土壤及生物炭对草甘膦的吸附作用

为了确定生物炭修复草甘膦污染土壤的可行性,通过添加不同比例和种类的生物炭到土壤中,研究土壤对草甘膦的吸附效果。采用吸附动力学拟合、等温吸附分析、红外光谱测定分析方法。结果表明:草甘膦能强烈地吸附在红壤及稻壳炭、竹炭、竹柳炭中,相比于红壤,3种生物炭达到吸附平衡时间短。吸附动力学符合准二级动力学方程,等温吸附符合Freundlich吸附等温方程。Freundlich吸附等温方程中1/n数值均<1,表明红壤和3种生物炭对草甘膦的吸附方式是非线性吸附,且非线性程度大小为竹柳炭>竹炭>红壤>稻壳炭。生物炭添加到红壤中,可以提高红壤吸附草甘膦的量,生物炭添加比例越高,土壤吸附草甘膦的量也越高。土壤中添加生物炭比例相同时,竹炭使土壤吸附草甘膦的量最高,竹柳炭次之、稻壳炭最低。3种生物炭吸附草甘膦前后的红外光谱分析阐明了酚、胺、芳香烃、羧酸、羧酸盐、脂肪醚等在吸附过程中起重要作用。     

不同原料生物炭对氮、磷、钾的吸附和解吸特性

【目的】通过三种不同原料生物炭 (玉米秆炭、稻壳炭、稻秆炭) 对氮、磷、钾的吸附解吸试验,了解不同材料来源的生物炭对无机养分的吸附和解吸特征,为将其作为添加物来调节有机肥的性质提供参考。【方法】在pH 6.75 ± 0.25、25℃下,采用Langmuir和Freundlich方程对三种不同原料生物炭 (玉米秆炭、稻壳炭、稻秆炭) 氮、磷、钾的等温吸附进行拟合。对吸附养分后的生物炭进行连续5次解吸,前4次采用水浸提,第5次浸提采用1 mol/L KCl浸提氮,0.5 mol/L的NaHCO₃浸提磷,1 mol/L的CH₃COONH₄浸提钾。【结果】1) Langmuir和Freundlich方程均可用来拟合生物炭对氮、磷、钾的等温吸附,Langmuir方程对氮、磷的吸附拟合较好,Freundlich方程对钾的吸附拟合较好。对不同原材料而言,稻秆炭对氮、磷、钾的吸附性能均较好,其最大吸附量q_m分别为 (2.44 ± 0.15) mg/g、(2.91 ± 0.12) mg/g和 (4.97 ± 0.22) mg/g。2) 不同原材料生物炭对氮、磷、钾的单次解吸率和总解吸率具有一定的差异。生物炭对阳离子 (铵根离子和钾离子) 的最大吸附量受阳离子交换量和酸性官能团的数量以及pH_pzc影响,对磷酸根的最大吸附量主要与阳离子交换量和碱性官能团的数量有关。【结论】所试三种生物炭对氮、磷、钾的吸附存在单分子层吸附和多分子层吸附,在单次解吸率和总解吸率上不同原料生物炭存在一定的差异性。在生物炭对氮和钾吸附的总量上,物理性吸附的贡献高于化学吸附;对磷的吸附总量上,化学吸附的贡献高于物理吸附。三种生物炭对氮、磷、钾的固储和缓释能力具有一定的差异,稻秆炭的保肥供肥能力优于玉米秆炭和稻壳炭。     

不同粒径保水剂对锌肥吸附及缓释性能研究

针对锌肥直接使用到土壤中利用率低的问题,选取4种粒径保水剂(M、L、L1和L2),通过吸附与缓释实验研究其对锌的吸附特性及其重复缓释性能。结果表明:采用Langmuir和Freundlich等温吸附方程对4种粒径保水剂的吸附实验数据进行拟合分析,得出4种粒径保水剂适合Freundlich等温吸附模型,为多分子层吸附,且其吸附为适中吸附;保水剂对Zn2+的吸附符合准二级动力学模型(R2>0.99),化学吸附是控制吸附速率的主要因子,其吸附平衡时间为60 min(M)<240 min(L)<1320 min(L2)<1360 min(L1),平衡吸锌量大小顺序为L1>L2>L>M,即L1(4～6 mm)粒径吸附平衡时间较长,最大吸锌量高;保水剂累积释锌量表现为L1、L2>M、L,较大粒径保水剂L1(4～6 mm)、L2(6～10 mm)在相同条件下可以释放更多锌离子,具有更好的释肥效果;FT-IR分析表明高分子保水剂内部官能团的离子交换与络合对于Zn2+的吸附固定起重要作用。综合来看,所供试的4种不同粒径保水剂,从不同浓度溶液中吸肥、释肥性能来看,L1(4～6 mm)粒径保水剂的性能最佳,推荐作为锌肥缓释载体的适宜粒径,可避免直接施锌肥造成土壤中锌的生物有效性低而导致肥料利用率低的问题。     

秸秆生物炭对棕壤中Cu(Ⅱ)的吸附效应及影响因素

以棉花、花生秸秆为原料,采用限氧热裂解法分别于350℃、500℃、650℃下制备生物炭,通过等温吸附和吸附动力学实验,研究两种秸秆生物炭对棕壤中Cu(Ⅱ)的吸附特性和修复效应。结果表明:随裂解温度上升,秸秆生物炭的碳化程度和BET比表面积增加,而含氧官能团、H/C和O/C的比值则减少,且花生秸秆生物炭的芳香化程度、碳化程度和比表面积均高于棉花秸秆生物炭;不同温度梯度制备的生物炭在吸附效果及机制方面存在差异,秸秆生物炭对Cu(Ⅱ)的吸附效果与Lagergren动力学方程的二级动力学方程、Langmuir等温方程可以较好拟合;随着pH的升高,吸附量均增加,吸附量在6.5时达到最大,且花生生物炭的吸附量大于棉花生物炭;SEM电镜扫描图展示了花生秸秆生物炭的表面特征和孔隙结构比棉花明显;FTIR谱图分析表明秸秆生物炭含氧官能团含量随裂解温度的升高而减少。综上,花生秸秆生物炭对山东棕壤重金属污染的修复效果更优。     

磁性壳聚糖微球吸附苹果渣多酚的动力学及热力学分析

为了更好的利用胺基化磁性壳聚糖微球吸附分离苹果渣多酚的工艺,对其反应动力学和热力学进行了研究。主要采用Langmuir准一级动力学模型、Langmuir准二级动力学模型、Elovich方程及内扩散方程对吸附反应动力学过程进行拟合,并利用Langmuir等温吸附模型、Freundlich等温吸附模型及Temkin等温吸附模型对吸附反应热力学特性进行解析。结果表明:吸附动力学过程符合准二级动力学模型的描述,吸附温度越高,吸附速率常数和初始吸附速率越大,且平衡吸附量越高。吸附热力学过程符合Freundlich等温吸附模型,热力学参数ΔG<0,ΔH>0,ΔS>0,表明胺基化磁性壳聚糖微球对苹果渣多酚的吸附过程可以自发进行,并且是伴随着焓变>0的吸热过程。动力学及热力学研究为利用胺基化磁性壳聚糖微球进行苹果渣多酚的提取分离提供了技术依据。     

吸附树脂吸附蜂蜜中羟甲基糠醛的热力学研究

为考察大孔吸附树脂对蜂蜜中羟甲基糠醛(HMF)的吸附可行性，该文采用静态吸附法研究了LSA-800B型大孔树脂对HMF吸附过程的热力学性质。结果表明，在298，308，318 K和研究的浓度范围内，蜂蜜中的HMF在LSA-800B型树脂上的吸附等温线均符合Freundlich等温吸附方程，Freundlich吸附等温线和等量吸附焓表明LSA-800B型树脂对蜂蜜中HMF吸附是放热过程。吸附自由能ΔG＜0表明吸附的自发性，吸附熵变ΔS＜0说明吸附质分子在吸附树脂表面上的运动比在溶液中受到更大的限制。     

磁性壳聚糖微球吸附苹果汁有机酸的动力学及热力学特性

为充分利用中国丰富的苹果资源,开发多品类的苹果深加工产品,以磁性壳聚糖微球为吸附剂,通过磁分离技术,吸附获得苹果汁中的天然有机酸,并对其吸附过程进行研究。利用Lagergren准一级动力学方程、准二级动力学方程、Elovich方程及内扩散方程对吸附反应动力学过程进行拟合;利用Langmuir等温吸附模型、Freundlich等温吸附模型及Temkin等温吸附模型对吸附等温数据进行拟合,并对其吸附反应热力学特性进行分析。通过比较线性拟合方程的决定系数,发现磁性壳聚糖微球吸附苹果汁中有机酸的动力学过程更加符合Lagergren准二级动力学模型,吸附温度越高,吸附速率常数和初始吸附速率越大,但平衡吸附量越低。等温吸附过程更加符合Langmuir等温吸附模型,表明该吸附过程更趋向于单分子层的化学吸附。298 K时,有机酸的饱和吸附量可达到188.679 2 mg/g,表明磁性壳聚糖微球是苹果汁中有机酸的1种高效吸附剂。热力学参数ΔG°0,ΔH°0,ΔS°0,表明磁性壳聚糖微球对苹果汁有机酸的吸附过程为熵增加的可自发进行的放热过程。动力学及热力学结果为磁性壳聚糖微球吸附苹果汁有机酸的研究提供了理论基础与技术支持。     

风化煤对农田土壤重金属汞的钝化修复

风化煤钝化修复土壤主要是其活性官能团与重金属发生络合、鳌合等一系列反应,进而降低重金属在土壤中的可迁移性和生物有效性,以达到修复土壤的目的。本文系统研究了风化煤对重金属汞(Hg)的吸附特性及其对Hg在土壤中径向迁移和生物可利用性的影响。结果显示:风化煤对酸碱有一定的缓冲作用,pH对Hg的平衡吸附量影响不大,最大吸附量为8.19 mg/g,该吸附为吸热反应。风化煤对Hg的吸附作用采用Freundlich方程描述较好,为多分子层吸附,吸附动力可用拟二级速率方程描述。土柱试验中风化煤用量为1、2、4、8 g时,淋溶液中Hg含量分别下降2.62、1.66、1.10、0.70μg/g,风化煤的使用可以降低Hg从土壤向溶液的迁移。盆栽试验进一步验证了风化煤对土壤中Hg迁移的阻控作用,其中添加风化煤黄壤中移栽30 d和70 d收获的白菜叶中Hg含量较未添加风化煤黄壤中下降了0.14μg/kg和0.09μg/kg;添加风化煤和外源Hg黄壤中Hg含量是未添加风化煤黄壤的2.4倍,而收获的30、70d小白菜叶中Hg含量前者分别为0.53、0.82μg/kg,后者分别为0.35、0.48μg/kg,理论上可认为前者较后者分别下降了0.31、0.33g/kg。可见,风化煤实现了对土壤中Hg的吸附、钝化,减缓了其生物可利用性,是一种廉价高效的环境友好型钝化剂。     

磁性玉米秸秆生物炭对水体中Cd的去除作用及回收利用

以农田生态系统废弃农作物秸秆资源化利用为前提,以生物炭去除水体重金属镉(Cd)污染及其回收利用为目的,该文以500℃裂解的原始玉米秸秆生物炭(MSB,maize straw biochar)和磁性玉米秸秆生物炭(MMSB,magnetic maize straw biochar)试验材料,在2种生物炭的表面性状进行表征的基础上,探究了不同吸附条件下生物炭对污染水体中Cd(Ⅱ)的吸附去除作用及其回收利用的可能性。结果表明:MSB和MMSB对Cd(Ⅱ)的吸附量在pH值为5时达到最大,其最大吸附量分别为27.52和33.45 mg/g;当MSB和MMSB添加量为1.4和0.8 g/L时,对Cd(Ⅱ)的去除率分别可达85.15%和95.48%;Langmuir方程能更好地模拟等温吸附行为,MSB和MMSB达到平衡时的最大吸附容量分别为26.03和43.45 mg/g,趋近实际值;动力学数据与二级动力学方程拟合度更高,MSB和MMSB的平衡吸附量Qe理论值分别为13.42和24.31 mg/g;MMSB对其表面吸附Cd(Ⅱ)的解吸率均显著低于MSB。磁性生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附效率和固着能力增强可能与其较高的pH值、更大的比表面积、更多的极性含氧官能团有关。此外,在外部存在磁场的情况下,磁性生物炭可以通过磁力作用加以回收再利用。研究成果对促进农业废弃物的资源化利用以及水体环境中重金属净化技术的进步均有重要意义。     

改性油菜秸秆生物质炭吸附/解吸Cd2+特征

该研究选用蒸汽爆破油菜秸秆,对其进行羟基磷灰石和KMnO4浸渍处理,再用壳聚糖和NaOH溶液改性所获得的生物质炭改性,以比较表面特性变化和吸附/解吸Cd~(2+)的特征。结果表明,改性处理可有效地在生物质炭表面负载相应官能团,如羟基磷灰石处理使生物质炭表面磷酸盐增多,比表面积提高至225.68 m2/g;而壳聚糖、KMnO4和NaOH处理,则引入了-NH2和-OH、-COOH等酸性含氧官能团。尽管改性生物质炭表面电荷减少,但Cd~(2+)吸附容量却提高了13%～315%,其吸附行为可用Langmuir等温吸附式拟合,并符合Pseudosecondorder吸附动力学方程。改性后,生物质炭对Cd~(2+)的吸附主要为专性吸附,其初始吸附速率提高了65%～379%,而解吸率降低了17%～91%,表明对Cd~(2+)的吸附更快且更加稳定,具有良好的应用潜力。     

Arsenic Removal from Water by Iron-Modified Bamboo Charcoal

The effectiveness of a novel and low-cost adsorbent, iron-modified bamboo charcoal (BC-Fe), for arsenic removal from aqueous systems was evaluated in this study. The BC-Fe was synthesized by loading iron onto bamboo charcoal via soaking in a ferric salt solution. The BC-Fe possessed a porous structure with a surface area of 277.895 m²/g. The adsorption characteristics of arsenic onto BC-Fe were further investigated at various pHs, contact times, arsenic concentrations, and adsorbent doses in batch tests. The corresponding optimum equilibrium pH ranges for As(III) and As(V) removal were 4–5 and 3–4, respectively. The equilibrium times for As(III) and As(V) adsorption were 30 and 35.5 h, respectively. The arsenic removal was strongly dependent on the initial adsorbate concentration and adsorbent dosage. The maximum arsenic removal capacities of BC-Fe under the experimental conditions were 7.237 and 19.771 mg/g for As(III) and As(V), respectively. The pseudo-second-order kinetic model and Freundlich isotherm explained the kinetic and equilibrium of both the As(III) and As(V) adsorbent processes, respectively. Based on these results, the BC-Fe developed in this study is a promising material for the treatment of arsenic-contaminated water.     

辐射接枝共聚物XG-g-NVP溶胀性能及其对苯酚吸附特性的研究

采用共辐射接枝法制备黄原胶-N-乙烯基吡咯烷酮接枝共聚物(XG-g-NVP),研究其溶胀性能及对苯酚的吸附性能.研究表明,XG-g-NVP在接枝率为623%时溶胀性能和吸附苯酚的能力最强,分别为62.1和0.76g/g.红外分析显示,XG-g-NVP与苯酚通过氢键相结合.XG-g-NVP对苯酚吸附符合Freundlic...     

宁夏灌淤土对磷吸附的初步研究

本文报道了宁夏灌淤土12个代表性土样对磷的等温吸附与解吸特性。实测吸附曲线与Preundlich、Langmuir和Temkin三种等温吸附方程都很吻合。全部供试样品的相关系数变化在0.931-0.999之间,均达极显著水平(p<0.01)。其中Langmuir等温式与本实验资料最为吻合。供试土壤对磷的最大吸附量(X_m)变化在172-460μgP/g之间,平均为347±28μgP/g。影响其大小的因子主要是物理性粘粒和CaCO₃,含量,均达极显著正相关。灌淤土不同土层的吸磷量大小依次为:剖面24>23>21>22,而解吸磷能力大小依次为:剖面23>22>21>24。磷的解吸量与吸附量之间呈极显著正相关。根据本试验数据,土壤对磷的等温吸附曲线可以用来预测土壤需磷量。     

外源木炭对苄嘧磺隆在土壤中吸附-解吸的影响

采用振荡平衡法研究了除草剂苄嘧磺隆在3个不同粒径木炭和2种不同类型土壤中的吸附-解吸特征,重点考察了外源木炭对苄嘧磺隆在土壤中吸附-解吸过程的影响。结果表明,苄嘧磺隆在土壤和木炭中的吸附-解吸符合Freundlich方程。木炭对苄嘧磺隆有很强的吸附能力,木炭粒径越小,吸附能力越强。添加木炭能显著提高土壤对苄嘧磺隆的吸附量,木炭添加量越多,苄嘧磺隆吸附量越大,相对的解吸量越少。苄嘧磺隆在土壤和木炭中的解吸过程呈明显的滞后效应,且滞后效应随着苄嘧磺隆初始浓度增大和土壤中木炭添加量增大而逐渐加强。该项研究表明,以木炭作为人工添加吸附剂可有效的减少苄嘧磺隆从土壤中的流失。     

自然水体生物膜对Pb^2＋Zn^2＋的吸附特性

以合肥董铺水库为水源、天然纯棉绳为人工基质培养自然水体生物膜,研究了该生物膜对Pb^2＋和Zn^2＋的吸附特性及其影响因素。结果表明,单一重金属离子体系中,生物膜对两种重金属离子的吸附均符合Freundlich吸附等温式（RP2b=0.9900,RZ2n=0.9989）和Langmuir吸附等温式（RP2b=0.9823,RZ2n=0.9792）;吸附过程符合Langmuir二级动力学方程（RP2b=0.9992,RZ2n=0.9999）;在pH6-7、温度25-30℃的条件下,Pb^2＋和Zn^2＋有较高的去除率;在Pb^2＋-Zn^2＋两元混合体系中,生物膜对Pb^2＋的吸附选择性明显比Zn^2＋强。     

生物质炭对茶园土壤水溶性氟吸附特性的影响

采用室内培养试验法对添加生物质炭的茶园土壤水溶性氟吸附特性进行了研究。结果表明,茶园土壤随生物质炭添加量增加对水溶性氟的吸附量和吸附率均逐渐降低,应用等温吸附Langmuir方程、Freundlich方程和Temkin方程均能够较好地描述其吸附规律,其中以Freundlich方程拟合曲线最佳。随生物质炭添加量的增加土壤氟净吸附量逐渐降低。各处理土壤的氟吸附动力学过程包含吸附快反应和慢反应阶段,平衡时间小于120 min区间为吸附量快速上升期,平衡时间达到1 440 min后0.25%和0.50%生物质炭添加量处理土壤基本达到平衡状态。从双常数方程、Elovich方程和一级动力学方程拟合方程计算得到的理论吸附量与试验实测吸附量之间的符合程度较高,可准确描述添加生物质炭土壤对水溶性氟的吸附过程。添加生物质炭使土壤p H值升高与茶园土壤对水溶性氟最大吸附量、吸附强度和净吸附量的降低密切相关。     

秸秆和硫酸铝改良剂对苏打盐碱土吸附腐殖酸性能的影响

为了揭示硫酸铝改良剂对苏打盐碱土在秸秆还田条件下固碳性能的影响,研究了添加秸秆和硫酸铝并于恒温条件下培养300天后的盐碱土对腐殖酸的吸附性能。结果表明:在腐殖酸吸附动力学中,秸秆和硫酸铝不同添加量条件下,盐碱土对腐殖酸的吸附均在120min时达到平衡,准二级动力学方程拟合效果最好,R2值最高(0.936)。Langmuir方程和Freundlich方程均可较好地拟合盐碱土对腐殖酸的等温吸附。添加相同比例的玉米秸秆条件下,Langmuir方程拟合获得的最大吸附量分别表现为69.335,42.830,40.498,42.593mg/g。而添加同等比例的硫酸铝改良剂条件下,最大吸附量分别表现为21.358,32.647,69.335,49.232,62.375,42.830mg/g。     

Hydrous Ferric Oxide (HFO)—a Scavenger for Fluoride from Contaminated Water

Groundwaters contaminated with excess fluoride (above 1.5 mg/L) posed some risks to the public health in India. Methods available for fluoride contaminated water treatment are cogaulation–filtration using alum + lime + bleaching powder (Nalgonda technique) and adsorption using activated alumina. Use of aluminium compounds for water treatment purpose needs replacement on neurological health problem. Objective to this, the synthesis and fluoride adsorption behavior of hydrous ferric oxide (HFO) are reported here. It is seen that fluoride adsorption density varies as a function of pH, contact time, aging time, drying temperature and particle size of HFO. Highest adsorption density for fluoride is found to be at pH 4.0. Effects of competing anions in removing fluoride from solution were tested. Arsenite, arsenate, phosphate and sulfate show strong interfering effect at high anions to fluoride molar ratio in solution. Adsorption of fluoride on HFO follows the Freundlich isotherm and the Lagergren first-order kinetic model. It was also determined that HFO is a better adsorbent in removing fluoride from high fluoride groundwater than some other adsorbents. Regeneration of fluoride-rich HFO results showed that 1.0 M NaOH solution could be used up to a maximum of 75% regeneration.