黄河水中沉积物与铜和铅交换吸附等温线的研究

运用界面分级离子/配位子交换原理和方法研究了黄河水中Cu2+,Pb2+与沉积物相互作用的等温线。这类等温线具有1个“拐点”2个“平台”。应用分级离子交换平衡理论导出的等温式,用作图法求出了2种金属离子与沉积物相互作用的平衡常数K₁和K₂。证明Cu2+,Pb2+在黄河水中与沉积物的交换吸附是分二级进行的。      

小清河水中沉积物与铅离子吸附等温线的研究

运用界面分极离子/配位子交换原理和方法研究了小清河水中沉积物对Pb^2 的交换吸附等温线以及赖氨酸对吸附作用的影响。研究结果得出等温线具有1个“拐点”2个“平台”。用分级离子交换等温式求出平衡常数k1和k2,当低浓度的氨基酸存在时,对铅与沉积物的交换吸附起促进作用。     

黄河水中悬浮粒子对镉离子的交换吸附等温线

研究了黄河水中悬浮粒子对 Cd²⁺ 的交换吸附等温线以及赖氨酸和门冬氨酸对吸附作用的影响．研究结果得到一类具有一个“拐点”、两个“平台”的新型河流等温线,用分级离子交换等温式求出平衡常数 K₁ 和 K₂ ．当低浓度的氨基酸存在时,对镉与悬浮粒子的交换吸附起促进作用．促进作用的程度与氨基酸的等电点有关,赖氨酸的促进作用较门冬氨酸大．     

重金属在松花江沉积物中的竞争吸附行为及pH的影响

研究了复合污染的重金属体系(多元体系)中松花江沉积物吸附Hg2+,Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的热力学和动力学特征,以及pH对重金属吸附量的影响. 结果表明:Langmuir吸附等温线可以很好地描述多元体系中沉积物吸附重金属的热力学过程,沉积物吸附5种重金属离子能力的顺序为Hg2+>Cu2+>Pb2+>>Zn2+> Cd2+. 在相同的条件下,与单一体系相比,多元体系中Pb2+,Zn2+和Cd2+吸附量减小的程度远远大于Hg2+和Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的吸附量分别减少了31.9%,32.1%和68.1%. 一级动力学方程和Langmuir动力学方程可以较好地描述沉积物吸附Hg2+,Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的动力学过程. 沉积物对5种重金属的吸附速率为Cd2+>Zn2+>Pb2+>Cu2+>Hg2+. 沉积物对Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的吸附能力随pH的降低而减小,pH的降低造成锰氧化物的溶解,可能在一定程度上影响沉积物对重金属的吸附能力.      

碱改性ZSM-5沸石分子筛吸附去除水中Pb~(2+)的研究

采用Na OH溶液对市售ZSM-5沸石分子筛进行改性,研究发现,碱改性分子筛吸附去除水中Pb2+的性能得到提高,经0.50 molL Na OH改性效果最好。对改性前后分子筛的吸附动力学及等温线开展研究,结果表明,改性前后分子筛吸附过程均符合假二阶动力学模型,吸附等温线均符合Langmuir吸附等温式,30℃下碱改性分子筛最大吸附容量为54.64 mgg,是未改性分子筛的1.60倍。对于初始浓度为20 mgL的Pb2+,当碱改性分子筛投加量大于1.0 gL时,吸附去除率大于98.5%。考察水中常见阳离子Cu2+、K+、Na+、Mg2+的干扰作用,各离子影响顺序为Cu2+Na+≈K+Mg2+。此外,采用红外光谱、BET和XRD手段对改性前后分子筛进行表征,发现分子筛孔径增大,硅铝比降低是改性分子筛吸附性能提高的主要原因。     

黄河水体沉积物对邻苯二甲酸二甲酯的吸附

为探讨黄河水体沉积物对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的吸附能力，用批量平衡法研究了沉积物与DMP的吸附作用。结果表明吸附等温线符合Freundlich方程，通过回归分析，分别得出20℃和15℃DMP在黄河水中的等温方程Cs=0．3488×Ceq0.7799和Cs=0．3354×Ceq0.7849。因指数项常数小于1，说明沉积物对DMP的吸附不随溶液中DMP的浓度成正比例增加。黄河水体沉积物对DMP有一定的净化能力。     

利用钢渣处理含铜废水的试验研究

钢渣因具有较大的比表面积和特殊的微孔结构而被用于去除废水中的Cu2+。讨论了钢渣去除Cu2+的以下影响因素:振荡时间,溶液的pH值,钢渣粒径和反应温度。研究结果表明,钢渣对Cu2+的吸附能够较好地符合Langmuir和Freundlich吸附等温线,线性相关系数分别为0.9934和0.9913;钢渣对Cu2+的去除主要是静电吸附、表面配合、阳离子交换三种作用,沉淀作用仅在溶液pH值高于6.8时占优势;用钢渣处理含Cu2+废水,Cu2+最优去除率可达99.14%。     

壳聚糖吸附酸性大红及Cu2+对吸附的增强作用

采用壳聚糖去除水中酸性大红,对壳聚糖吸附酸性大红的动力学、热力学以及溶液pH、盐浓度、外来Cu2+对吸附的影响进行了研究.准二级吸附动力模型、Langmuir、Freundlich及Dubinin-Radushkevich (D-R)方程分别用来对吸附动力学和等温线进行分析.结果表明,酸性大红在壳聚糖上的吸附是一个化学吸附控制的准二级动力学过程.Langmuir、Freundlich和D-R方程都能较好地描述吸附等温线.溶液pH和温度对吸附有较大影响,而氯化钠浓度对吸附的影响较小.对吸附热力函数的计算结果显示ΔH0<0,表明吸附是一个放热过程.由D-R方程计算的吸附自由能E为9.5~10.7 kJ.mol-1,表明吸附过程为离子交换化学吸附.Cu2+对吸附的影响结果显示Cu2+能显著提高壳聚糖对酸性大红的吸附容量,另外建立了Cu2+浓度与吸附量增加之间的数学模型.     

掺杂生物膜组分对黄河乌海段表层沉积物吸附Cd^2＋的影响研究

以生物膜主要组分水铁矿和腐殖酸作为掺杂吸附剂,分析了掺杂前后黄河乌海段表层沉积物对重金属Cd^2＋的吸附特性,探讨了吸附时间、Cd^2＋初始浓度和pH对沉积物吸附Cd^2＋的影响,对吸附动力学和吸附等温线进行了拟合并计算了分配系数。结果表明：腐殖酸和水铁矿掺杂比例的提高增强了沉积物对cd^2＋的吸附能力;掺杂生物膜主要组分对黄河乌海段水体Cd^2＋的吸附过程更符合Langmuir等温吸附曲线（R^2≥0．99,P≤0．02,n=7）;掺杂腐殖酸和水铁矿后沉积物对cd^2＋的分配系数分别为：6．2959和2．7110,二者均高于未掺杂沉积物对Cd^2＋的分配系数（0．8626）,说明掺杂腐殖酸的吸附效果优于掺杂水铁矿的吸附效果;另外,溶液pH对沉积物吸附Cd^2＋影响显著。     

雅鲁藏布江沉积物对氨氮的输移行为研究

选取雅鲁藏布江中下游5个典型断面,进行表层沉积物对氨氮的吸附动力学和吸附-解吸热力学研究。氨氮的吸附过程可分为快速吸附、缓慢吸附和平衡阶段,准二级动力学模型或颗粒内部扩散模型可描述其吸附动力学过程。沉积物对氨氮的解吸过程存在迟滞现象。氨氮的吸附热力学过程受初始浓度影响,较高氨氮浓度下(>5 mg/L)吸附等温线符合Langmuir(R~2≥0.97)和Freundlich模型(R~2≥0.91),解吸等温线符合Freundlich模型(R~2>0.93);较低浓度下(≤5 mg/L)吸附等温线符合Henry模型(R~2≥0.90)。得到的吸附-解吸临界质量浓度远大于上覆水中的氨氮质量浓度,表明雅鲁藏布江沉积物可能在今后一段时间内起到"源"的作用。     

水中污染物对阳离子交换膜分离去除Cu2+的影响

基于Donnan dialysis原理,在无外加电压作用下采用阳离子交换膜分离去除原水中的Cu2+,研究原水中可能出现的无机颗粒物,有机物质,EDTA酸、氨水、Fe3+、表面活性剂等对阳离子交换膜分离去除Cu2+效果的影响.研究表明:原水中添加二氧化硅、腐殖酸、EDTA酸、氨水、Fe3+、表面活性剂等物质,在长时间运行后均会对离子交换膜去除Cu2+有不同程度的影响;二氧化硅和非离子表面活性剂等污染物不会和膜及Cu2+发生物理化学反应,对膜去除Cu2+效果影响较小,相比空白样,Cu2+去除率下降约4%;氨水、阴离子表面活性剂等会导致Cu2+发生沉淀反应,腐殖酸会吸附Cu2+,使原水中游离态Cu2+浓度显著降低约50%;EDTA酸、氨水、阴离子表面活性剂等会与Cu2+形成络合物,对去除Cu2+有严重影响,相比空白样, Cu2+去除率分别下降约100%(EDTA酸)、78%(氨水)、56%(阴离子表面活性剂);阳离子表面活性剂存在时,其会大量占据膜内空间,Cu2+基本无去除;Fe3+在弱酸性或中性水中会水解生成氢氧化铁胶体,对去除Cu2+有一定影响,相比空白样, Cu2+去除率下降约12%.     

小浪底水库水沙调控期滨河湿地地下水与河水转化关系

以小浪底水库下游武陟湿地为研究区,综合运用数理统计、水文地球化学和同位素技术相结合的方法,研究了小浪底水库水沙调控期滨河湿地地下水与河水转化关系.结果表明,小浪底水库调水调沙期间下游水体阳离子以Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺为主,阴离子以HCO₃^-为主.调水调沙初期河水水化学类型为HCO₃-Na·Ca·Mg型,地下水水化学类型为HCO₃-Ca·Mg·Na型;调水调沙中期和末期河水均为HCO₃·SO₄-Na·Mg型,地下水均为HCO₃-Na·Mg型.水库水沙调控过程中,水体的水化学组分从受碳酸盐和硅酸盐矿物溶解的共同作用过渡到以碳酸盐岩溶解为主.随着调水调沙的进行,河水与近岸带地下水的氢氧同位素组成逐渐富集,表明河水来源于上游水库表层水和大气降水,地下水则受到河水与大气降水的共同补给.在上游来水与水文地质条件等因素影响下,滨河湿地地下水与河水之间的转化主要发生在近岸带（距离河岸0~100 m内）,表现为河水补给地下水,随着调水调沙的进行,河水对地下水的补给增强.     

CaO_2对控制河道底泥磷释放效果的研究

在实验室模拟条件下,投加CaO2对受污染河道底泥进行原位修复,并通过底泥磷形态的变化进行具体分析,结果表明:将CaO2散点注射到底泥表层的修复效果最好,时效性最持久。同时,分析水体的ORP、DO等指标,结合底泥的磷形态和Fe3+/Fe2+比值的变化,说明CaO2的缓慢释氧可持续为微生物新陈代谢提供氧气,可作为微生物激活剂用来修复受污染的河道底泥。     

苏南典型河段磷的分布及释放特性研究

通过测定常州典型河段河水和底泥中的磷含量,同时分析了磷在不同底泥颗粒中含量分布的变化,阐述了河流中磷的分布和转移趋势。结果表明:河水中的磷含量通常低于底泥间隙水中的磷含量,但当河流发生富营养化后,底泥中的磷大量向上层水体释放,使得河水中的磷含量不断增加。底泥有效磷与总磷含量之间没有明显相关性,而与底泥间隙水的磷含量之间存在着交换平衡。底泥颗粒以2μm~50μm的粒级为主,即以细砂和粉砂质有机-无机聚合体矿物颗粒为主。磷在底泥颗粒中的含量随着底泥粒径的增大而减少,且粒径越大的颗粒对磷的吸附能力越弱,其中的磷向外释放的可能性越大。     

皂河-渭河交汇区三氮的行为特征分析

关注特定地质地貌控制下河流交互带氮素空间分布特征及污染状况,有助于全面了解河流水环境特征及污染成因。以皂河与渭河交汇处为研究区,分别沿河流方向、垂向、横向设置采样点,研究了交互区地表水、地下水和沉积物中三氮分布变化特征及其与生物地球化学的关系。结果表明:1）沿河流流向,皂河NO₃--N的浓度低于渭河,两河交汇之后NO₃--N浓度逐渐增大与渭河浓度水平一致,而地下水中其浓度逐渐减小。地表水和地下水中NO₂--N和NH₄+-N均有沿河流流向浓度逐渐减小的趋势。横向剖面上,NO₃--N分布明显受河流地下水补给方式影响。2）从空间上看,NO₃--N随着深度增大,表现出先增大后减小的分布规律。而NH₄+-N随着深度增大先降低然后又有增加趋势。3）水体中pH与NO₃--N极显著正相关,DO与NH₄+-N显著负相关。沉积物中TOC与NO₂--N表现出显著负相关。三氮之间NO₂--N与NH₄+-N表现出极显著正相关。     

Sorption and cosorption of the nonionic herbicide mefenacet and heavy metals on soil and its components

Sorption and cosorption of the nonionic herbicide mefenacet and two typical metals (copper and silver) on black soil and its components (kaolinite and humic acid) were investigated. It was found that because of their different valences and properties, Cu²⁺and Ag⁺ presented different effects on the sorption of mefenacet. Due to the competition of Cu²⁺, along with the shells of dense water formed by its surface complexation, for sorption surface area with mefenacet, the addition of Cu²⁺ decreased the sorption amount of mefenacet on soil and its components, especially on humic acid. However, the addition of Ag⁺ significantly enhanced the sorption of mefenacet, which was attributed to the softness of the cation that weakened the hydrophilicity of the local region around Ag⁺-complexed functionalities, and thus mitigated the competitive sorption of water. In addition, the sorption of mefenacet on soil with or without the two metals was generally decreased with increasing pH, which was caused by the hydrolysis of carbonyl and carboxyl groups on the surface of the sorbents, π-π interaction between mefenacet and the soil organic matter, and so on. On the other hand, the presence of mefenacet seemed to have little effect on the sorption of Cu²⁺ and Ag⁺, indicating that Cu²⁺ and Ag⁺ might be sorbed strongly on the tested sorbents and the mefenacet added was too low in concentration to affect the sorption of the metals.     

潏河冬季潜流带水交换对沉积物间隙水水质的影响

潜流带作为河流地表水-地下水系统相互作用的交汇区域带,是影响河水、间隙水与地下水水质的主要驱动力之一,对河流生态系统中的水文循环、污染物迁移转化等过程具有重要的意义.本研究采用基于一维热扩散对流方程的温度梯度法,于2016年12月对潏河研究河段21个测试点位进行了沉积物的野外原位垂向温度同步测试,并对其与沉积物间隙水中阴阳离子含量之间的关系进行了分析.结果表明:21个测试点位的潜流带水交换方式均为上升流,水交换量值变化范围较大,左右两岸水交换量值均大于河道中心水交换量值,影响其变化的主要因素是河床地形和沉积物粒径大小;Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)、HCO_3~-和SO_4~(2-)在沉积物间隙水中的平均含量更接近于其在地下水中的平均含量,而K~+、NH_4~+和Cl~-在沉积物间隙水中的平均含量与其在地下水中的平均含量具有显著差异性;此外,沉积物间隙水中主要阴阳离子含量在河流横断面具有明显的横向空间变化特征,与河道中心相比,河道左右两岸沉积物间隙水中Ca~(2+)、Mg~(2+)和SO_4~(2-)含量均较高,而NH_4~+和Cl~-含量较低;采用Pearson相关分析和线性拟合方法发现,潜流带水交换量与沉积物间隙水中Ca~(2+)、Mg~(2+)和SO_4~(2-)含量呈正相关关系,与K~+、NH_4~+、Cl~-含量呈负相关关系,而与Na~+、HCO_3~-含量的相关性未通过检验,说明其不存在显著相关性.