有机物在固液界面的吸附方法研究

有机物在自然界水体中的迁移、转化主要借助吸附作用,在固液界面的吸附已经引起了研究者的广泛兴趣.研究有机物在固液界面的吸附对了解和控制水中有机物迁移和转化有重要作用.文章介绍了Polanyi位势理论、Gibbs热力学方法、Langmiur等温式、Frendulich等温式、非平衡吸附动力学模型、分形理论和定量结构-活性关系在吸附中的研究并探讨了今后的研究方向.     

飞灰和煤混合吸附剂从水溶液去除铬染料的研究

对不同比例的飞灰和煤的均匀混合物吸附去除水溶液中的Ω铬红 ME(一种普通的铬染料)进行了研究.注意到低浓度吸附物质、小颗粒吸附剂、低温及酸性介质有利于染料的去除.当飞灰和煤的此例为1:1,颗粒粒径为53μm、pH=2.0、30℃,吸附质浓度为10mg/1时,上述染料的去除率达到1005.分别采用 Lagergren 和 Mekay 等提出的模型进行动力学和传质研究,平衡数据与 Langmuir 吸附模型相吻合,表明吸附剂外表面形成了染料分子的单分子覆盖层.根据吸附质的溶解度和化学势解释了温度的影响.用固液界面的各种物理化学性质解释研究结果进行了尝试.     

汞(Ⅱ)-有机物-悬浮物体系的吸附行为和电泳特征的探讨

本文研究了Hg(Ⅱ)-HS—CH_2—COOH—OH—α-Al_2O_3悬浮体系的吸附行为和电泳特征.通过Gouy-Chapman和Healy模化处理,揭示了α-Al_2O_3微粒固-液界面双电层电荷密度和厚度的分布状况.以Healy模型拟合实验吸附曲线的结果,从热力学的角度,提出了吸附反应存在库仑吸附和化学吸附两种途径.计算结果与实验曲线拟合较好.运用ESCA技术,观察到固-液界面的成键效应.     

秸秆及磁性秸秆吸附剂对废水中亚甲基蓝的去除行为及机理

以水稻秸秆(RS)为对象,通过化学沉淀法负载Fe_3O_4以制备秸秆负铁(RS-Fe)复合材料.同时,采用MBET、SEM、FTIR、XRD、XPS、VSM技术对RS、RS-Fe进行表征,研究了秸秆及复合材料对溶液中亚甲基蓝(MB)的去除效果,考察了固液比、溶液初始pH值对亚甲基蓝吸附效果的影响,并结合吸附动力学、吸附等温线、仪器表征及官能团封闭实验探究其作用机理.结果表明,吸附剂投加量为4.0 g·L~(-1)较合适;pH在3.0～11.0内,RS对MB去除率均在90%以上,碱性条件下有利于亚甲基蓝的高效去除.RS和RS-Fe对亚甲基蓝的吸附符合拟二级动力学模型.RS对亚甲基蓝的去除符合Langmuir模型,而RS-Fe对亚甲基蓝的去除更适合用Freundlich模型描述.FTIR、XPS和官能团封闭实验分析表明,秸秆表面官能团能在亚甲基蓝吸附过程中发挥重要作用,其中,羧基和氨基更为重要.秸秆对亚甲基蓝的吸附机理包括静电作用、氢键和π-π作用.Fe_3O_4的引入减少了秸秆官能团数量,降低了对亚甲基蓝的吸附量,但能实现快速固液分离.因此,RS具有作为亚甲基蓝染料废水吸附剂的潜力.负铁RS有利于提升固液分离效果.     

吸附气泡分离法脱除废水中微量表面活性剂的数学模型

根据Ｒ．Ｌｅｍｌｉｃｈ提出的吸附气泡分离理论，运用集总参数模型，在连续稳态操作条件下研究了废水中微量表面活性剂ＣＴＡ－Ｂｒ的吸附气泡脱除方法，求得了实验条件下吸附塔中表面活性剂浓度的轴向分布函数及该过程的传质扩散参数。结论表明，在该脱除过程中，废水中表面活性剂的涡流扩散系数远比其分子扩散系数大。脱除过程速率主要受气。液界面液膜侧表面活性剂在膜内的分子扩散速率控制。     

制备条件对硅胶负载氧化锆吸附除氟的影响

应用浸渍法制备了硅胶负载氧化锆除氟吸附剂,研究了焙烧温度、硅胶粒度、浸渍时间、浸渍温度、浸渍液浓度、浸渍固液比和浸渍次数等制备参数对吸附剂吸附容量的影响.实验发现焙烧温度有较大影响,450℃焙烧有最大的吸附量,再升高温度吸附量迅速下降.浸渍可在2h内达到平衡.浸渍温度越高,浸渍液浓度越高,则吸附容量越大.采用较高浓度一次浸渍优于低浓度多次浸渍.硅胶粒度和浸渍固液比也影响吸附量,粒度越大吸附量越小,粒度小于0.25mm后吸附量趋于稳定.     

土壤环境微界面过程与污染控制

土壤环境微界面是土壤组分(矿物和有机质)、植物根系、微生物等微界面的集合体和动态变化的连续体.土壤胶体微界面可理解为土壤固/液界面的双电层结构.这些动态变化的异质微界面,按其表面结构特点可分为硅氧烷型表面、水合氧化物型表面和有机物表面.环境污染物在土壤胶体微界面的迁移转化是污染物在土壤固-液界面反应的动态平衡过程,包括吸附/解吸、沉淀/溶解、络合/螯合、氧化/还原等反应.植物根际是植物与土壤组分和微生物相互作用的活跃区域,根际微界面决定着污染物向植物根系的运输、植物吸收及转运,为污染物经土壤向食物链传递的主要通道.根际微生物在重金属离子的吸附和氧化、还原、转化,以及有机污染物的降解和转化中起重要作用.这些异质微界面相互关联、相互作用,在土壤环境中构成微界面的连续体,决定着污染物在土壤环境中的赋存形态、生物有效性和向其它环境介质(如水体和植物)的迁移,因而在土壤污染控制和污染土壤修复中具有特别重要的意义.土壤环境微界面过程的研究已成为环境科学的研究前沿,值得引起土壤环境科学工作者的重视,并进行系统而深入的研究.     

有机污染物界面行为调控技术及其应用

污染物的多介质/多界面行为影响其赋存状态、迁移转化及生物生态效应.阐明污染物界面行为及其调控技术原理,是准确认识污染物源汇机制、预测其生物有效性、发展污染控制新材料与新技术的重要基础.本文介绍了典型有机污染物的多介质界面行为及其微观机制,表面活性剂调控有机污染物固-液界面分配行为及生物有效性的基本原理,重点阐述了污染物界面行为调控技术在难降解有机废水吸附处理、土壤有机污染缓解与修复中的应用.     

多相催化技术的固液微界面调控原理及应用进展

多相催化氧化是一种很有前景的水深度处理技术,实际水环境中微量难降解有机污染物的去除通常受到水中共存物质如天然有机物（NOM）的影响.因此,在多相催化体系中,基于污染物与氧化媒介在催化剂表面的作用及转化过程调控催化剂的表面性质,对于复杂环境中污染物的高效靶向去除至关重要.本文主要综述了以过氧化氢、臭氧和光为媒介的多相催化氧化技术的固液微界面调控原理,以及基于固液微界面调控的水处理应用进展.重点阐述了催化剂表面性质对氧化媒介和目标污染物在表面分解和转化的影响,以及不同类型有机污染物在催化剂表面的作用原理.在此基础上,我们提出通过不同的手段极化催化剂表面,使表面电子分布不均匀,形成氧化位点和还原位点,使目标污染物失电子氧化同时活化表面吸附氧化媒介形成更多吸附态·OH,是促进复杂水环境中目标污染物高效去除的关键途径.     

铝氧化物-水界面化学及其在水处理中的应用

天然水体中,铝氧化物矿物表面上的吸附等各种反应在很大程度上影响着金属阳离子、无机阴离子和一些天然有机物的迁移转化和归趋.在水处理等工业领域中,铝氧化物由于其水合表面的吸附能力而被用做离子交换剂和催化剂载体.因此,对铝氧化物表面化学过程的研究具有重要意义.铝氧化物-水界面上的反应十分复杂,对各种无机、有机污染物的吸附结合能力取决于氧化物固相表面性质、溶液条件和吸附质的性质.从对铝氧化物表面荷电特性和吸附活性的认识出发,就各种铝氧化物的结构特征和表面反应活性及其在水处理技术中的应用进行了简要综述.     

Comparison of Pb and Cd adsorption to the surface coatings and surficial sediments collected in Xianghai Wetland

Surface coatings and surficial sediments were obtained in four natural waters in Xianghai Wetland in China to study the role of surface coatings and surficial sediments in controlling the transporting and cycling of heavy metals in aquatic environments. Pb and Cd adsorption to the surface coatings and surficial sediments were measured under controlled laboratory conditions(mineral salts solution with defined speciation, ionic strength 0.0.5 mol/L, 25℃ and pH 6.0 for surface coatings: and 0.00.5 mol/L CaCl2 solution, 25℃ and pH 6.0 for surficial sediments). The Langmuir adsorption isotherm was applied to estimate equilibrium coefficients of Pb and Cd adsorption to the surface coatings and surficial sediments, and the component analyses of surface coatings and surficial sediments were also carried out.Correlation analyses between the maximum adsorption of Pb and Cd (Гmax) and the components in the surface coatings and surficial sediments suggested that there was a statistically significant trend for Pb and Cd adsorption(Гmax) to the surface coatings to increase with increasing in contents of Fe and Mn oxides in the surface coatings and surficial sediments. And the metal adsorption abilities of surface coatings were much stronger than those of surficial sediments, highlighting that in the same water, i.e. at the same pH and initial metal concentrations, the metals(such as lead and cadmium) in supernatant were feasible to be adsorbed by surface coatings than surficial sediments. The more importance of surface coatings than surficial sediments for adsorbing and cycling of heavy metals in aquatic environments was evidenced.     

湖滨河口湿地中磷的输移转化机制及截留效应研究进展

湖滨河口湿地对湖泊的水质与生态健康有重要影响,但其对营养物质的截留效应亦备受争议.因此深入了解营养物质在湿地"水-底泥-植物"中的输移转化过程,明确导致湿地"源-汇"功能转换的主要驱动机制与关键影响因子具有重要意义.本文以磷(P)为对象,分析了水文过程的变异性对湖滨河口湿地的影响,综述了湿地截磷的植物机制、微生物机制及"上覆水-底泥"界面过程,比较了短期和长期机制的差异;识别了湿地截P的重要影响因素及其交互反馈过程,主要包括水文条件、底泥理化性质、离子含量、水生植物种类等;总结了目前已开展的野外监测、室内培养、吸附等温线、统计分析、机理模型等研究方法,提出未来需将湿地水文模型与生态模型相结合,用于识别和评估磷在湿地"水-底泥-植物"系统中的输移关键过程及截留效应.     

有机污染物在海泡石矿物的界面吸附与降解研究进展

海泡石是一种典型的纤维状富镁硅酸盐粘土矿,广泛地应用于土壤污染治理、空气净化和水体污染物吸附等领域,然而海泡石表面Si-OH反应活性尤其是与有机污染物的反应机制尚未有清楚的认识.本文综述了海泡石对水体环境中有机污染物的界面吸附与降解研究进展,首先介绍了海泡石对有机染料、有机农药、药物和个人护理品等有机污染物的界面吸附情...     

磷酸改性水生植物生物炭吸附微囊藻毒素-LR及其影响因素

将水生植物制成生物炭是水生植物资源化利用的新方式,本研究将两种水生植物苦草和狐尾藻在不同温度下热解制备生物炭并用磷酸进行改性,探究了生物炭对水中微囊藻毒素（以MC-LR为例）去除的影响,并研究了其对MC-LR的吸附动力学及影响因素.同时,采用扫描电镜、元素分析、比表面及孔径分析、FTIR和XPS对生物炭进行表征.结果表明,生物炭表面含有丰富的含氧官能团,更高热解温度制备的生物炭具有更丰富的孔隙,对MC-LR的去除率也更高.生物炭对MC-LR的吸附符合准一级动力学、准二级动力学和颗粒内扩散模型.离子强度对生物炭吸附的影响较小,而较高的pH、较大分子量的DOM会抑制吸附.磷酸改性能提高生物炭的吸附性能,并且减弱pH和DOM对生物炭吸附效果的影响.综上,利用水生植物制备的改性生物炭可用于吸附MC-LR,为控制水体中的微囊藻毒素污染提供了新的思路和理论依据.     

Advances in chemical technologies for water and wastewater treatment： preface

Chemical technologies have been applied for water and wastewater treatment since more than 150 year ago,and are still playing the leading role in this field. With the fast development of sciences and technologies especially in the last     

Algal-bloom control by allelopathy of aquatic macrophytes——A review

Algal-bloom control is an important issue for water environment protection as it induces several negative impacts on the lives of aquatic organisms, aquaculture, landscaping, and human health. The development of an environment-friendly, cost-effective, and convenient alternative for controlling algal bloom has gained much concern. Using the allelopathy of aquatic macrophytes as a novel and safe method for algal-bloom control is a promising alternative. This paper reviews the development and potential application about allelopathy of aquatic plants on algae, including the allelopathic research history, the potential research problems, the research methodology, and the reported aquatic macrophytes and their inhibitory allelochemicals. Potential modes of inhibition action of allelochemicals on algae, possible ways for application, and future development directions of research on algal-bloom control by aquatic macrophytes were also presented.     

水化普通硅酸盐水泥吸附水中氟化物的动力学与热力学解析

以水化普通硅酸盐水泥颗粒为除氟吸附剂,对其吸附水中氟化物的动力学和热力学过程进行了解析.结果表明:水化普通硅酸盐水泥对氟化物的吸附平衡时间为192 h,20℃时其吸附容量为14.63 mg/g,4℃时为13.14 mg/g.吸附速率特性与准二级动力学模型拟合性较好且吸附速率由颗粒内部扩散速率控制,吸附行为均满足Langmuir吸附等温式.吸附焓变为16.56 kJ/mol,表明该吸附过程是以化学吸附为主的吸热反应;吸附熵变为正值,说明该吸附过程是熵推动为主的过程;吉布斯自由能在4和20℃时均为负值,说明该吸附反应是一个自发过程.脱附研究与XRD分析结果也证实,该吸附反应以化学吸附过程为主.      

Evidence of temperature-controlled dissolved inorganic nitrogen distribution in a shallow lake

Dissolved inorganic nitrogen (DIN) plays an important role in aquatic ecosystems as an available source of nitrogen (N). Despite recent advances in our understanding of the effects of climate change on DIN in coastal waters, shallow high-latitude lakes exposed to large seasonal temperature differences have received limited research attention. Therefore, in the present study, Baiyangdian Lake (BYDL) was selected as the study area, as a typical high latitude shallow lake in North China. Based on water and sediment samples collected in spring, summer and winter seasons, DIN accumulation in sedimentary pore water and DIN diffusion fluxes at the sediment-water interface were quantified under different temperature conditions. Correlation analysis was used to establish the effects of temperature on DIN concentration and diffusion in different media. Results show that the diffusion of DIN at the lake sediment-water interface exhibited a strongly positive relationship with temperature, suggesting that high temperature conditions lead to greater DIN release from sediments. Cold temperatures cause DIN accumulation in sedimentary pore water, providing sufficient substrate for N-related bacteria in the sediment under cold temperature conditions. Temperature controls the vertical distribution of DIN by affecting its migratory diffusion and transformation at the sediment-water interface. These findings are valuable for understanding the impact of climate change on the distribution of N in inland shallow lakes, especially in high latitude shallow lakes subjected to large seasonal temperature differences throughout the year.     

岩溶地下河沉积物对氨氮的等温吸附特征

岩溶含水层是西南地区最重要的含水层之一.含水层的管道系统蕴藏着丰富的沉积物,这些沉积物可能成为污染物运移和转化的载体.以广西柳州市2个典型地下河系统为例,通过室内模拟的方法,研究地下河沉积物对氨氮的吸附特征.沉积物对氨氮的吸附平衡时间都小于2 h,最短的时间不足1 h,沉积物5 h平衡吸附量达到了最大吸附量的71%～9...     

水生植物在水污染控制中的生态效应

以水生植物为主体的水污染控制技术 ,利用植物及其微生物与环境之间的相互作用 ,通过分解、吸收或吸附作用 ,使水污染得到有效控制。利用水生植物对水污染的控制过程更强调人与自然的和谐相处 ,在净化污水的同时 ,也为野生生物提供了适宜的生境 ,使退化的水生生态环境得到改善