不同条件下皂苷对污染塿土中Cu、Pb的淋洗修复

为了探讨环境友好型生物表面活性剂皂苷(saponin)对污染塿土中重金属Cu、Pb的淋洗修复效果,采用批次试验方法,研究了皂苷在不同的淋洗时间、质量浓度、p H、淋洗次数及背景电解质强度下对Cu、Pb单一污染塿土和复合污染塿土中Cu、Pb的淋洗效果.结果表明,当皂苷质量浓度为50 g·L-1、p H值为5.0、淋洗时间为240 min、无背景电解质离子共存时,重金属离子通过与皂苷胶团络合,对污染塿土中Cu、Pb的淋洗去除效果达到最大;在单一污染塿土和复合污染塿土中,50g·L-1的皂苷在最佳淋洗条件下对Cu的单次淋洗百分率分别为29.02%和25.09%,对Pb的单次淋洗百分率分别为31.56%和28.03%,同时也显示皂苷对Pb的去除效果比Cu更显著.经过4次淋洗后,在单一污染塿土和复合污染塿土中皂苷对Cu的累积淋洗百分率分别为58.92%和53.11%,对Pb的累积淋洗百分率分别为77.69%和65.32%.单次淋洗前后污染塿土中重金属形态分级结果表明:污染塿土中吸附态、交换态Cu、Pb的质量分数有所增加;碳酸盐结合态、有机结合态和硫化物残渣态的Cu、Pb可得到有效去除.     

苯酚、菲在BS-12/DTAB复配修饰膨润土上吸附的差异

为了探究复配修饰膨润土吸附疏水性不同的污染物的差异,采用阳离子型表面修饰剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)对两性表面修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)修饰膨润土进行复配修饰,采用批处理法研究复配修饰膨润土总修饰比例对苯酚和菲的等温吸附影响,并对比不同温度、pH值和离子强度条件下供试土样对苯酚和菲吸附量、热力学参数的差异.结果表明:随着总修饰比例的增大,复配修饰膨润土对苯酚及菲的吸附能力逐渐增强,0~50%CEC修饰比例下,菲的吸附率大于苯酚的吸附率,当修饰比例超出50%CEC后,苯酚的吸附率大于菲的吸附率,总修饰比例超出150%CEC后,膨润土对苯酚的吸附率变化趋于平缓,而对菲的吸附率开始呈下降趋势;随着土样总修饰比例的增大,温度对苯酚及菲吸附量的抑制效果降低;在KNO_3浓度为0.001~0.1 mol·L~(-1)时,苯酚及菲的吸附量均随着KNO_3浓度的增大而增大;随着pH值的升高,苯酚的吸附量逐渐增大,在pH=7处达到最大,而菲的吸附量则始终呈降低趋势.热力学参数显示,随着总修饰比例的增大,复配修饰土样对苯酚和菲的吸附自发性增强,混乱度增大,当总修饰比例超出150%CEC后,自发性减弱,混乱度下降.     

表面活性剂复配修饰添加不同含量蒙脱石的黄棕壤对苯酚的吸附作用

在两性修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)和阳离子型表面修饰剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)复配修饰膨润土吸附苯酚最佳修饰比例的基础上,通过添加膨润土改变2种黄棕壤中的蒙脱石含量(分别为6%和43%),利用X射线衍射和有机碳含量表征了蒙脱石含量对BS+CTMAB复配修饰黄棕壤性质的影响.同时,采用批处理法研究了蒙脱石含量对BS-12+CTMAB复配修饰黄棕壤吸附苯酚能力的影响,对比了不同温度、p H和离子强度下吸附的差异,并探讨了影响机制.结果表明,CTMAB复配修饰增加了BS-12修饰土样的TOC含量并增强了土样对苯酚的吸附能力,且苯酚在复配修饰土中的解吸程度均高于CK、BS-12和CTMAB修饰土;随着黄棕壤中蒙脱石含量的增大,BS-12、CTMAB修饰和BS-12+CTMAB复配修饰土蒙脱石层间距、TOC含量和对苯酚吸附能力整体上均呈增加趋势;单因素对各修饰土样吸附苯酚的影响程度上,温度、p H逐渐减小,离子强度逐渐增大;蒙脱石含量决定的TOC是影响修饰土样对苯酚吸附能力大小的关键因素,修饰土样对苯酚的吸附依然以分配作用为主.     

有机修饰土对苯酚的吸附动力学

以十六烷基三甲基溴化铵单一修饰（CB）和十六烷基三甲基溴化铵+十二烷基磺酸钠混合修饰（CS）土耕层和黏化层土样,采用批处理法通过不同的速度参数研究了修饰土样对苯酚的吸附动力学特征,并对其机制进行了探讨.结果表明,在2个温度下,土两层次修饰土样吸附苯酚的总吸附速度V_t和快速吸附反应速度V_f在低添加浓度下分别为2.64～3.31 μg·(g·h)^-1和39.19～61.23 μg·(g·h)^-1,在较高添加浓度下分别为13.09～16.30 μg·(g·h)^-1和247.87～325.64 μg·(g·h)^-1,耕层土样V_t、V_f的大小顺序均为100 CB>120 CS>50 CB>CK,而黏化层土样均为100 CB>50 CB>120 CS>CK.结果证实土两层次土样的有机修饰能够显著加快对苯酚的吸附速度.苯酚的吸附反应分为快速反应和慢速反应2个阶段,总吸附反应以快速吸附反应为主,与快速反应有关的不同速度参数之间具有良好的相关性,而慢速吸附反应则影响不大.修饰土样快速反应和慢速反应的转折时间均小于2　h,且与吸附速度呈现相反的大小顺序.黏化层修饰土样对苯酚的吸附速度高于耕层修饰土样.吸附温度的升高、苯酚添加浓度的提高均可以加快修饰土样对苯酚的吸附反应速度.指数Ⅱ型动力学模型是描述修饰土样吸附苯酚的最佳模型.拟合参数A值与快速吸附反应相关的各项速度参数具有良好的相关性,而模型参数-B与转折时间具有良好的相关性,-B可以作为描述吸附反应速度的特征参数.修饰土样对苯酚的吸附机制以有机相对苯酚的疏水吸附为主.     

两性-阳离子复配修饰塿土对苯酚的吸附

研究了采用两性表面修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)和阳离子表面修饰剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)复配修饰塿土后对苯酚的吸附反应和热力学特征,并探讨其吸附机理.结果表明,复配修饰后的土样对苯酚的吸附能力明显增强.20℃时表现为CK(原土)<50BS(50%BS-12)<100BS(100%BS-12)<50BS+25CT(50%BS-12+ 25%CTMAB)<100BS+25CT (100%BS-12+25%CTMAB)<50BS+ 50CT(50%BS-12+50% CTMAB)<100BS+50CT(100%BS-12+50%CTMAB), 40℃时表现为CK(原土)<50BS(50%BS-12)<100BS (100%BS- 12)<50BS+25CT(50%BS-12+25%CTMAB)<50BS+50CT(50%BS-12+50%CTMAB)<100BS+25CT(100%BS-12+25%CTMAB)<100BS+50CT (100%BS-12+50%CTMAB).其吸附等温线可用Henry模型描述.供试土样对苯酚的吸附呈现放热焓减反应特征,属于焓减控制的自发性过程.     

施加生物炭对河流沿岸土吸附铜的影响机制

为探究生物炭施加对河流沿岸土吸附铜的影响机制,采集嘉陵江流域(川渝段)内苍溪(CX)、南部(NB)、嘉陵(JL)和合川(HC)沿岸土表层(S,0～20 cm)、亚表层(D,20～40 cm)共8种土样,分别将1%(质量比)生物炭(B)加入到8种土样中形成混合土样(CX_(SB)、NB_(SB)、JL_(SB)和HC_(SB); CX_(DB)、NB_(DB)、JL_(DB)和HC_(DB))。以原始土样作为对照,批处理法研究各供试土样在不同温度、pH和离子强度下的Cu~(2+)吸附和热力学特征,并分析Cu的吸附形态。结果显示:(1)各供试土样对Cu~(2+)的等温吸附都适用Langmuir模型描述,Cu~(2+)的最大吸附量q_m在62. 20～363. 64 mmol/kg之间,S层土样对Cu~(2+)的吸附量均呈现JL NB CXHC的趋势,而D层土样呈现JL CX NB HC的趋势。施加生物炭有助于增强D层土壤对Cu~(2+)的吸附。(2) 20～40℃范围内,各供试土样对Cu~(2+)的吸附量均随温度的升高而升高,表现为增温正效应。热力学参数结果表明各混合土样对Cu~(2+)的吸附是一个自发、吸热和熵增的过程。(3) pH的升高有利于各供试土样对Cu~(2+)的吸附。随着离子强度的增加,各混合土样(HC_S和HC_D除外)对Cu~(2+)的吸附量均呈现先增后降的趋势,0. 1 mol/L时最大。(4)土样中吸附的铜主要以碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态铜存在,生物炭的施加增加了土样中可交换态(HC除外)和有机结合态铜含量,而对碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态铜影响较小。供试土样对Cu~(2+)的q_m主要是由CEC和比表面积决定的。     

有机修饰塿土对苯酚的吸附及其热力学特征

研究了用十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）单一修饰和十六烷基三甲基溴化铵＋十二烷基磺酸钠（CTMAB＋SDS）混合修饰填土耕层、粘化层后土样对苯酚的吸附及其热力学特征,并对其吸附机理进行探讨．结果表明,填土两层次土样表面修饰后均能显著增强对苯酚的吸附能力,耕层土样对苯酚吸附呈现100GCB（100％CTMAB修饰耕层土样）〉120GCS（100％CTMAB＋20％SDS修饰耕层土样）〉50GCB（50％CTMAB修饰耕层土样）〉GCK（耕层原土）的趋势,粘化层土样相应地呈现100NCB（100％CTMAB修饰粘化层土样）〉50NCB（50％CTMAB修饰粘化层土样）〉120NCS（100％CTMAB＋20％SDS修饰粘化层土样）〉NCK（粘化层原土）的变化趋势;耕层原土吸附苯酚能力高于粘化层原土,但修饰后粘化层土样对苯酚的吸附能力超过耕层;两层次原土对苯酚的吸附呈现增温效应,但修饰后耕层土样转变为随温度上升吸附量下降的增温负效应特征,而粘化层修饰土样呈现增温效应特征,证实耕层修饰土样对苯酚以物理吸附为主,而粘化层修饰土样以化学吸附为主;Henry模型可用于描述苯酚在供试土样中的吸附;供试土样对苯酚的吸附属自发性反应,耕层修饰土样的吸附属焙减、熵减过程,自发性取决于焙减,而粘化层的吸附属焓增、熵增过程,自发性主要取决于熵增．     

阳(阴)离子复配修饰两性磁性膨润土的表面特征差异及对苯酚吸附的影响

以膨润土(BT)为基质,采用共沉淀法制备负载Fe3O4的磁性膨润土(MBT),在两性表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)修饰(BS-MBT)的基础上,以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)/阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)为复配修饰剂,通过湿法分别制备2种两性复配修饰磁性膨润土(BS-CT-MBT/BS-SDS-MBT),采用扫描电镜、X-射线衍射、热重、红外光谱对样品进行表征,测定磁性、比表面积和孔容等性质,通过批处理实验法对比两性复配修饰磁性膨润土对苯酚的吸附.结果表明,两性复配修饰膨润土具有良好的磁分离性能.与BS-MBT相比,BS-CT-MBT的C、N质量分数增大,复配修饰剂质量分数增加,孔容和比表面积减小,BS-SDS-MBT的C、N质量分数减小,复配修饰剂质量分数减少,孔容减小,比表面积增大.在pH 6.0的0.1 mol·L~(-1)Na Cl溶液中各修饰剂的解吸率低于9%.各土样对苯酚的等温吸附数据符合Henry模型,以分配吸附为主,吸附量顺序为BS-CT-MBTBS-MBTBS-SDS-MBTBTMBT,修饰剂质量分数是影响苯酚吸附的决定性因素,CTMAB提升土样吸附苯酚能力的效果高于SDS.     

两性修饰磁化炭对紫色土吸附菲的增强作用

为了验证两性修饰磁化炭材料对紫色土吸附菲的增强作用,采用共沉淀负载Fe_3O_4法和湿法有机负载分别制备了磁化炭(MC)和不同十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)修饰比例的两性修饰磁化炭(BS+MC),将其以1%的质量比加入到紫色土(PS)中,分别形成PS_(MC)和PS_(BS+MC)混合样品,批处理法研究各混合样品对菲的等温吸附和热力学特征,并对比了不同温度、离子强度和pH值对菲吸附的影响。结果表明:(1) MC和BS-MC材料的添加均增强了PS对菲的吸附能力,菲吸附量呈现PS_(200BS+MC)> PS_(150BS+MC)> PS_(100BS+MC)> PS_C> PS_(MC)> PS_(50BS+MC)> PS_(25BS+MC)> PS的趋势,PS_(BS+MC)对菲的吸附量随着添加材料上BS-12修饰比例的增加而增加。(2)菲在各供试土样上的吸附均表现为增温负效应(物理吸附),溶液pH值变化仅对PS_(150BS+MC)和PS_(200BS+MC)吸附菲有显著影响。离子强度增大不利于各供试土样对菲的吸附。(3) Henry模型适用于描述菲在供试土样上的等温吸附,且该过程呈现自发的、焓减和熵增的特征。从PS_C到PS_(MC)再到PS_(BS+MC),吸附过程呈现自发性、放热量和混乱度均增大的特征。     

添加复合吸附剂对土吸附菲和Cr (Ⅵ)的影响

为了探究添加复合吸附剂对土吸附菲和Cr（Ⅵ）的影响,采用玉米秸秆生物炭和200% CEC十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12）修饰膨润土（B_200B）以质量比1：2、1：1和2：1组配为3种复合吸附剂（CS_1：2、CS_1：1和CS_2：1）,将其以不同添加量（2%、5%和10%）加入土,批处理法研究各土样对菲和Cr（Ⅵ）的等温吸附,并对比不同pH值和温度对吸附的影响.结果表明：①添加复合吸附剂的土（CS土）对Cr（Ⅵ）的吸附量是CK（土）的3.02~13.61倍,且等添加量下Cr（Ⅵ）吸附量表现为CS_2：1 > CS_1：1 > CS_1：2 > CK.吸附为自发过程,表现为焓增（CS_1：2除外）、熵增的特征.不同CS土对菲的吸附量为CK的3.87~13.00倍.2%和5%添加量下,菲的吸附量表现为CS_1：2 > CS_2：1 > CS_1：1 > CK,而菲吸附量在10%添加量下为CS_1：2 > CS_1：1 > CS_2：1 > CK.吸附表现为自发、焓减和熵增的特征.②10~30℃范围内,CK、CS_1：1和CS_2：1土对Cr（Ⅵ）的吸附量增加了5.84%、4.63%和8.22%,而CS_1：2土对Cr（Ⅵ）的吸附量降低2.70%.CK对菲的吸附量从10~30℃增加1.69%,CS_2：1、CS_1：1和CS_1：2土对菲的吸附量分别降低了10.55%、4.36%和12.81%.③pH值4~10,CK对Cr（Ⅵ）的吸附无显著变化,而各CS土对Cr（Ⅵ）的吸附量随pH值增大而降低.CK、CS_1：2和CS_1：1土对菲的吸附量在pH=4最大,而CS_2：1土对菲的吸附量在pH=7最大.④复合吸附剂中B_200B比例越高,CS土对菲的吸附越佳,而生物炭比例越高,CS土对Cr（Ⅵ）的吸附越好.