Fe/Al改性膨润土对铬酸根的吸附性能研究

利用膨润土原矿提取了粒径小于2μm的膨润土胶体,经过钠质化处理后分别用聚羟基铁和聚羟基铝进行改性,然后用一次平衡法研究了改性膨润土对水体中铬酸根的吸附性能.结果表明,与原矿相比,改性膨润土对铬酸根的吸附量有了不同程度的提高,铁改性膨润土对铬酸根的吸附量大于铝改性者.CrO42-的吸附平衡浓度为0.5 mmol·L-1时,Mt-1(Fe)、Mt-2(Fe)和Mt-3(Al)对铬酸根的吸附量分别为271.0 mmol·kg-1、114.0 mmol·kg-1和16.1 mmol·kg-1.改性膨润土对铬酸根的吸附量随离子强度的增加而增大,随体系pH值的增加而减小.铬酸根在改性膨润土表面的吸附以专性吸附机制为主,静电吸附所占比例很小,一般不超过30%.这些研究结果可为开发新型水处理剂提供理论指导.     

稻壳制备的生物质炭对红壤和黄棕壤酸度的改良效果

采用低温热解方法制备稻壳炭,通过室内培养试验研究稻壳炭在20 g.kg-1加入量水平下对酸性红壤和黄棕壤的改良效果。结果表明,加入稻壳炭后,红壤和黄棕壤的pH值均较不加稻壳炭的对照处理有不同程度的增加。加入稻壳炭降低了红壤和黄棕壤交换性酸和交换性铝含量,增加了土壤的交换性盐基数量,提高了土壤的盐基饱和度。加入稻壳炭能显著降低红壤和黄棕壤中有毒形态铝含量。稻壳炭对红壤酸度的改良效果优于黄棕壤。     

Effect of biochars on adsorption of Cu(II), Pb(II) and Cd(II) by three variable charge soils from southern China

The purpose of this study is to compare the relative contribution of different mechanisms to the enhanced adsorption of Cu(II), Pb(II) and Cd(II) by variable charge soils due to incorporation of biochars derived from crop straws. The biochars were prepared from the straws of canola and peanut using an oxygen-limited pyrolysis method at 350 °C. The effect of biochars on adsorption and desorption of Cu(II), Pb(II) and Cd(II) by and from three variable charge soils from southern China was investigated with batch experiments. Based on the desorption of pre-adsorbed heavy metals, the electrostatic and non-electrostatic adsorptions were separated. EDTA was used to replace the heavy metals complexed with biochars and to evaluate the complexing ability of the biochars with the metals. The incorporation of biochars increased the adsorption of Cu(II), Pb(II) and Cd(II) by the soil; peanut straw char induced a greater increase in the adsorption of the three metals. The increased percentage of Cd(II) adsorption induced by biochars was much greater than that for the adsorption of Cu(II) and Pb(II). Cu(II) adsorption on three variable charge soils was enhanced by the two biochars mainly through a non-electrostatic mechanism, while both electrostatic and non-electrostatic mechanisms contributed to the enhanced adsorption of Pb(II) and Cd(II) due to the biochars. Peanut straw char had a greater specific adsorption capacity than canola straw char and thus induced more non-electrostatic adsorption of Cu(II), Pb(II) and Cd(II) by the soils than did the canola straw char. The complexing ability of the biochars with Cu(II) and Pb(II) was much stronger than that with Cd(II) and thus induced more specific adsorption of Cu(II) and Pb(II) by the soils than that of Cd(II). Biochars increased heavy metal adsorption by the variable charge soils through electrostatic and non-electrostatic mechanisms, and the relative contribution of the two mechanisms varied with metals and biochars.     

离子强度和SO2-4对土壤吸附Al的影响

研究了离子强度和SO4^2-对土壤吸附Al的影响，结果表明：在所研究的pH范围内，随着NaCl支持电解质浓度的提高，土壤对Al的吸附量基本保持不变，并且当pH＜3．9时，即土壤表面净电荷为正时，土壤对Al的吸附量仍然很大，超过最大吸附量的50％，而用CaCl2作支持电解质时，当pH＜4．5时，在溶液中CaCl2浓度最高的情况下，Al的吸附量最小，在其余两种浓度条件下则基本相等；当pH＞4．5时，Al的吸附量几乎不受CaCl2浓度变化的影响。SO4^2-的加入对土壤吸附Al没有影响。这些都说明土壤吸附Al的作用机制主要为专性吸附。     

砖红壤中Al和Pb的竞争吸附

从pH值和离子加入量两个角度研究了砖红壤中Al和Pb的竞争吸附 .结果表明 ,当低数量的Al和Pb共存时 ,离子的吸附量与其单独存在下的情形相比都有所下降 ,该现象在低pH值的条件下较为明显 ,而随着pH值升高则逐渐减弱 ;若Al和Pb共存时的初始浓度均为 1 0mmol·l- 1 ,两者之间的竞争吸附在pH 3 5至 5 5范围内都较为显著 ;此外 ,当0 1mmol·l- 1 的Pb与 1 0mmol·l- 1 的Al共存时 ,Al的吸附没有受到Pb的影响 ,此时尽管Al和Pb的浓度比为 1 0∶1 ,但土壤对Pb的吸附并没有被Al完全抑制 ,反映出土壤表面某些吸附位对Pb具有高度的选择性     

砷酸根在可变电荷土壤颗粒表面的配位吸附

研究了砷在3种可变电荷土壤颗粒表面的吸附对土壤胶体Zeta电位的影响及砷酸根吸附过程中羟基的释放特征.在酸性条件下,土壤胶体吸附砷酸根后土壤表面的负电荷增加,Zeta电位下降.这说明砷酸根在土壤颗粒表面发生了专性吸附,吸附的砷酸根离子进入土壤胶体双电层的紧密层中.亚砷酸根吸附对土壤胶体Zeta电位的影响很小,说明它在土壤颗粒表面主要通过形成外圈型表面络合物而发生非专性吸附.砷酸根在土壤颗粒表面的吸附过程中有羟基释放,说明砷酸根与表面羟基发生了配位交换反应.羟基释放量随砷酸根加入量的增加和pH值的升高而增加.动力学实验结果表明,砷酸根吸附量和羟基释放量随时间具有相似的变化趋势,在开始的20min内,二者均随时间迅速增加,随后变化较小.羟基释放量与砷酸根吸附量的摩尔比也随时间的增加而增加,说明羟基释放反应滞后于砷酸根吸附反应.土壤体系中羟基释放量与砷酸根吸附量的摩尔比小于针铁矿体系,说明除铁铝氧化物外,土壤的其它固相组分也参与了对砷的吸附反应.     

施用碱渣对茶园土壤酸度和茶叶品质的影响

开展田间小区试验研究了不同施用量条件下碱渣对酸化茶园土壤的酸度和茶叶品质的影响.结果表明,施用碱渣可以显著提高土壤pH、土壤交换性盐基和盐基饱和度,降低土壤交换性酸和交换性铝含量,并使土壤中钙、镁养分保持合理比例.施用碱渣提高了茶叶中茶多酚、儿茶素、咖啡碱、氨基酸和叶绿素含量,降低了茶叶中铅含量,使茶叶品质得到改善.碱渣施用量为4 500 kg·hm-2时,可将土壤pH值调节至5.51,达到最适合茶树生长的酸度条件,该条件下生产的茶叶品质也最佳,茶叶茶多酚、儿茶素、咖啡碱、氨基酸和叶绿素含量分别比对照提高22.5%、27.8%、34.9%、69.0%和52.1%,而Pb含量下降51.2%.     

不同硝/铵比值对小麦幼苗根系释放氢氧根的影响

为研发酸化土壤的生物修复技术,采用水培试验和自动电位滴定装置研究酸性条件下氮素形态对小麦幼苗根系释放氢氧根及培养液pH变化的影响。结果表明,小麦幼苗在初始pH值为4.0,n(NO3-)∶n(NH4+)比值(以下简称硝/铵比)分别为15∶1、3∶1和1∶1的营养液中培养6 d后营养液pH升高,且增幅随硝/铵比的增加而增大,小麦对硝态氮的吸收量和氢氧根释放量呈相同的变化趋势,说明小麦对硝态氮的吸收偏好导致根系释放氢氧根,进而使得培养液pH升高。小麦幼苗在硝/铵比为3∶1,初始pH值分别为4.0、4.5和5.0的营养液中培养6d后,培养液pH和氢氧根释放量的增幅随初始pH的升高而降低,说明低pH条件有利于小麦幼苗对硝态氮的吸收,可促进小麦根系释放更多的氢氧根。10 h的恒定pH试验结果表明,恒定pH条件下小麦根系释放的氢氧根数量大于非恒定pH条件,且硝态氮比例越大,差值越大。因此,可以根据小麦在酸性条件下对硝态氮的吸收偏好建立酸化土壤的生物修复方法,即调节硝态氮含量以加大小麦根系的氢氧根释放量,进而提高土壤pH。     

添加农作物秸秆炭对红壤吸附Cu(Ⅱ)的影响

为考察秸秆生物质炭在重金属污染红壤修复中的作用,用一次平衡法研究了由花生秸秆、大豆秸秆、稻草和油菜秸秆制备的4种生物质炭对采自江西和广西的2种红壤吸附Cu(Ⅱ)的影响及其机制。结果表明,添加由农作物秸秆制备的生物质炭提高了红壤对Cu(Ⅱ)的吸附量,生物质炭对Cu(Ⅱ)吸附的促进作用随生物质炭添加量的增加而增加,低pH值条件下促进作用更明显。pH值4.0和w为2%生物质炭添加水平下,油菜秸秆炭、花生秸秆炭、大豆秸秆炭和稻草炭使江西红壤对Cu(Ⅱ)的吸附量较对照分别增加97%、79%、51%和54%;花生秸秆炭和大豆秸秆炭使广西红壤对Cu(Ⅱ)的吸附量较对照分别增加61%和44%,当生物质炭添加水平w达4%时,Cu(Ⅱ)吸附量的增幅达97%和165%。生物质炭表面带负电荷,可以同时增加红壤对Cu(Ⅱ)的静电吸附量和专性吸附量,但以增加专性吸附为主。因此,添加秸秆生物质炭可以有效降低Cu(Ⅱ)在酸性红壤中的活动性和生物有效性。     

2种水稻土中Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的解吸动力学

用一次平衡法研究了2种水稻土表面吸附态Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的解吸动力学行为及柠檬酸和酒石酸对2种重金属离子解吸的影响。结果表明,虽然2种土壤对Pb(Ⅱ)的吸附量比Cu(Ⅱ)高得多,但无论在单一重金属体系还是Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)共存体系中,Cu(Ⅱ)的解吸量均大于Pb(Ⅱ),湖州水稻土Cu(Ⅱ)的解吸量大于嘉兴水稻土,说明土壤对重金属离子的吸附亲和力越大,吸附的重金属离子越不易解吸。用E lovich方程拟合动力学数据可以获得比较满意的结果。解吸速率与时间的关系曲线表明,Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的解吸速率随时间的增加迅速减小。Cu(Ⅱ)的解吸速率大于Pb(Ⅱ),柠檬酸和酒石酸不仅使重金属的解吸量增加,而且使Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的解吸速率大大提高。2种有机酸对Cu(Ⅱ)解吸的促进作用大于Pb(Ⅱ),柠檬酸的促进作用大于酒石酸。