微塑料对环境中有机污染物吸附解吸的研究进展

微塑料已成为新的全球性环境污染问题。作为强吸附剂,微塑料可以吸附共存的有机污染物,进而改变其环境行为和毒性;也可以通过解吸作用促进污染物在不同介质中的迁移。因而,微塑料与有机污染物的相互作用强度和机理是全面评估两者的环境风险和深度研究微塑料毒性机制的必要信息。目前微塑料研究处于快速发展的起始阶段,加之微塑料本身成分、粒径、表面风化情况的复杂性及共存有机污染物的多样性使两者的相互作用十分复杂,亟需理清微塑料吸附解吸作用的影响因素和相关机制。因而,本文详细综述了微塑料对有机污染物吸附解吸作用的研究进展,并着重从微塑料性质(成分、粒径和表面风化)、有机污染物性质和水环境介质性质方面探讨了吸附的影响因素和相互作用机制,希望为微塑料吸附有机污染物及吸附的后续影响研究提供借鉴与参考。     

基于非线性能量阱的悬吊摆对输电塔-振动控制的研究

针对输电塔结构在地震作用下动力响应过大的问题,提出一种基于非线性能量阱的悬吊摆以降低输电塔的动力响应。首先利用拉格朗日方程推导了这种悬吊摆的运动方程,再以一单自由度结构为例,建立了摆式非线性能量阱—结构的动力方程,计算了摆式非线性能量阱在正弦激励下的减振效果,并对正弦激励周期、悬吊摆周期、立方刚度、质量比等参数对减振效果的影响进行了分析。最后选取一柔性输电塔为例,研究了不同地震作用下摆式非线性能量阱的减振效果,并与传统的悬吊质量摆和线性弹簧摆进行对比。结果表明,在地震作用下,摆式非线性能量阱对输电塔动力响应的峰值和均值都有较好的减振效果。     

考虑非达西渗流的天然结构性软土大应变非线性固结

天然软黏土的结构特性、大应变特性及低水力坡降下软黏土中的非达西渗流已渐被熟知。但同时考虑天然软黏土结构特性和非达西渗流的软黏土大应变固结理论仍鲜有报道。考虑非达西渗流和天然软黏土的结构特性对固结性状的影响,在拉格朗日坐标系中建立变荷载下软土一维大应变固结模型,并获得其有限差分数值解。在此基础上,与非达西定律下不考虑结构特性影响的软黏土大应变固结解对比,分析验证本文解的可靠性。最后,着重分析了非达西渗流、天然软土结构特性及外荷载对软黏土大、小应变固结性状影响的特征。结果表明:非达西渗流下土的固结速率相对于达西渗流延后,且非达西渗流参数越大固结速率延缓越明显,但其对土层最终沉降值无影响。相同非达西渗流参数下大应变固结速率快于小应变固结速率,但非达西渗流参数并不影响大、小应变固结速率的差异。当外荷载小于天然软黏土结构屈服应力时,土层在荷载作用下应变值较小,大、小应变固结速率的差异可忽略;随着外荷载的增加或结构屈服压力的减小,土层应变值逐渐增大,大、小应变固结速率的差异越明显。     

煅烧改性净水厂污泥的除磷特性

本文通过扫描电子显微镜及能谱分析(SEM-EDS)技术对净水厂污泥(WTPS)和煅烧改性净水厂污泥(C-WTPS)进行表征,运用吸附动力学和吸附等温模型研究了WTPS和C-WTPS的磷吸附特征,比较了WTPS和C-WTPS的氨氮和总有机碳释放量,分析了C-WTPS对磷的固定形态,结果表明,与WTPS相比,C-WTPS表面出现大量的裂层,碳和氮元素的质量百分含量分别减少5.52%、1.36%,铁和铝元素的质量百分含量分别增加2.3%、0.54%.C-WTPS对磷的吸附符合拟二级动力学模型,说明其对磷的吸附主要受化学作用控制.Langmuir和Freundlich等温吸附模型都能较好描述C-WTPS的磷吸附过程,Langmuir拟合参数表明C-WTPS的理论饱和磷吸附量为3.34 mg·g~(-1),是WTPS的1.6倍.WTPS中无机磷(IP)多于有机磷(OP),煅烧改性使得WTPS中的OP存在向IP转化的趋势. C-WTPS吸附的磷主要以非磷灰石无机磷(NAIP)的形态存在,说明C-WTPS中的铁、铝元素在磷吸附过程中发挥了重要的作用.与WTPS比较,C-WTPS的氨氮和有机物释放风险显著减少.因此,C-WTPS是一种更优良的除磷材料.     

电场辅助α-磷酸锆/氧化石墨烯复合材料吸附Sr2+

采用水热法制备了α-磷酸锆(α-ZrP)/氧化石墨烯(GO)纳米复合材料，采用XRD、SEM、EDX、FTIR和XPS对其进行了表征，并将其制成电极，考察了其在电场辅助下对Sr²⁺的吸附性能。表征结果显示，纳米片状的α-ZrP在具有大比表面积的GO表面生长，团聚现象减少。实验结果表明：在α-ZrP与GO质量比9∶1、外加电压1.2 V、溶液pH 7.0的条件下，采用α-ZrP/GO吸附50 mg/L SrCl₂溶液120 min,Sr²⁺吸附量可达45.28 mg/g，高于纯α-ZrP和GO，约为无电场吸附时的2倍；α-ZrP/GO具有良好的稳定性，可循环使用，5次循环后的Sr²⁺吸附量仍保持原吸附量的88%;α-ZrP/GO对Sr²⁺的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型，吸附过程以离子交换反应的化学吸附为主，存在单层吸附。     

改性赤泥吸附剂吸附低浓度CO2研究

以赤泥(RM)为原料,采用酸碱预处理方法制备了介孔赤泥材料(MRM),并以其为载体,利用浸渍法负载MgO以期增加碱性活性位点,通过BET,XRF,XRD,CO₂-TPD等手段对其结构和组成成分进行表征分析.研究表明,MRM的比表面积较RM提高了约28倍,孔结构丰富,物相组成分析表明以赤铁矿为主.负载MgO后,孔结构被堵塞,其比表面积和孔容随着Mg负载量的增加而减小,对5%MgO/MRM吸附剂通过XRD检测结果未发现MgO,表明Mg在吸附剂中分散性较好.当吸附温度为30℃,酸碱预处理赤泥的CO₂吸附容量为1.54mg/g,而5%MgO/MRM的吸附容量为2.26mg/g,说明负载MgO后,碱性活性位点数量明显增加,化学吸附作用增强,随着温度的升高,吸附容量逐渐降低.CO₂-TPD测试结果表明,MRM和5%MgO/MRM均以化学吸附为主,主要形成碳酸盐和碳酸氢盐结构.     

稳定型UiO-66-(COOH)2对Cs+的有效吸附

采用水浴法合成了具有孔道结构、高稳定性和多活性位点的固体吸附材料UiO-66-(COOH)₂.通过考察接触时间、温度、起始浓度、干扰离子等因素，评估了UiO-66-(COOH)₂对放射性铯离子(Cs⁺)的吸附性能.试验表明，吸附过程遵循二级动力学和Langmuir吸附等温线模型，在313 K条件下，最佳吸附容量和去除率分别达到90 mg·g^-1和60%.结构表征验证了吸附过程是在Cs⁺与有机连接体中羧酸根的质子交换以及与金属节点的离子交换的共同作用下进行的.值得注意的是，材料吸附Cs⁺后仍能保持其化学和热稳定性；同时，在钠和钾干扰离子共存时，UiO-66-(COOH)₂对Cs⁺仍表现出较高的选择性(S_Cs/M=5)和去除效率(58%).本文的研究结果可为用于核废水处理、放射性污染和放射性同位素回收的新型材料的设计提供重要参考与借鉴.     

不同粒径条件下煤孔隙结构特征分析

当前煤体孔隙结构研究普遍基于液氮吸附实验,而实验所测结果因选取煤样粒径的不同而变动。利用不同煤阶的5种煤样分别选取不同目数的煤样进行实验,测得了在不同粒径条件下的比表面积、平均孔径、吸附曲线等数据。研究表明,焦煤孔隙结构测试数据受实验样品粒径影响较大,褐煤平均孔径较大,孔隙发育程度高且测试数据受实验样品粒径影响较小。     

两性离子超分子水凝胶的制备及对废水中阴/阳离子染料的吸附去除

以三聚氯氰和5-氨基间苯二甲酸为原料，通过亲核取代制备了一种新型耐盐两性离子超分子水凝胶（ZSH）2,4,6-三（3,5-二羧基苯基氨基）-1,3,5-三嗪。运用FTIR、NMR、MS和SEM技术对ZSH进行了表征，并将其用于对阴离子染料活性艳红（K-2BP）和阳离子红（X-GTL）的吸附去除。基于ZSH的pH响应性和耐盐性，在高盐染料废水中利用ZSH的原位溶胶-凝胶转变，可在其与阴/阳离子染料接触的瞬间完成吸附。当吸附pH为0.86、ZSH与K-2BP的质量比为5∶2时，K-2BP的去除率可达89.6%，饱和吸附量为459.2 mg/g；当吸附pH为1.00、ZSH与X-GTL的质量比为2∶1时，X-GTL的去除率可达91.8%，饱和吸附量为427.6 mg/g。ZSH吸附K-2BP和X-GTL的过程更符合Freundlich等温吸附模型。     

硅/铝掺杂纤铁矿的表面性质及对F-的吸附性能

纤铁矿是土壤中重要的活性矿物组分,常与硅、铝元素共存,对土壤污染物的迁移有重要的影响。采用氧化水解法制备了不掺杂和硅、铝掺杂的纤铁矿(分别记为Lep、Si-Lep、Al-Lep),通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、N2吸附/脱附、质子电位滴定等方法对样品进行表征和表面性质分析,并研究了3种样品对F~-的吸附性能。结果表明:与Lep相比,Si-Lep、Al-Lep的结晶度降低且铝掺杂显著抑制了纤铁矿向针铁矿转化。Lep、Si-Lep和Al-Lep的BET比表面积分别为25.37、28.18、32.51m2/g,孔体积、平均孔径和表面分形度均依次增大。Lep、Si-Lep和Al-Lep样品的电荷零点(pHPZC)依次为7.10、6.80、6.50;3种样品的表面羟基密度分别为0.33、0.32、0.36mmol/g。Lep、Si-Lep和Al-Lep对F~-的最大吸附量分别为6.58、7.32、9.88mg/g;与Lep相比,Si-Lep和Al-Lep对F~-的准二级动力学速率常数分别降低至0.013、0.014g/(mg·min);Si-Lep对F~-的吸附亲和力增大,而Al-Lep对F~-的吸附亲和力降低。