秸秆焚烧物对黄土吸附五氯酚的影响研究

为研究添加秸秆焚烧物对黄土吸附环境激素的影响,以五氯酚（PCP）为目标污染物,采用批量实验法研究了PCP在黄土与添加秸秆焚烧物黄土上的吸附动力学、吸附热力学以及初始浓度、离子强度、粒径、pH值等影响因素.结果表明：添加秸秆焚烧物促进黄土对PCP的吸附,黄土与添加秸秆焚烧物黄土的动力学均较好的符合准二级动力学模型;其热力学吸附过程均更符合Freundlich吸附模型,且吸附等温线符合C-型;温度在25~45℃时,PCP在黄土与添加秸秆焚烧物黄土上的吸附平均自由能（E）小于8kJ/mol,说明其对PCP的吸附主要以物理吸附为主;PCP的吉布斯自由能ΔG^θ、焓变ΔH^θ和熵变ΔS^θ均小于0,表明该吸附属于自发放热且混乱度减小的过程;当pH值在3~7范围内时,PCP的吸附量随pH值升高而逐渐减小,而pH值在7~10范围内时,其吸附量逐渐增大;黄土对PCP的吸附量随其粒径的减小而增大;离子相同时,其浓度越高越有利于PCP的吸附;离子浓度相同时,黄土对PCP的吸附量随其价态的升高而增加.     

不同热解及来源生物炭对西北黄土吸附敌草隆的影响

以西北黄土为研究对象,采用批量法研究不同温度下制得的生物炭对西北黄土吸附敌草隆的影响.结果表明,敌草隆在添加不同质生物炭黄土上的动力学吸附过程较好地符合准二级吸附动力学模型,且吸附过程主要分为快吸附(0~8 h)和慢吸附(8~12 h)两个阶段,在12 h左右达到平衡;热力学较好地符合Freundlich等温吸附模型;添加生物炭的黄土对敌草隆的吸附量随着温度的升高而增大,且吸附过程中ΔG~θ小于0,ΔH~θ和ΔS~θ大于0;不加生物炭的黄土对敌草隆吸附量则随着温度的升高而降低,且吸附过程中ΔG~θ和ΔH~θ小于0,ΔS~θ大于0;在体系温度范围内,E(吸附平均自由能)为1.29~5.00 k J·mol-1,表明无论是否添加生物炭,黄土对敌草隆的吸附都以物理吸附为主.其影响因素分析结果显示,随着生物炭热解温度的升高,溶液中敌草隆的平衡浓度降低,平衡吸附量增大;添加生物炭的黄土对敌草隆吸附量在0.5~6 mg·L-1浓度范围内快速上升,之后吸附量随初始浓度的升高缓慢增加并逐渐趋于平衡;溶液pH对黄土吸附敌草隆有一定影响,但影响不大.     

生物炭对西北黄土吸附壬基酚的影响

以壬基酚(nonylphenol,NP)为目标污染物,采用批量实验法研究其在添加不同温度制备的小麦秸秆生物炭的黄土中的吸附动力学、吸附热力学,以及粒径、pH等影响因素.结果表明,不添加生物炭黄土吸附NP的快反应时间为10 h,而加入生物炭后,黄土对NP吸附的快反应时间缩短,为6 h;且快反应阶段添加生物炭黄土明显比不添加生物炭黄土对NP的吸附量多,但碳化温度不同的生物炭在此阶段吸附量差别较小.黄土和添加生物炭黄土对NP的吸附平衡时间均为16 h且符合准二级动力学模型.无论是否添加生物炭,NP在黄土上的热力学吸附过程都较好地符合Freundlich等温吸附模型,符合L-型吸附等温模式;随着系统温度的升高,黄土和添加生物炭的黄土对NP的饱和吸附量都呈增大趋势;NP的吸附自由能ΔGθ0,焓变ΔHθ0,熵变ΔSθ0,表明此吸附是一个自发吸热且混乱程度增大的吸附过程.在同一温度下,随着生物炭碳化温度的升高,NP在添加生物炭黄土中的吸附量逐渐增大.添加生物炭黄土的粒径越小,对NP的吸附量越大.pH值为4~7时,添加生物炭黄土吸附量随pH值的增大而增加;pH为7~10时,吸附量又随pH值增大而减小;表明添加生物炭黄土在中性范围内对NP的吸附效果最好,酸性和碱性都不利于NP的吸附.     

天然腐殖酸对黄土吸附敌草隆的影响

为研究添加天然腐殖酸条件下黄土对有机农药的吸附过程及影响机制,以敌草隆为目标污染物,采用批量平衡试验法,分析黄土与黄土+HA（在黄土中添加腐殖酸）处理对敌草隆的吸附动力学、吸附热力学、解吸动力学过程及其主要影响因素（如pH、离子强度等）.结果表明:①与黄土相比,黄土+HA对敌草隆的吸附时间较短,且二者均符合颗粒内部扩散模型.②Freundlich等温吸附模型能够较好地拟合黄土及黄土+HA对敌草隆的吸附热力学过程.黄土和黄土+HA对敌草隆的吸附自由能（ΔGθ）、熵变（ΔSθ）均小于0,表明反应是一个自发进行且混乱度逐渐减小的过程;添加HA使黄土对敌草隆的焓变（ΔHθ）由负值变为正值,即由放热过程转化为吸热过程,表明温度升高使HA表面的微孔数量增多,为敌草隆提供了更多的吸附位点.③随着pH的升高,黄土和黄土+HA对敌草隆的吸附量均缓慢减小,当pH>7时吸附趋于平衡.④不同离子（Ca2+、Na+、Mg2+）及离子强度下,黄土和黄土+HA对敌草隆的吸附量随着c（Ca2+）的减小而增大,与同浓度的Mg2+和Ca2+相比,Mg2+存在下黄土对敌草隆的吸附量较大;与同浓度的Ca2+和Na+相比,Na+存在下黄土对敌草隆的吸附量较大.⑤由解吸动力学过程可以看出,添加天然HA可延长敌草隆在黄土中的滞留时间.研究显示,HA的存在提高了敌草隆在黄土中的迁移能力,并使其吸附机制发生了改变.      

添加生物炭对西北黄土吸附克百威的影响

研究了不同温度下制得的生物炭对西北黄土吸附农药克百威的影响,并对溶液p H值和初始浓度对吸附的影响进行了探讨.结果表明,克百威在添加生物炭黄土上的动力学吸附过程较好地符合准二级吸附动力学模型;热力学吸附较好地符合Freundlich等温吸附模型;随着系统温度的升高,添加生物炭的黄土对克百威的吸附量增大,且其对克百威的吸附自由能变(ΔGθ)小于0,吸附焓变(ΔHθ)及吸附熵变(ΔSθ)均大于0,表明吸附是一个自发吸热且体系混乱程度增大的等温吸附过程.溶液p H值和克百威的初始浓度对添加生物炭的土样吸附影响较明显.当p H值为4~7时,添加生物炭的土样饱和吸附量随p H升高呈缓慢降低,当p H值大于7时,吸附容量随p H升高呈明显降低趋势.克百威初始浓度从20 mg·L-1增至50 mg·L-1的过程中,吸附量快速上升,初始浓度大于50 mg·L-1时,吸附量随初始浓度的升高而缓慢增加并逐渐趋于平衡.     

pH值对红壤和黄土中铊的吸附-解吸特征的影响

研究了不同pH条件下红壤和黄土对毒害重金属铊的等温吸附-解吸行为,结果表明,Tl+在红壤和黄土中的吸附量均受pH值影响明显。红壤中,在pH=2时吸附量最小,吸附率为3%,吸附量和吸附率随着pH的升高而增加,在pH=10时,吸附量为89.93 mg/kg,吸附率为61.3%;黄土中,pH从4增加到6时,吸附率增加明显,从14%骤升至71.2%,pH=10时,最大吸附量为139.67 mg/kg,吸附率最大为83.8%。红壤和黄土的吸附都符合Langmuir和Temkin方程。解吸过程中,pH=2时,红壤和黄土的解吸率最高,并且解吸率随着初始浓度的增加而增大,最大分别达到78.6%和85.2%,同等条件下,黄土的解吸率高于红壤;在pH=4～10,红壤的解吸有一定的滞后现象,而黄土解吸量随吸附量的增加近似线性增加,无明显滞后现象。     

细菌在黄土上的吸附／解吸特征及吸附量对土壤石油降解的影响

本文通过室内实验,研究了细菌在黄土上的吸附解吸特征,并探讨了其在黄土上的吸附量对土壤石油降解的影响。结果表明,细菌在黄土上的吸附符合Langmuir等温吸附方程,当菌液浓度较低时,吸附量随浓度增加而急剧上升,随着菌液浓度进一步增加,吸附量随浓度的增加渐渐平缓;细菌在黄土上的解吸作用极弱,一旦被吸附后,较难被解吸,解吸量平均仅是吸附量的1％;随着细菌在土壤上吸附量的增加,降解率相应提高。当土中含油量为3．52％,菌液浓度为1．0×10^8个／ml,经过30d后,降解率可达到45％。     

施加牛粪有机肥对灰钙土吸附阿特拉津的影响机制

有机肥在改良土壤的同时也会改变农药的环境行为. 为明确施加牛粪有机肥对灰钙土吸附阿特拉津(ATZ)的影响作用及机制,采用批平衡试验,分析其吸附动力学、热力学以及牛粪施加量、pH、离子强度等因素对ATZ吸附的影响. 结果表明:①ATZ在灰钙土与施加牛粪灰钙土上的吸附均可分为快吸附、慢吸附直至平衡的过程,准二级动力学模型可较好地描述其吸附过程,施加有机肥增加了ATZ在灰钙土上的平衡时间,吸附速率受颗粒内扩散和外部液膜扩散共同控制. ②施加牛粪有机肥后,灰钙土对ATZ的吸附热力学更符合Freundlich模型,1/n在0.42~0.64之间,吸附属“L型”模式,低温和高温均会抑制ATZ在灰钙土上的吸附. ③pH和共存离子是影响ATZ在灰钙土上吸附的重要因素,随pH的升高,ATZ在灰钙土与施加牛粪灰钙土上的吸附量降低,这是由于碱性情况下,ATZ以阴离子存在,与带负电的灰钙土产生静电排斥作用;灰钙土施加牛粪有机肥后,共存阳离子对ATZ的吸附抑制作用明显,增加离子强度可能导致竞争吸附的存在,从而抑制有机离子在灰钙土上的吸附,且离子浓度越高,抑制越明显. 研究显示,土壤施加牛粪有机肥后,ATZ的吸附量增加,吸附由疏水性分配转变为多分子层化学吸附为主,表明施加牛粪有机肥会改变ATZ在灰钙土上的吸附行为和机制,降低ATZ在灰钙土中的迁移风险. 研究结果将为贫瘠黄土土壤改良风险和三嗪类农药的管控提供理论依据.      

环丙沙星在黄土中的吸附机制及影响因素

为了解兽药抗生素在西北黄土中的吸附行为及机制,以环丙沙星（Ciprfloxacin,CIP）为目标污染物,采用批平衡实验法研究其在黄土中的吸附动力学、吸附热力学、pH值和粒径等影响因素.结果表明：环丙沙星在黄土中的吸附可分为两个阶段,6h内表现为快速吸附,6~10h表现为慢速吸附,10h后吸附达到平衡;环丙沙星在黄土中的吸附动力学过程较符合准二级吸附动力学模型,吸附速率受颗粒内部扩散和外部液膜扩散共同影响;吸附热力学过程较符合Freundlich等温吸附模型,且吸附等温线符合L-型,表明黄土对环丙沙星的吸附受溶液中溶质和水分子共同作用影响;焓变ΔH^θ、熵变ΔS^θ和吉布斯自由能ΔG^θ均<0,表明黄土对环丙沙星的吸附是混乱度减少的自发进行的放热反应;pH=5时黄土对环丙沙星的吸附量最大,pH值为2~5时,黄土对环丙沙星的吸附量随pH值升高呈上升趋势,pH>5时,黄土对环丙沙星的吸附量随pH值升高呈下降趋势,表明强酸和碱性环境均不利于吸附;吸附量与黄土粒径呈反比,与初始浓度呈正比.由实验结果推断黄土对环丙沙星的吸附主要与有机质含量有关,主要吸附机制为环丙沙星分子中氨基的阳离子交换作用.     

我国西北黄土对阿特拉津的吸附行为及影响因素

为了探讨ATZ(阿特拉津)在黄土中的吸附/解吸行为及主要影响因素,以我国西北黄土为供试土样,采用批量试验法研究了黄土对ATZ的吸附动力学和热力学行为特征. 结果表明:黄土对ATZ的吸附动力学过程更符合准二级动力学模型,吸附热力学过程更符合线性分配的Henry吸附模型(R2>0.90),吸附过程中ΔGθ(吉布斯自由能)及ΔHθ(焓变)均小于0、ΔSθ(熵变)大于0,25～45 ℃温度范围内E(吸附平均自由能)为0.86～1.30 kJ/mol,表明黄土对ATZ的吸附过程以物理吸附为主,属于自发放热过程且导致吸附体系混乱度增加. 黄土对ATZ的吸附影响因素分析结果显示,随着系统温度的升高,ATZ在黄土中的饱和吸附量下降;pH在2～10范围内变化时,ATZ在黄土中的饱和吸附量随pH的增加呈明显降低趋势;初始ρ(ATZ)从2.5 mg/L增至10.0 mg/L时,黄土对ATZ的饱和吸附量也相应地从0.082 5 mg/g增至0.621 0 mg/g. 结果显示,ATZ在黄土中的吸附速率受内部扩散、表面吸附和液膜扩散的共同影响,并且吸附过程主要受到土壤有机质疏水性分配作用的影响.      

环丙沙星在亚高山草甸土和沼泽土中的吸附特性

为了研究环丙沙星（Ciprfloxacin,CIP）在土壤中的吸附过程及主要影响因素,以川西北高原亚高山草甸土和沼泽土为研究对象,采用OECD guideline 106批平衡方法,分析了亚高山草甸土和沼泽土对CIP的吸附动力学特征、吸附热力学特征以及pH、温度、CIP初始浓度等对其吸附过程的影响.结果表明:①不同初始浓度CIP在两种土壤中的吸附过程均符合准二级吸附动力学模型,R2为0.920 2~0.988 6.②Freundlich等温吸附模型能够较好地拟合两种土壤对CIP的吸附热力学过程,吸附等温线符合“L”型.③在15~35℃范围内,吸附热力学参数ΔHθ（吉布斯自由能）和ΔGθ（焓变）均小于0,ΔSθ（熵变）大于0,表明两种土壤对CIP的吸附过程以物理吸附为主,属于吸附体系混乱度增加的自发进行的放热反应.④吸附容量lg K_f满足沼泽土大于亚高山草甸土,说明沼泽土对CIP的吸附能力强于亚高山草甸土,且两种土壤的吸附能力与CIP的初始浓度呈正相关.⑤在pH为3~9条件下,吸附量均随pH的增加呈现先增后减的趋势,当pH为5时,两种土壤对CIP的吸附效果均最好,表明强酸和碱性环境均不利于土壤对CIP的吸附.研究显示,CIP在两种土壤中的吸附容量、吸附强度以及吸附速率均存在较大差异,温度、CIP的初始浓度和pH对两种土壤吸附CIP存在一定影响.      

添加小麦秸秆生物炭对黄土吸附苯甲腈的影响

选择苯甲腈为目标污染物,研究添加不同热解温度制备小麦秸秆生物碳对黄土吸附苯甲腈的影响. 研究表明:不加生物炭黄土对苯甲腈的吸附约8h达到平衡,而加入生物炭后,黄土对苯甲腈的吸附时间缩短,并随着加入生物炭热解温度的升高,吸附平衡时间缩短越明显,同时,黄土对苯甲腈的饱和吸附量也显著增加;添加生物炭黄土对苯甲腈的动力学吸附数据显示较好的符合了准二级动力学方程;无论是否添加生物炭,苯甲腈在黄土上的吸附都符合Freundlich吸附的等温模型,随系统温度升高,添加生物炭黄土对苯甲腈的饱和吸附量也显著增加,表明该吸附过程为吸热反应;苯甲腈在黄土上的吸附等温线符合C-型吸附等温模式. 计算结果显示,平均吸附自由能E介于1.865~3.171kJ/mol,表明苯甲腈在黄土上的吸附,无论是否添加生物炭,都以物理吸附为主;热力学参数计算结果显示,无论是否添加生物炭,黄土对苯甲腈的吸附过程中吉布斯自由能ΔG^θ均小于0、熵变ΔS^θ和焓变ΔH^θ均大于0,表明土壤对苯甲腈的吸附为自发进行的吸热过程. 研究结果说明,添加生物炭黄土对苯甲腈的吸附过程包含表面吸附和颗粒内部扩散、外部液膜扩散等机制.     

天然有机质对土霉素在西北灰钙土上吸附行为的影响

抗生素被广泛应用于日常生活中,大量含有抗生素的废弃物通过多种途径进入土壤给人类健康和土壤环境带来了严重危害,因此,探索抗生素类有机污染物在土壤中的吸附机理对土壤污染防治具有重要意义.以西北灰钙土为研究对象、以OTC（oxytetracycline,土霉素）为目标污染物,采用批量法分析灰钙土在添加有机质前、后对OTC的吸附动力学、热力学特征及其影响因素.结果表明:OTC的动力学吸附过程分快吸附阶段（0~2 h）和慢吸附阶段（2~10 h）,10 h之后吸附基本达到平衡,吸附过程拟合均符合准二级动力学模型.对不同温度下OTC在灰钙土上的吸附过程进行拟合显示,Langmuir和Freundlich热力学模型拟合的R2分别在0.930~0.985和0.967~0.973之间;对于不同初始ρ（OTC）在添加有机质灰钙土上的等温吸附过程,Langmuir和Freundlich热力学模型拟合的R2分别在0.952~0.988和0.936~0.971之间,表明这两种模型均可较好地解释此吸附过程;热力学参数ΔGθ（吉布斯自由能变）小于0,ΔHθ（焓变）和ΔSθ（熵变）均大于0,表明吸附为自发进行的混乱程度增大的吸热反应.添加外源性有机质HA（humic acid,胡敏酸）和FA（fulvic acid,富里酸）能增加OTC的吸附量,且自制有机质的促进作用大于市售有机质,HA的促进作用大于FA.随着初始ρ（OTC）的增大,吸附量呈增加趋势;Ca2+和Na+的加入均使OTC的吸附量减小,且离子浓度越高、价态越高,抑制效果越明显;不同pH对OTC吸附的影响均较小.研究显示,不同来源、种类的有机质均可促进OTC吸附,但不会改变吸附平衡时间;HA的疏水性较FA强,对OTC的吸附量较高;溶液pH对OTC吸附影响不显著,但不同价态、浓度的金属阳离子对OTC的吸附有较大影响.      

黄河兰州段沉积物对水体中萘的吸附行为及影响

为研究典型有机污染物在黄河兰州段沉积物的吸附规律及影响,以黄河兰州段的沉积物为供试样品,选择萘（naphthalene）为代表性有机污染物,采用批量试验法研究了污染物萘在黄河沉积物上的吸附动力学、吸附热力学、初始质量浓度、pH、离子强度、粒径等影响因素以及解吸动力学.结果表明:黄河沉积物对萘的吸附动力学更符合准二级动力学模型,且吸附过程主要分为快吸附（0~4 h）和慢吸附（4~8 h）两个阶段,在8 h左右达到平衡;Freundlich模型能较好地拟合热力学吸附特征.在25~45℃的温度范围内,E（吸附平均自由能）为0.288~0.316 kJ/mol（< 8 kJ/mol）,吸附过程中,ΔGθ（吉布斯自由能）小于0,ΔSθ（熵变）与ΔHθ（焓变）均大于0,说明萘在黄河沉积物上的吸附是一个自发的混乱度增大的吸热过程,且以物理吸附为主.影响因素分析结果显示,随着沉积物粒径的增大,萘在其上的吸附量逐渐减小;增大吸附体系中的离子强度时,萘在沉积物上的吸附过程受到抑制;当萘初始浓度增大时,吸附量增加;酸性条件抑制吸附过程,碱性环境促进吸附过程;黄河沉积物对萘的解吸量远小于吸附量,存在解吸滞后现象.研究显示,萘在黄河沉积物中的吸附速率受内部扩散、表面吸附和液膜扩散的共同影响,并且吸附过程同时受到沉积物粒径和溶液的pH和离子强度的影响.      

牛粪生物炭对磷的吸附特性及其影响因素研究

以牛粪生物炭为吸附剂,采用平衡吸附法研究了牛粪生物炭对磷的吸附特征.研究了pH值、共存离子、反应温度、投加量、热解温度等对牛粪生物炭吸附磷的影响.结果表明,牛粪生物炭吸附磷的最佳初始pH值为7.0;共存离子的存在对生物炭吸附磷的影响有限;反应温度升高不利于磷的吸附;当投加量为0.1g时,对磷的去除率较为理想;热解温度升高不利于对磷的吸附.通过对实验数据进行动力学、吸附等温线及热力学分析,发现牛粪生物炭对磷的吸附动力学数据符合拟二级吸附动力学方程,Langmuir-Freundlich(R2=0.9705)和Temkin(R2=0.9556)方程能很好地描述磷在牛粪生物炭上的吸附行为.热力学分析结果显示25,35,45℃下的吉布斯自由能变化(ΔG0)分别为-17.43,-15.98,-15.89kJ/mol,表明牛粪生物炭对磷的吸附是自发的过程.     

两种形态的活性炭纤维对水中敌草隆吸附性能的对比

探讨了粉末和片状两种形态的活性炭纤维对水中敌草隆的吸附行为.结果表明: 粉末活性炭纤维的前期吸附速率较快,平衡吸附量大,但达到吸附平衡的时间较长;pH对两者的平衡吸附量的影响趋势一致,且片状活性炭纤维和粉末状活性炭纤维的最佳pH值分别为2.9和3.1;敌草隆在两种活性炭纤维上的吸附皆为多分子层吸附,吸附行为均适宜采用Redlich-Peterson方程进行描述;假二级方程均适用于描述两种形态活性炭纤维对水中敌草隆的吸附动力学过程,但相比较而言,粉末活性炭纤维动力学拟合的相关性差异更加明显;两者的吸附Gibbs自由能(ΔG⁰)值均小于零,说明两者的吸附过程皆为自发进行的吸附过程.但值得注意的是,片状活性炭纤维的焓变ΔH⁰>0,说明该吸附反应为吸热反应;粉末活性炭纤维的焓变ΔH⁰<0,说明该吸附反应为放热反应.