作为其载体而共同迁移,而微塑料会在环境中不断地老化,其吸附能力和吸附机制也会随之改变.以聚乙烯（PE）和聚苯乙烯（PS）为目标MPs,通过紫外法（UV-254）进行照射,对比老化前后微塑料颜色、表面形态和官能团等理化特性改变,以及其对四环素（TC）吸附的影响,探讨了相关影响机制.结果表明,准二级动力学模型能较好地模拟吸附过程,在24 h内达到吸附平衡,老化微塑料对TC的吸附量明显高于原始微塑料,且PS的吸附量高于PE.Langmuir和Freundlich等温吸附方程均能较好地描述吸附等温试验数据,TC在微塑料上的吸附是自发的和吸热的物理吸附过程,老化作用对微塑料吸附热力学特性无明显影响.随着pH值的增加,吸附量先增大后减小,老化前后的微塑料均在pH=5时达到最大吸附量.紫外老化增加了微塑料的比表面积,生成了—C＝O、—OH和O＝C＝O等含氧官能团,改变了微塑料的理化特性,从而改变了微塑料对TC的吸附机制：相比原始PE微塑料,老化PE除了疏水分配、范德华力和静电作用外,孔填充也是吸附的重要机制;原始PS微塑料的主要吸附机制为疏水分配、范德华力、π-π作用和静电作用,老化PS则增加了氢键和孔填充作用.     

富里酸在聚苯乙烯微塑料上的吸附行为

主要探究富里酸(FA)在聚苯乙烯(PS)和HBCD-PS复合物(HBCD-PS)微塑料上的吸附特性与作用机制.结果表明,PS对FA几乎没有吸附效果,然而HBCD的存在显著地促进了FA在HBCD-PS上的吸附行为.W-M颗粒内扩散和Boyd扩散模型证实了HBCD-PS对FA的吸附过程主要受颗粒内扩散控制.HBCD-PS对...     

光老化对不同粒径聚苯乙烯微塑料吸附Cu(Ⅱ)的影响

为评估老化作用和粒径等因素对微塑料（MPs）吸附重金属的影响,对紫外光老化作用下3种不同粒径聚苯乙烯（PS:1、50和100 μm）吸附Cu（Ⅱ）的行为进行了系统研究.结果表明,紫外光老化显著改变了PS的表面形貌和理化性质,1 μm粒径PS的老化程度最强.PS对Cu（Ⅱ）的吸附动力学符合伪二阶动力学模型,而Freundlich模型更好地拟合了PS对Cu（Ⅱ）的等温吸附实验数据,表明PS对Cu（Ⅱ）的吸附过程发生在其非均匀表面,吸附行为为多层吸附;Freundlich模型参数n值均小于1,表明PS对Cu（Ⅱ）的吸附行为为强度较高的物理吸附;不同粒径PS对Cu（Ⅱ）的理论最大吸附量依次为:1 μm> 50 μm> 100 μm,说明粒径是影响PS吸附污染物的重要因素,而老化作用增强了同一粒径PS对Cu（Ⅱ）的吸附能力.对不同环境条件下PS吸附Cu（Ⅱ）的研究结果表明,PS对Cu（Ⅱ）的吸附能力随环境pH升高而增强,而盐度升高则产生相反的效果,表面络合和电性吸附是PS吸附Cu（Ⅱ）的主要机制.研究可为全面了解环境中MPs对重金属的吸附行为提供重要科学依据.     

富里酸改性FeMnNi-LDH复合材料对水中砷镉的吸附性能与机制

水体中的As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)重金属离子具有潜在的毒性,且能通过食物链等方式转移富集进入人体,进而威胁人体健康.选用富里酸(FA)作为铁锰镍层状双氢氧化物(FeMnNi-LDH)的修饰物,采用共沉淀法制备出能够同时吸附As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)阴阳离子的稳定层状复合材料(FA@FeMnNi-LDH),主要提升了其对Cd(Ⅱ)的吸附容量.利用XRD、TEM、FT-IR和XPS等技术对其结构进行表征,并探讨其对水体中As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)的吸附去除能力和机制.结果表明,经筛选出的具有结构稳定和最大FA负载率、且达到最优吸附性能的复合材料有层状双氢氧化物的典型特征峰.复合材料对As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)的吸附动力学符合准二级动力学模型,等温吸附曲线符合Langmuir模型,25℃时最大吸附量分别为249.60 mg·g^-1和156.50 mg·g^-1.该复合材料在pH为2～7和4～7范围内,分别对As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)有较好的吸附效果.水中共存的常见阴离子对As(Ⅲ)的竞争吸附影响大小顺序为：PO₄^3->C...     

富里酸对针铁矿吸附Cr(Ⅵ)的影响机理

为研究复杂三元体系中FA(fulvic acid,富里酸)对针铁矿吸附Cr(Ⅵ)的影响,探究FA对重金属Cr(Ⅵ)在环境中迁移转化的作用机理,通过改变FA的添加顺序及添加量,系统研究了FA存在时Cr(Ⅵ)在针铁矿上的吸附行为.结果表明:不添加FA时,离子强度增大促进了针铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附;ρ(FA)为50 mg/L时,离子强度增加会抑制针铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附.pH为6.98、离子强度为1.0 mol/L时,针铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附量比不添加FA时高11.0%.pH为2.98时,添加FA后针铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附量最大,比不添加FA时高31.9%.无论是否添加FA,升温均有利于针铁矿对Cr(Ⅵ)吸附,其吸附机理可能是氢键、偶极间力等作用.FA的添加顺序对Cr(Ⅵ)吸附量的影响表现为后添加FA>先添加FA>同时添加FA>对照.研究显示,FA的存在能显著改变针铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附行为.      

紫外老化前后聚氯乙烯微塑料对氮元素的吸附研究

氮素是农业面源污染的主要污染源之一,而水环境中的微塑料和氮素间存在相互作用,从而会对环境造成影响甚至产生扩大农业面源污染的环境风险,为探究自然环境中微塑料与氮素的相互作用行为,本文进行了聚氯乙烯(PVC)微塑料紫外老化前后对氮素的模拟吸附实验。所得结论如下：PVC微塑料对氮素存在吸附作用,且紫外老化作用明显增强PVC微塑料对氮素的吸附能力,同时老化时间越长吸附能力越强。聚氯乙烯微塑料颗粒对氮素的吸附可用准二级动力学方程很好的拟合,且在24h左右时接近吸附饱和。此外,Langmuir和Freundlich吸附等温模型对该吸附过程均表现出较好的拟合度,表明微塑料对氮素的吸附过程包含多种方式,为单层物理吸附和多层化学吸附相结合的过程。     

典型雌激素在微塑料上的吸附特征及位点能量分布

微塑料(MPs)和雌激素是目前备受关注的新型污染物,MPs可作为环境中雌激素的载体而产生复合污染.为了解聚乙烯(PE)为代表的MPs对典型雌激素的吸附特性,采用批平衡吸附实验法,借助X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶红外光谱(FTIR)等研究不同体系下PE对6种典型雌激素的吸附行为和位点能量分布情况.结果表明,在不同初始浓度(100μg·L^-1和1000μg·L^-1),PE对目标雌激素的吸附过程更符合准二级动力学模型,初始浓度的增加会影响吸附平衡时间和雌激素吸附量占比.在单一体系(单一雌激素)和复合体系(6种雌激素共存)中,雌激素在PE上的吸附更符合Freundlich模型(R²>0.94).等温吸附实验结果及XPS和FTIR表征结果表明,吸附过程主要受范德华力和疏水分配作用影响;单一己烯雌酚(DES)体系中出现的C—O—C官能团和单一炔雌醇(17α-EE2)体系中出现的C—O—C及■官能团,表明化学键合作用对合成雌激素在MPs上的吸附有一定的影响,而对天然雌激素基本没有影响.与单一体系相比,复合体系中各雌激素的吸...     

微塑料老化对四环素吸附行为的影响

微塑料吸附有机污染物会加剧其对水环境的污染.该研究以四环素（TC）为目标污染物,通过过硫酸老化聚乳酸（PLA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚丙烯（PP）3种微塑料,研究其对TC的吸附行为的影响.结果表明:①过硫酸盐老化使3种微塑料表面出现大量褶皱、碎片和沟壑,比表面积增大及含氧官能团含量显著提高.②原始PET和PP吸附TC的动力学过程符合准一级动力学模型,而PLA以及老化PET和PP均符合准二级动力学模型,属于化学吸附;PLA和PET对TC的吸附符合Langmuir等温吸附模型,以单分子层吸附反应为主,而老化PP则更符合Freundlich等温吸附模型;拟合参数中,老化PLA与PET最大表观吸附量分别可达2.293和3.617 mg/g.③pH对微塑料的吸附能力有较大的影响,且pH为7时对老化PP影响最大,其对TC的吸附值为1.214 mg/g.研究显示,微塑料作为TC的有效载体,其老化会加重对水体的迁移毒性作用.      

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.     

老化前后轮胎磨损微粒与聚氯乙烯微粒对抗生素的吸附-解吸行为

近年来,微塑料(microplastics,MPs)作为一类新型污染物,广泛存在于水环境中而备受关注.与典型微塑料(PVC、PP、PE和PS)相比,轮胎磨损微粒(tire wear particles,TWP)在组成成分、添加剂种类和理化特性上存在显著差异.为深入比较TWP与典型MPs对有机污染物吸附-解吸行为的不同....     

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.      

老化作用对微塑料吸附镉的影响及其机制

新兴污染物微塑料被证实可吸附传统重金属污染物镉(Cd),而其在自然环境中不可避免地经历老化过程而发生改变,目前囊括多种材质的微塑料并涉及关键的老化作用对其吸附Cd影响的综合性和机制性的研究仍缺乏.选取PS、ABS、PP、PVC和PET等5种代表性的微塑料,通过紫外辐射法进行老化,全面对比了老化前后微塑料比表面积、结晶度...     

不同环境介质轮胎微塑料老化及小粒径微粒释放特征

为了探究轮胎微塑料在不同环境介质中的老化和小粒径微粒释放特征,于实验室条件下模拟了汽车和电动自行车两种不同的轮胎微塑料在干燥和水环境中的老化过程.结果表明,轮胎微塑料经过30 d的紫外光照后会发生一定程度的老化,具体表现为表面变得粗糙,出现裂纹和剥落等现象.通过傅里叶红外光谱得知,其表面羰基指数也有所上升.此外,轮胎微塑料在紫外光照和水力作用的影响下会释放大量的亚微米级小粒子,水环境中的汽车轮胎微塑料在光照条件下第30 d时每mL溶液中释放粒子数量达到了69 480万个,其中粒径小于1 μm的有69 460万个,是黑暗条件下的100倍左右.研究表明,水环境中的轮胎微塑料在光照条件下更易发生老化并释放更多的小粒子,且汽车轮胎微塑料较电动自行车轮胎微塑料释放的小粒子更多,具有潜在的生态环境风险.     

新制和老化微塑料对多溴联苯醚的吸附

以2,2′,4,4′-四溴联苯醚(BDE-47)为多溴联苯醚(PBDEs)代表化合物,研究了新制和紫外光照射老化的聚乙烯(PE)和聚苯乙烯(PS)微塑料对BDE-47的吸附动力学和等温吸附,分析了盐度和溶解性有机质等环境因素对其吸附的影响,采用扫描电镜、 X射线衍线和全反射红外光谱对新制和老化微塑料进行了表征,探讨了新制和老化微塑料对PBDEs的吸附机制.结果表明,新制与老化PE的主要吸附模式为表面吸附和外液膜扩散,新制与老化PS主要受表面吸附影响.Freudlich模型的拟合度最好,表明微塑料对于BDE-47的吸附均表现为多相多层的不均匀吸附过程.BDE-47在新制PE、老化PE、新制PS和老化PS上的平衡吸附量分别为3.72、 3.76、 6.04和3.46 ng·g^-1.老化PE与新制PE相比,其平衡吸附量没有变化;但老化PS与新制PS相比,平衡吸附量降低了42.38%.外液膜扩散的分配作用是影响PE吸附的主要机制.与新制PS相比,结晶度和表面含氧官能团的增加,导致老化PS平衡吸附量降低.盐度对BDE-47在新制和老化微塑料上的吸附影响不大,但溶解性有机质的...     

生活垃圾不同填埋阶段的富里酸对五氯苯酚的降解

采用紫外和红外光谱对不同填埋年限生活垃圾的富里酸(fulvic acid,FA)的结构组成和官能团变化进行分析,并对不同填埋阶段富里酸(FA)的电子转移能力和其对五氯苯酚(pentachlorophenol,PCP)的降解能力进行研究.结果表明,以S.oneidensis MR-1作电子供体,同时添加不同阶段填埋富里酸作电子穿梭体可以显著提高PCP的降解率,降解率能达到80%以上.不同填埋阶段富里酸对PCP的降解有不同的还原转化能力的原因是氧化还原性质存在差异.填埋富里酸具有PCP还原转化能力又归因于其具有电子转移能力,这些功能都利于促进PCP还原脱氯.而填埋富里酸电子转移特性主要源于其结构中含有的电子转移功能基团,其中羟基和羧基是填埋过程富里酸分子中重要的活性官能团,其含量高低将影响PCP还原脱氯效率.