纳米粘土矿物对阿特拉津的吸附-解吸特性研究

采用批量平衡实验,研究了纳米粘土矿物与原粘土矿物对除草剂阿特拉津的吸附解吸特陛。结果表明,粘土矿物对阿特拉津的吸附-解吸均能用Freundlich方程很好地拟合。随着溶液中阿特拉津浓度的增加,粘土矿物对阿特拉津的吸附量增加;粘土矿物粒径越小,吸附量越大,纳米粘土矿物的吸附量显著大于原粘土矿物。粘土矿物对阿特拉津吸附量大小顺序为：纳米SiO2）纳米蒙脱石〉凹凸棒石〉蒙脱石〉SiO2。粘土矿物对阿特拉津的解吸表现出一定的滞后效应,即粘土矿物吸附的阿特拉津越多,解吸的越少。粘土矿物对阿特拉津的解吸率大小顺序为：SiO2〉凹凸棒石〉纳米蒙脱石〉纳米SiO2〉蒙脱石。     

支持电解质浓度对磷酸根在可变电荷土壤表面吸附和解吸的影响

研究了离子强度对2种可变电荷土壤中磷酸根吸附和解吸的影响。结果表明,当pH分别大于3.7和4.0时,红壤和砖红壤对磷酸根的吸附量随离子强度的增加而增加;当pH分别小于3.7和4.0时,红壤和砖红壤对磷酸根的吸附量随离子强度呈相反的变化趋势。电解质主要通过改变离子专性吸附面上的电位来影响磷酸根的吸附。Zeta电位的测定结果表明,当pH大于土壤胶体的等电点(IEP)时,吸附面上电位为负值,且随离子强度增加数值减小,对磷酸根的排斥力减小,土壤表面对磷酸根的吸附量增加;当pH小于IEP时,吸附面上的电位为正值,它随离子强度增加而减小,不利于磷酸根的吸附。解吸实验的结果表明,吸附于可变电荷土壤表面的磷酸根在去离子水中的解吸量高于0.1 mol L-1NaNO3体系中的解吸量。这同样由于电解质浓度对土壤表面吸附面上的电位的影响所致。     

土壤矿物和胡敏酸对阿特拉津的吸附-解吸作用研究

选取了6种土壤矿物(蒙脱石、高岭石、钙饱和处理蒙脱石、钙饱和处理高岭石、无定型氧化铁和无定型氧化铝),以及从土壤中提取纯化的3种胡敏酸为材料,采用批量吸附平衡法,研究土壤矿物和胡敏酸对阿特拉津的吸附特性。结果表明,各吸附剂对阿特拉津的吸附均能采用Frundlich方程进行较好地拟合(r≥0.982,p0.01)。胡敏酸对阿特拉津具有最大的吸附性能,其固-液分配系数(Kd值)随平衡浓度(Ce值)的变化基本恒定,吸附等温线呈线性(Frundlich方程常数N≈1),吸附以分配溶解作用为主,吸附可逆性较高。黏土矿物(特别是蒙脱石)对阿特拉津也具有较强的吸附能力,Kd值随Ce值增加而增加,吸附等温线呈S型(N1),吸附主要是通过表面亲水作用。无定型氧化铁铝的Kd值随Ce值增加而降低,当Ce达到一定水平后,Kd趋于恒定,吸附等温线呈L形(N1),吸附主要是通过无定型氧化物表面的羟基与阿特拉津分子间的化学键合作用,吸附可逆性最差。     

可变电荷土壤吸附铜离子时氢离子的释放

可变电荷土壤吸附铜离子后 ,土壤的中和曲线上不出现pH突跃 ,而变成一条平缓变化的曲线。当土壤悬液的pH低于一定数值时 ,加入铜离子后不释放氢离子。该pH值与土壤中氧化铁的含量有关。氧化铁的含量越高 ,该pH值越高。对于大多数可变电荷土壤 ,此pH值为 4左右。对可变电荷土壤 ,pH值越接近 4,氢离子释放的快速过程越不明显。在pH 4左右 ,加入铜离子后 1 0分钟时 ,释放的氢离子量仅占 6 5分钟时释放量的 3 0 %左右。但当pH值高于 4 5时 ,在大多数情况下 ,加入铜离子后半分钟时释放的氢离子量即可占 6 5分钟时的 5 0 %以上。恒电荷土壤吸附铜离子时氢离子的释放速度比可变电荷土壤快得多。即使pH值低至 3 8,在加入铜离子后半分钟时氢离子的释放量即占 6 5分钟时的 5 6 %以上。可变电荷土壤吸附铜离子时的H/Cu比比恒电荷土壤大得多。当恒电荷土壤悬液中加入0 1mo1L- 1 NaNO3作支持电解质时 ,吸附铜离子时的H/Cu比增大。     

碱金属离子在蒙脱石-Cu2+表面吸附的离子特异性

研究离子交换中的离子特异性效应有助于揭示离子-带电表面相互作用机制。以蒙脱石Cu2+饱和样为研究对象,采用恒流法研究不同浓度碱金属离子Li+、Na+和K+的吸附动力学过程,并建立1︰1型(LiNO3、NaNO3、KNO3)电解质溶液中离子平衡吸附量与体系吸附活化能之间的关系。结果发现:(1)Li+、Na+和K+在蒙脱石-Cu2+表面的吸附过程仅呈现出弱静电力作用下的一级动力学特征,并存在明显的离子特异性效应。(2)离子非经典极化作用与体积效应共同决定了离子在双电层中的位置,从而导致表面电位存在差异;并且表面电位(绝对值)随着电解质浓度降低而增加,表现为Li+>Na+>K+。(3)根据新建立的模型可预测吸附离子在双电层中的位置,进而求出体系的吸附活化能,并发现离子特异性效应产生的根本原因是由活化能决定的,同时本研究表明建立的新模型在固/液界面反应中具有普适性。本研究将对固/液界面反应理论的完善提供新思路。     

离子强度对三种可变电荷土壤表面电荷和Zeta电位的影响

本文用离子活度和反号离子在土壤胶体双电层扩散层滑动面的分布解释了可变电荷土壤表面电荷与胶体Zeta电位随着离子强度增加呈相反变化趋势的原因。当p H大于土壤的盐效应零点(PZSE)时,离子强度增加导致土壤胶体双电层紧密层阴离子含量增加,土壤表面负电荷量增加,双电层滑动面上的反号离子(阳离子)数量增加,使得土壤胶体Zeta电位向正值位移。相反,当p H小于土壤PZSE,随着离子强度增加,土壤表面正电荷量增加,此时的反号离子为阴离子,双电层滑动面上的反号离子(阴离子)数量增加,导致土壤胶体Zeta电位向负值方向位移。另外,由于土壤表面对K+的吸附亲和力强于Na+,因此在相同浓度下,土壤胶体双电层滑动面上K+浓度高于Na+,导致土壤胶体在KNO3溶液中的Zeta电位高于在Na NO3溶液中的,从另一方面印证了这一解释。     

竹炭固定化微生物对土壤中阿特拉津的降解研究

采用环境友好材料竹炭为主要载体,壳聚糖和海藻酸钠为辅助载体,固定从污泥中分离出的阿特拉津降解菌株,研究不同固定材料对降解菌生长的影响,以及固定化微生物对土壤中阿特拉津的降解效果.结果表明,竹炭对阿特拉津降解菌具有较强的吸附固定能力,且竹炭粒径越小,固定化效果越好.利用壳聚糖和海藻酸钠交联并加固阿特拉津降解菌,增大了固定化空间,显著增加了降解菌的生物量,并提高了阿特拉津的降解效率.1％壳聚糖+5％海藻酸钠+竹炭+降解菌颗粒对阿特拉津降解菌的固定化效果最佳,施用该微生物固定化颗粒28天后,砂姜黑土及红壤中阿特拉津残留率分别为48.07％和47.23％.     

稻田节肢动物群落对3 种土壤改良剂的响应

试验研究了竹炭、凹凸棒石、木炭3 种土壤改良剂在吸附土壤污染物质、改善土壤物理性状时, 对稻田节肢动物群落的影响。结果表明: 3 种土壤改良剂均显著提高了蜘蛛类个体数量, 特别是优势种八斑球腹蛛(Coleosoma octomaculatum)的个体数量, 竹炭、凹凸棒石处理田八斑球腹蛛的个体数量为对照田的5 倍多,木炭处理田为对照田的4 倍多; 3 种土壤改良剂均显著降低了植食类昆虫的个体数量, 竹炭、凹凸棒石和木炭处理田的目标害虫稻褐飞虱(Nilaparvata lugens)数量分别为对照田的15%、10%和20%; 3 种土壤改良剂均显著提高了蜘蛛类的优势度, 显著降低了植食昆虫类的优势度; 竹炭和凹凸棒石处理的第1 年可显著提高节肢动物群落多样性, 第2 年对节肢动物群落多样性无显著影响, 木炭处理的每年都显著提高了稻田节肢动物群落多样性与复杂度, 增加了稻田生态系统的稳定性。     

BS-12改性不同磁性黏土矿物对苯酚的吸附

采用共沉淀法制备磁性海泡石(MST)、磁性沸石(MZT)和磁性凹凸棒石(MAT),并以两性表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)对其进行改性,以X射线衍射(XRD)对不同吸附剂材料进行表征分析,通过批处理法比较不同磁性黏土矿物经BS-12改性后对苯酚的吸附特征,同时考察温度、pH和离子强度对BS-12改性磁性黏土矿物吸附苯酚的影响。结果表明,三种黏土矿物原样和磁化样对苯酚的吸附能力分别呈NATNSTNZT、MATMSTMZT的大小顺序,磁化对凹凸棒石的苯酚吸附能力影响最大,这与Fe3O4在凹凸棒石上的覆盖度较高有关。经BS-12改性后,三种改性磁性黏土矿物对苯酚的吸附量均随改性比例的增大而增加,具有一致性;三种磁性黏土矿物中,BS-12改性对磁性海泡石的苯酚吸附能力提升最多,这与BS-12在磁性海泡石的改性率较高有关。温度和溶液初始pH的升高不利于BS-12改性磁化样对苯酚的吸附,但离子强度的增加对BS-12改性磁化样吸附苯酚具有促进作用。BS-12改性磁性黏土矿物对苯酚的吸附以疏水分配作用为主,吸附能力取决于有机碳含量。三种改性磁性黏土矿物中,BS-12改性磁性凹凸棒石上的有机碳含量最高,对苯酚的吸附能力最强,且吸附受温度、pH和离子强度的影响最小。     

阿特拉津在土柱中的淋溶规律研究

通过室内土柱淋溶试验,对阿特拉津在2种供试土壤中淋溶规律及其影响因子进行了研究.结果表明,淋溶速度由1.8 ml/min增至4.4 ml/min,阿特拉津的土壤残留量降低,淋出量分别增加10.8%(黑土),8.2%(草甸黑土);同时,增加土壤有机质含量,适当降低淋溶液中H+离子浓度,均有利于抑制土壤中阿特拉津的迁移与流...     

Adsorption of atrazine and metolachlor in three soils from Blue Creek wetlands, Waterville, Ohio

Atrazine and metolachlor are extensively used pesticides in agricultural activities in northwest Ohio. Adsorption coefficients are often used to model pesticide fate and transport. Many physical-chemical parameters, such as organic matter, clay content, pH, and ionic strength, affect pesticide adsorption. Adsorption kinetics and adsorption isotherms were studied by batch experiment. Effects of humic acid, solution pH, and ionic strength on atrazine and metolachlor adsorption were also approached. After 24 h, both atrazine and metolachlor reached adsorption equilibrium in three local soils. Adsorption isotherms were described by Freundlich equations. The Freundlich coefficient (Kf) ranged from 0.14 to 4.47 (L kg^–1) for atrazine, and 0.04 to 5.30 (L kg^–1) for metolachlor. Adsorption capacity decreased in the order Sloan loam > Del Rey loam > Ottokee fine sand. Koc values varied considerably for both pesticides: metolachlor > in Sloan loam, atrazine metolachlor in Del Rey loam, and atrazine > metolachlor in Ottokee fine sand. In addition to organic matter content, clay played a key role in adsorption in the Del Rey loam and Ottokee fine sand. Higher adsorption was observed at pH 5 for both pesticides. As pH decreased to 3 and increased to 11, adsorption decreased. Adsorption increased as ionic strength increased.     

Models for tetracycline in aquatic environments

The interactions of tetracycline with model clay adsorbents has been studied as a function of suspension pH, ionic strength, and adsorbate concentration. The model clay adsorbents were the Na, Ca, and dodecyltrimethylammonium forms of bentonite and a tannic acid covered bentonite. The adsorption isotherms were of the Langmuir type and the adsorption capacity decreases in the order tannic acid-clay > Ca-clay > Na-clay > dodecyltrimethylammonium-clay. The adsorption onto the clay substrates decreases as the ionic strength and pH increases.     

离子强度和pH对可变电荷土壤与铜离子相互作用的影响

研究了离子强度和pH对可变电荷土壤表面电荷与铜离子吸附的影响。作为对照 ,也研究了它们对恒电荷土壤黄棕壤的有关性质的影响。结果表明 ,随pH升高 ,土壤的表面负电荷增加 ,正电荷减少。对于可变电荷土壤 ,可出现电荷零点 (pH0 )。随pH升高 ,土壤对Cu2 的吸附量增大。随着离子强度增大 ,恒电荷土壤对Cu2 的吸附百分率明显降低 ,可变电荷土壤对Cu2 离子的吸附百分率也降低 ,但降低的幅度比恒电荷土壤者小得多。土壤中氧化铁的含量越高 ,降低的幅度越小。对于含 2 1 %左右游离氧化铁的铁质砖红壤 ,即使支持电解质NaNO3的浓度高达 1molL- 1,对Cu2 的吸附仍然几乎没有影响。从离子强度和pH与土壤表面电荷和铜离子吸附的关系 ,可以推测在土壤对铜离子的吸附中 ,既存在电性吸附 ,又存在专性吸附。在可变电荷土壤对铜离子的吸附中 ,专性吸附较为重要     

钠、钾离子对Bt蛋白在蒙脱石和凹凸棒土表面吸附与解吸的影响

采用静态吸附法研究了钠、钾离子对苏云金杆菌杀虫蛋白在蒙脱石和凹凸棒土表面吸附与解吸特性的影响。结果表明,添加钠、钾离子（0~2 mmol.L-1）均可提高Bt蛋白在两种矿物上的平衡吸附量,但等温吸附曲线的Langmuir方程拟合基本没受影响。添加钠离子或钾离子均能引起矿物粒子Zeta负电位升高,提示钠、钾离子通过减小矿物粒子与Bt蛋白之间斥力的方式促进了Bt蛋白吸附。在蒙脱石吸附Bt蛋白过程中添加钠、钾离子可使Bt蛋白的水解吸率升高,但解吸后的残留量变化不大;在凹凸棒土吸附Bt蛋白过程中添加钠、钾离子可使Bt蛋白的水解吸率减小,且解吸后的残留量增加。     

磷酸盐在水铁矿及水铁矿-胡敏酸复合体表面的吸附

The adsorption of phosphate onto ferrihydrite (FH) and two FH-humic acid (HA) complexes, obtained by co-precipitating FH with low (FH-HA1) and relatively high amounts of humic acid (FH-HA2), was studied through kinetics and isotherm experiments to determine the differences in phosphate adsorption between FH-HA complexes and FH and to reveal the mechanism of phosphate adsorption onto two soil compositions. The isoelectric point (IEP) and the specific surface area (SSA) of the mineral decreased as the particle porosity of the mineral increased, which corresponded to an increase in the amount of organic carbon. The adsorption capacity of phosphate was higher on FH than on FH-HA1 and FH-HA2 at the scale of micromoles per kilogram. The initial adsorption rate and adsorption affinity of phosphate decreased with an increase in the amount of HA in the mineral. The sensitivity of phosphate adsorption to the change in the pH was greater for FH than for FH-HA complexes. Ionic strength did not affect the adsorption of phosphate onto FH and FH-HA1 at a lower pH, and the increase in the ionic strength promoted phosphate adsorption at a higher pH. However, for the FH-HA2 complex, the increase in the ionic strength inhibited the adsorption of phosphate onto FH-HA2 at a lower pH and increased the adsorption at a higher pH.     

水体离子强度、pH值和腐殖酸浓度对石墨相氮化碳沉降的影响

为解决农业环境中石墨相氮化碳（g-C3N4）的风险评估、污染预测等问题,该研究以g-C3N4为研究对象,通过室内沉降试验、沉降模型计算、DLVO（Derjaguine Landaue Verweye Overbeek）理论计算相结合的研究方法,考察离子强度（Ionic Strength,IS）、pH值和腐殖酸（Humic Acid,HA）3种典型水环境因素对g-C3N4沉降与分散稳定性的影响。研究结果表明,g-C3N4的沉降随水环境IS升高而明显增强,IS由0上升至50.0 mmol/L,360 min后g-C3N4悬液的终点标准化浓度（C/C0）由0.86变为0.58。水环境pH值变化对g-C3N4沉降与分散稳定性影响较小,pH值由2上升至4,360 min后g-C3N4悬液的终点C/C0由0.63变为0.57;而pH值由4上升至10,360 min后g-C3N4悬液的终点C/C0由0.57变为0.78。水环境中HA的存在能够增强g-C3N4的分散稳定性,HA浓度由0提升至10.0 mg/L,360 min后g-C3N4悬液的终点C/C0由0.60变为0.91。一阶动力学沉降模型能够有效模拟水体中g-C3N4的沉降动力学曲线,DLVO理论的计算结果能够反映出不同条件下g-C3N4颗粒间的势能分布。研究结果对于准确分析评估农业环境中g-C3N4的环境风险和生态安全具有重要意义。     

Sb(V)在三种矿物表面的吸附行为

用研究了蒙脱土、高岭土和针铁矿在不同的pH与离子强度的介质条件下对Sb(V)的吸附及解吸行为。3种矿物对Sb(V)的吸附能力差别较大,蒙脱土的吸附量远大于针铁矿和高岭土,针铁矿与高岭土的吸附能力相近。pH对Sb(V)在3种矿物表面的吸附行为影响显著。随pH的升高,Sb(V)的吸附均减弱。吸附在高岭土表面的Sb(V)易解吸,而针铁矿和蒙脱土表面的Sb(V)不易解吸。随离子强度升高,高岭土对Sb(V)的吸附减弱;离子强度对Sb(V)在针铁矿和蒙脱土表面吸附的影响较小。