土壤重金属钝化修复剂生物炭对镉的吸附特性研究

目前以生物炭为代表的生物质对重金属的吸附表现出良好的应用前景.为确定生物炭对溶液中镉的吸附性能,选用由棉花秸秆制备的生物炭,研究吸附等温线、吸附动力学以及温度、pH和离子强度等对生物炭吸附Cd2+的影响.研究表明,生物炭对Cd2+的吸附可以用Freundlich等温线较好地拟合,在不同温度下其饱和吸附量分别为9.738 mg.g-1(288.15 K)、10.14 mg.g-1(298.15 K)、10.40 mg.g-1(308.15 K)和10.71 mg.g-1(318.15 K),热力学参数表明生物炭吸附Cd2+的过程是自发的吸热过程;吸附动力学过程符合二级动力学模型,在40 min即可达到平衡;pH对生物炭吸附Cd2+的影响较大,在pH2～8范围时,生物炭对Cd2+的吸附量随pH的增加先上升后下降;生物炭对Cd2+的吸附量随着溶液离子强度的增大呈降低趋势.该项研究可为生物炭在土壤重金属污染修复中的应用提供一定的理论基础.     

水环境中典型纳米颗粒对菲的吸附特征

以典型三环多环芳烃菲为代表,选取11种典型纳米颗粒对水中不同浓度的菲进行吸附实验,探究水体中的纳米颗粒对菲的吸附特征.结果表明,Freundlich模型对所有样品的拟合结果最好.logKFr值显示,有机膨润土及3种炭黑对菲的吸附作用最强,且远远大于其他纳米颗粒.有机膨润土对菲的吸附表现为线性吸附(n=1.08),而3种炭黑均表现出显著的非线性特征(n＜0.5),且非线性特征随吸附能力的增强而增强,其他几种纳米颗粒均表现出非线性吸附特征(n＜0.9).水中所有的纳米颗粒在与菲作用的过程中,吸附的强弱与颗粒表面电位、粒径及比表面积均无显著相关性,即对于所有纳米颗粒来说,这几种性质并不是决定吸附作用的最主要因素,而吸附剂的化学组成及结构特性可能是引起吸附作用差异的主要原因.     

Fe3O4@SiO2-NH2磁性复合材料对水中单宁酸的吸附性能研究

通过简单方法制备出Fe3O4@SiO2-NH2磁性复合材料,并利用XRD、FT-IR、VSM和SEM等手段对其物理化学性质进行了表征,最后对水中单宁酸进行了吸附性能研究.结果表明,所制备复合材料上的氨基基团(N—H的特征吸收峰出现在1549.53cm-1)能够与单宁酸上的酚羟基反应,使—NH2质子化形成NH+3,并利用良好的磁性(42.5emu.g-1)使单宁酸从水中分离去除;对单宁酸的吸附符合Langmuir吸附模型和拟二级吸附动力学方程;在pH=6时,基于氢键和静电吸附的协同作用,吸附能力达到最强,为85.18mg.g-1(吸附温度为25℃,吸附时间为60min).研究证实,Fe3O4@SiO2-NH2磁性复合材料与Fe3O4@SiO2和SiO2相比,对单宁酸有更好的吸附性能,同时通过外磁场可以达到固液分离的效果.     

磷酸根和镉离子在羟基铁改性膨润土表面的协同吸附机制研究

聚合羟基金属-粘土矿物复合物广泛存在于自然环境中,对重金属阳离子和含氧酸根阴离子均有很好的吸附能力,因此对这些化合物的环境迁移过程及污染控制具有重要影响.研究采用FeCl₃和Na₂CO₃共同改性膨润土,制备了羟基铁－膨润土复合物（HyFe-Bent）.XRD和孔结构分析结果发现,HyFe-Bent的d₀₀₁由原土的1.52 nm增加到1.81 nm,比表面积由原土的52.2 m²·g^-1增大到108.4 m²·g^-1.将HyFe-Bent用于同时吸附水中磷酸根（P）和镉离子（Cd）,结果表明,在实验条件下P和Cd在HyFe-Bent上表现出明显的协同吸附效应,溶液pH升高可促进Cd的吸附但降低P的吸附.此外研究了P和Cd吸附次序对它们吸附性能的影响：在先吸附P的体系中两种物质的吸附性能与同时吸附体系相当,而在先吸附Cd的体系中吸附性能则明显低于同时吸附体系.由此提出P和Cd协同吸附的原理是多种吸附机制共存：除了配体交换和离子交换作用,它们在HyFe-Bent表面还发生了表面沉淀作用,可能形成了Fe-P-Cd三元络合产物.论文研究结果可为了解重金属和含氧酸根复合体系的环境行为及污染控制提供新信息.     

La3+掺杂对吸附相反应制备TiO2复合催化剂的结晶过程及弱紫外光下活性的影响

利用吸附相反应技术制备弱紫外光响应的高效催化剂,并通过XRD、XPS以及HRTEM探索了不同焙烧温度下La3+掺杂量对TiO2结晶过程的影响.结合弱紫外光下甲基橙的降解反应,深入研究催化剂结晶过程的变化对弱紫外光下催化剂活性的影响.结果表明,La3+掺杂会抑制TiO2的结晶过程.当焙烧温度或者掺杂量较低时,La3+不能进入TiO2的晶格结构但会轻微地抑制TiO2的结晶过程;未进入晶格结构的La3+存在会引入光生载流子的浅能级捕获中心,在弱光体系中极大提升了催化剂的活性.当La3+的掺杂量为0.05%(原子分数)时,经过900℃焙烧后催化剂降解能力最高,其活性超过商用P25的2倍多.在较高La3+掺杂量(超过0.20%)时,900℃焙烧后一定量La3+进入TiO2的晶格结构而大大抑制了TiO2结晶;这种强烈的抑制作用使得催化剂中存在大量无定形结构TiO2,无定形TiO2甚至多于700℃焙烧后的催化剂,反而大大抑制了弱光体系中催化剂活性.     

壬基酚在污灌土壤中吸附行为研究

采用序批式室内实验研究了壬基酚(NP)在污灌土壤中的吸附行为,同时探讨了壬基酚在土壤中吸附行为的影响因素,包括pH、离子强度、黑炭和矿物质.水溶液中NP检测方法为液液萃取-高效液相方法(LLE-HPLC).研究结果表明,土壤中有机质含量在吸附过程中起决定作用,土壤自身矿物组成成分对NP吸附行为具有一定影响.NP在土壤中吸附反应6h后达到平衡,吸附动力学都符合准二级线性模式;吸附等温线符合线性模式.壬基酚在污灌和清灌土壤中有机质吸附系数(Koc)分别为3.1×104 L·kg-1和3.2 ×104 L·kg-1,在土壤中很难移动.pH改变对壬基酚在土壤中吸附行为影响程度要高于离子强度,碱性条件下影响结果更为显著.NP在土壤黑炭和矿物质中吸附行为均符合线性模式,分配系数都有所下降.     

固载化瓜环的制备及其对磺胺间甲氧嘧啶的吸附性能研究

在微波无极灯下将烯氧基瓜环固载到巯基硅胶(MSG)上,制得固载化瓜环(ACB[6]-SG).通过红外光谱表征固载产物,并研究固载化瓜环对磺胺间甲氧嘧啶(SMM)的吸附性能.结果表明,SMM在固载化瓜环上的吸附基本在2 min内即可达到平衡;Henry方程和Freundlich方程均能较好地拟合SMM在固载化瓜环和巯基硅胶上的等温吸附曲线,但是SMM在固载化瓜环上的吸附主要是在瓜环中的分配,而SMM在巯基硅胶上的吸附则主要是多分子层的表面吸附作用;SMM在固载化瓜环上的平衡吸附量远大于在巯基硅胶上的平衡吸附量;SMM在两者上的吸附过程是一个放热过程,温度越低吸附效果越好.     

土壤及土壤矿物对类胡敏酸的吸附解吸及其影响因素研究

应用平衡吸附法,研究了不同pH值、离子强度、类胡敏酸浓度和接触时间条件下,黑土、白浆土及蒙脱石对类胡敏酸(HLA)的吸附作用.结果表明:随着HLA浓度的增加,土壤及蒙脱石对HLA的吸附量增加.黑土、白浆土及蒙脱石对HLA的吸附等温线均为L型,其吸附不可逆性表现为白浆土＞蒙脱石＞黑土.通过Langmiur方程计算,蒙脱石、白浆土对HLA达到吸附平衡时的最大吸附量分别为764.7、790.3 mg·g-1,而黑土为35.27 mg·g-1.Freundlich方程可以很好地描述白浆土、蒙脱石对HLA的吸附和解吸等温线,而Temkin方程可以很好地描述黑土对HLA的吸附和解吸等温线.同时,3种材料的吸附自由能△G°＜0,吸附热Qm ＞0,表明其对HLA的吸附是自发的、放热的过程.随着pH的升高,黑土、白浆土及蒙脱石对HLA的吸附量减少;随离子强度的增加,黑土、白浆土及蒙脱石对HLA的吸附量增大.黑土、白浆土及蒙脱石对HLA的吸附动力学过程划分为快反应和慢反应阶段,其中,蒙脱石、白浆土对HLA的吸附动力学过程用一级动力学方程拟合的效果最好,而对黑土而言,用Elovich方程描述更合适.     

汽油在西北黄土上吸附特性的研究

通过动力学和热力学吸附实验,研究了汽油在西北地区黄土上的吸附行为,同时研究了提取的天然腐植酸对汽油在黄土上吸附行为的影响.结果表明,汽油在黄土上的吸附在6h内达到平衡.无论是否加入腐植酸,汽油在黄土上的吸附动力学过程均符合Elovich方程,其热力学吸附符合Freundlich方程.腐植酸的存在使汽油在黄土上的吸附能力减小.反应温度从25℃升高到45 C,汽油在土壤上的饱和吸附量从6.300mg·g-1减小到1.365 mg·g-1,表明汽油在黄土上的吸附属于放热反应.溶液pH和土壤粒径的增大,均不利于汽油在黄土上的吸附,溶液pH和土壤粒径越大,其在黄土上的吸附量越小.另外,在室温下对吸附了汽油的土壤样品和纯汽油挥发行为的研究表明,吸附了汽油的土壤样品的汽油挥发比纯汽油慢,其挥发率与时间成对数关系.     

低浓度含磷水体除磷填料的选择研究

通过对不同填料进行初筛,选择红瓦、环保砖和水泥砖作为研究对象,对低浓度含磷水体进行磷吸附能力试验研究.结果表明,Langmuir 和Freundlich方程均能合理地描述低浓度含磷水体中各填料的等温吸附特性,Langmuir方程中3种填料对磷的理论饱和吸附量由大到小依次为：红瓦（38.13 mg·kg^-1）>环保砖（25.79 mg·kg^-1）>水泥砖（8.85 mg·kg^-1）,Freundlich方程中反应吸附能力的K值由大到小的规律同Langmuir方程的饱和吸附量一致.一级动力学方程、Elovich方程和双常数速率方程均能很好地描述填料对磷素的吸附动力学特征,从可决系数来看,Elovich型方程的拟合效果最好.从磷释放及其安全性分析,3种填料没有向水体释放磷,释放的重金属元素非常低,不会对水体造成二次污染.各填料出水均偏碱性,因此,选择湿地植物时必须具有较强的耐碱性.综合考察得出,红瓦和环保砖可作为处理低浓度含磷水体的除磷填料.