用EXAFS研究Zn在水锰矿上的吸附-解吸机理

用延展X光吸收精细结构光谱(EXAFS)研究了重金属Zn(Ⅱ)在水锰矿(γ-MnOOH)上吸附产物的微观结构及其吸附机理.结果表明,Zn(Ⅱ)-水锰矿体系中(pH 7.5,0.1mol/LNaNO₃介质,25℃),Zn²⁺主要是通过共用水合Zn²⁺的O原子及水锰矿表面上的O原子形成Zn-O键,从而结合到水锰矿固体表面上的.平均Zn-O原子间距为1.998±0.010 A(n=3).这个Zn-O键键长是六配位的Zn(H₂O)²⁺₆及其水解产物四配位的Zn(OH)₂或Zn(OH)₄^2-各以一定比例混合吸附于水锰矿表面而形成的.同时,对第二配位层(Zn-Mn相互作用)的EXAFS图谱分析证明存在2个典型的Zn-Mn原子间距,即R₁=3.08±0.024A(n=3)和R2=3.54±0.018 A(n=3).这2个Zn-Mn原子距分别对应于水锰矿结构单元MnO6八面体与Zn水合离子ZnO多面体结合的2种方式,即共用2个O原子的边-边结合与共用1个O原子的角-角结合.边-边结合是较强的吸附位,Zn-Mn原子距较短(R₁=3.08A),吸附较不可逆.角-角结合是较弱的吸附位,Zn-Mn原子距较长(R₂=3.54A),吸附较为可逆.这一结果从微观上证明了亚稳平衡态吸附理论(MEA理论)的基本假设,即具有相同吸附密度的同一吸附质由于吸附力强弱以及微观构型的不同可具有不同的化学位,因而证明了修正传统吸附热力学的基本假设(吸附密度为热力学状态函数)的必要性.宏观的吸附-解吸热力学实验表明Zn(Ⅱ)在水锰矿上的吸附是不可逆的,EXAFS结果指出这种不可逆性主要是由Zn水合离子中ZnO多面体与水锰矿结构单元MnO₆八面体之间的边-边结合所导致的.     

淮安枢纽立交地涵结构抗震分析

针对淮安立交地涵空间薄壁结构的受力特点，采用高精度六面体8结点非协调单元，建立了有际元模型，模拟了结构的布置形式和细部特征。考虑到闸室、地涵 和地基的相互作用，导出了可用于闸墙、闸室、渡槽的动水压力附加质量统一算式。计算了结构的自振特性，分析了Ⅶ度地震作用时的动力反应。研究方法和研究成果可供立交地涵和其综同类结构的抗震分析和设计参考。     

采矿对山西水资源破坏过程的同位素示踪研究

综合应用水文地质勘察、同位素示踪、水化学信号等研究方法,揭示采矿活动对山西水资源的破坏过程机理.结果表明:山西矿区矿坑水为Na-Ca-SO4型水,δ18O和δD为-9.34×10-3~-9.78×10-3,-66.14×10-3~-68.91×10-3,矿区矿坑水、孔隙水、河水和浅层岩溶水聚集,存在显著的补给排泄关系,矿坑水主要由浅层岩溶水、孔隙裂隙水和河水混合补给形成.采矿活动对浅层岩溶水、孔隙裂隙水以及河水的破坏甚为严重,而对深层岩溶水与水库水影响甚微,以上示踪得出结论与实际情况及物探结论基本吻合,研究可为类似矿区水资源安全利用等提供参考.     

太子河流域水生态功能Ⅱ级区的划分

流域水生态功能Ⅱ级区是实施流域层面水生生物多样性保护的重要依据. 以太子河流域为研究对象,开展分区指标筛选技术方法研究,通过指标的空间变异性、主导性及其与水生态因子相关性分析,从年均气温、年降水量、年蒸发量、高程、坡度、坡向和NDVI(归一化植被指数)等备选分区指标中筛选出适宜分区指标,在此基础上采用ISODATA(迭代自组织数据分析方法)非监督分类方法划分了太子河水生态功能Ⅱ级区. 结果表明,高程和NDVI具有良好的空间敏感性、主导性以及与水生态因子的相关性,可以反映地貌和植被对太子河水生态系统的影响,是太子河流域水生态功能Ⅱ级区划分的适宜指标. 采用上述指标可将太子河流域划分为3个水生态功能Ⅱ级区:①上游山地森林河流水生态亚区,平均海拔511m,区内以浅水性鱼类和激流性大型底栖动物为主;②中游丘陵森林河流水生态亚区,平均海拔282m,区内以溪流性鱼类和缓流性大型底栖动物为主;③下游平原农业河流水生态亚区,平均海拔65m,区内多受人类活动干扰,以耐污性大型底栖动物为主,少见鱼类.      

UHPLC-MSMS测定环境水中的联苯胺

建立了一种使用超高效液相色谱仪和三重四极杆质谱仪联用(UHPLE-MSMS)测定环境水中联苯胺的方法.该方法为直接进样法,样品经0.22μm滤膜过滤后直接进行定量分析.对联苯胺的线性、仪器精密度、方法检出限(MDL)、定量限(LOQ)和加标回收率进行验证.联苯胺的线性良好,相关系数为0.9999;0.5μg.L-1、2μg.L-1和10μg.L-1标准溶液重复6份测试结果显示,其峰面积和保留时间的相对标准偏差分别在0.10%—0.17%和1.01%—4.87%之间,仪器精密度良好;MDL为0.08μg.L-1;LOQ为0.31μg.L-1;加标回收率为89.9%—103.8%.     

水铝钙石类阴离子黏土在水污染处理领域应用的研究现状

水铝钙石(Hydrocalumite)是一种阴离子黏土,又称"弗里德尔盐"(Friedel’s Salt),属于层状双金属氢氧化物(LDHs),可通过多种低成本方法人工合成.水铝钙石的层间阴离子具有可交换性,且在一定温度范围内焙烧时所获产物在水溶液中具有层状结构可恢复性,因此在水污染和固体废物处理领域有很大应用价值,已被用于水中B(OH)4-、SeO24-、CrO24-、MoO24-、Zn2+等无机组分和十二烷基硫酸钠(SDS)、烷基苯磺酸钠(SDBS)、甲基橙(MO)、酸性大红(GR)等有机组分的去除实验研究,以及粉煤灰等典型固体废物在填埋前的预处理研究.水铝钙石类阴离子黏土对水中有害组分的去除效果受到离子种类和性质、溶液pH、去除产物溶度积常数等多种因素的影响,所涉及去除机理包括离子交换、溶解-沉淀、表面吸附等.当前利用水铝钙石去除水污染的研究基本局限于实验室研究阶段,并在严格控制的实验条件下进行,因而今后应加强其处理实际受污染水体和原生劣质水的实验研究,并尝试作为填充材料在可渗透性反应墙(PRB)等水污染原位处理装置中加以应用.     

治理修复型水生态补偿问题分析

流域生态补偿已成为水文水资源领域的一个热门研究课题,也是解决水资源开发利用过程中区域用水矛盾、生态破坏的一种有效途径。从流域生态破坏的不同层面和根源出发,结合流域整体协调发展的管理策略和行动计划,给出流域治理修复型水生态补偿的实施目标。从双方自由博弈纳什均衡的层面出发,进行实施流域水生态补偿的经济最优条件分析;结合生态补偿产生的经济学原理,给出影响流域水生态补偿实施的相关性分析。针对流域生态治理中遇到的实际问题,阐述影响流域治理修复型水生态补偿的实施细节。     

沉水植物对沉积物-水界面环境特征的影响

为明确沉水植物对沉积物-水界面环境特征的影响机制,在采自于太湖草、藻型湖区的沉积物柱状样中种植沉水植物后进行破坏性采样,测定沉积物-水界面以上5 cm上覆水的营养盐含量和沉积物的含水量、中值粒径、w(TOC)、w(TON)、w(TP)、金属元素含量等的垂直分布和氧气侵蚀深度. 结果表明,种植沉水植物对沉积物-水界面环境特征的影响主要为:①显著降低了上覆水中ρ(PO₄3--P)〔草型湖区上覆水由(7.98±1.85)μg/L降至(4.65±1.16)μg/L,藻型湖区上覆水由(7.86±0.84)μg/L降至(4.89±0.48)μg/L〕和草型湖区上覆水中的ρ(DOC)〔由(6.64±0.41)mg/L降至(4.73±0.69)mg/L〕,但没有引起上覆水中ρ(NO₃--N)、ρ(NO₂--N)和ρ(NH₄+-N)的显著差异;②明显提高表层沉积物的含水量,减小草型湖区沉积物表层的中值粒径;③降低草型湖区沉积物表层2 cm内w(TOC)和w(TON),增加草型湖区上层沉积物中w(TP);④明显降低草型湖区沉积物中w(Ca)和w(Mg),但对草、藻型湖区沉积物中的Al,K,Cu,Pb和Zn的含量影响都不明显;⑤藻型湖区沉积物中氧气侵蚀深度由1.6 mm增至3.0 mm,草型湖区沉积物则由3.7 mm增至24.0 mm.      

应用水滑石实时合成分离模拟核素钕

应用水滑石实时合成的方法从高放废液中分离模拟放射性核素钕,通过酸碱滴定、单因素试验及X-射线衍射(XRD)研究确定了最佳分离条件,用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等对合成的含钕水滑石的结构、形貌进行了分析. 结果表明:模拟放射性核素钕的最佳分离条件,初始ρ(Nd3+)为150 mg/L,pH为10,n(Mg)/［n(Al)+n(Nd)］为3,在该条件下5次平行试验钕的去除率平均值为96.40%,并且钕嵌入到了水滑石的晶格中,合成的含钕水滑石形貌大多为层状六边形;含钕水滑石煅烧产物主要为尖晶石,煅烧产物中未见氧化钕相,表明嵌入到水滑石晶格中的钕在煅烧后仍存在于尖晶石的晶体结构中.      

臭氧-活性炭技术处理炼化企业RO浓水

采用臭氧-活性炭技术对炼化企业RO浓水进行实验研究。通过研究该废水在不同pH、臭氧投加量、臭氧接触时间、投加催化剂、活性碳吸附时间和活性碳投加量条件下RO浓水中COD的去除效果,确定臭氧-活性炭工艺处理炼化企业RO浓水的工艺参数。结果表明:在pH为8,臭氧投加量为75 mg/L,臭氧接触时间为5 min,催化剂KMnO4的投加量为35 mg,活性炭吸附时间为150 min,活性炭投加量为4 g/L时,臭氧-活性炭技术对RO浓水中COD处理效果达到最佳,总去除率为58%。