土壤和高岭石与磷酸根反应动力学

本文测定了五种土壤和一种高岭石矿物与磷酸根的反直动态过程,并就试验材料对一级反应式、二级反应式、双常数方程和Elovich方程等四种动态模式的拟合性进行了比较。结果表明,用双常数方程和Elovich方程描述土壤和高岭石与磷酸根的反应动力学明显优于一级反应式和二级反应式,而对于较长时期的反应,Elovich方程又优于双常数方程。Elovich方程中的常数α值的大小与土嚷吸磷能力呈芷相关,而常数β值与反应速度呈反相关,并随施磷量的增加而减少。 在土壤与磷反应的整个过程中,伴随着吸磷量的不断增加,都有速效磷(可为Olsen试剂提取)向缓效磷的转化。转化速度在第一、二星期较快,而后逐渐减慢并趋向稳定。在本试验条件下,高岭石与磷酸根的反应过程,可能主要由表面吸附机制所控制。     

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pH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。     

酸性条件下可变电荷土壤对铜吸附动力学特征

用自行设计的动力学装置,研究了酸性条件下Cu在可变电荷土壤表面的反应动力学吸附特征.结果表明,在酸性条件下,Cu吸附过程分为快反应和慢反应.从一级动力学方程拟合的参数可知,3种土壤的最大吸附量依次为砖红壤>赤红壤>红壤,Cu最大吸附量随酸度增加显著下降;用Elovich方程和抛物线扩散方程常数b值,解释离子的表观扩散速率,3种土壤的b值依次为砖红壤>赤红壤>红壤,且随酸度的增大而降低.从相关系数的比较看,Elovich方程在描述Cu的吸附数据比一级动力学方程和抛物线扩散方程要差.在Cu吸附过程中,pH为5.5和4.3时,红壤和赤红壤流出液中有质子释放,质子的释放可能涉及铜离子的水解;而砖红壤在pH为5.5有质子的释放,pH4.3时有质子的消耗.当原液pH为3.3和3.8时,都存在质子的消耗.3种土壤H+的消耗过程有较大的区别,砖红壤上快速消耗H+量远远大于红壤和赤红壤.反应初期,H+质子的消耗是快速反应,主要包括土壤交换阳离子的缓冲作用、士壤表面的质子化及硫酸根专性吸附释放的羟基中和H+质子;而以后的反应中,H+质子对矿物的溶解是一缓慢过程.     

冻融作用对土壤镉吸附特征的影响

选择东北地区棕壤为供试土壤,采用人工控温方法进行冻融处理(冻-融时间为12h-12 h,冻-融温度为-30℃-30℃),进行不同含水量和冻融频次处理下土壤镉的静态等温吸附试验和动力学等温吸附试验,并选择不同模型对吸附曲线进行拟合,研究冻融作用与土壤镉吸附特征之间的关系.结果表明:未冻融和冻融处理土壤对镉的吸附量均随着含水量的增加先增加后减少;冻融作用会增加土壤镉的吸附量,加快土壤镉的吸附速率;Henry模型和Temkin方程可以较好拟合土壤镉静态等温吸附曲线,双常数方程、Elovich方程和型曲线方程则可以很好拟合土壤镉动力学等温吸附曲线.     

EDTA对中低污染土壤中重金属的解吸动力学

采用0.05 mol·L-1的 EDTA 作为解吸剂,对中低污染负荷土壤中Cd、Pb、Cu、Zn进行了振荡解吸研究,并运用一级动力学方程、Elovich方程和双常数方程进行模拟.结果表明,污染土壤中重金属Cd、Pb、Cu、Zn的解吸率随着解吸时间的延长而不断增加,中污染负荷土壤Cd、Ph、Cu、Zn解吸率高于低污染负荷土壤.反应720 min后,EDTA对中污染和低污染土壤中Cd、Pb、Cu、Zn的解吸率分别为Cd 45.16%、30.88%,Pb 51.32%、26.45%,Cu 17.86%、14.23%,Zn 23.31%、19.63%.双常数方程是描述污染土壤中Cd、Pb、Cu、Zn解吸动力学过程的最佳方程,其次为Elovich方程,最差模型是一级动力学方程.Cd、Pb、Cu、Zn的解吸速率随解吸时间延长而不断降低,Cd、Pb、Cu、Zn在中污染土壤中的解吸速率大于其在低污染土壤中的解吸速率.     

蒙山茶园土壤组分对铝的吸附解吸动力学特征的影响

为了探讨铝在土壤中迁移、转化的环境化学行为,以蒙山茶园土壤为供试土壤,采用间歇法研究了原土及各粒级对铝吸附解吸的动力学特征,分析土壤有机质、游离氧化铁含量和CEC与铝的吸附解吸动力学特征的关系,以期为茶园土壤科学管理、降低茶叶中铝含量提供科学参考。结果表明:两种茶园土壤对铝的吸附量均随时间的延长而增加,以最大吸附量为例,紫色土表现为粘粒(1 009.26 mg·kg-1)粉粒(510.17 mg·kg-1)细砂粒(269.13 mg·kg-1)原土(144.91 mg·kg-1)粗砂粒(217.94 mg·kg-1),黄壤表现为粘粒(477.56 mg·kg-1)粉粒(327.62 mg·kg-1)原土(152.54 mg·kg-1)细砂粒(136.90 mg·kg-1)粗砂粒(174.61 mg·kg-1);两种土壤对铝均存在静电吸附和专性吸附,以60 min为界分为快速反应阶段和慢速反应阶段,吸附平衡时间为240 min;双常数方程及Elovich方程可以很好地描述两种土壤对铝的吸附解析动力学过程,方程拟合均能达到极显著水平(P0.01);土壤的有机质、游离氧化铁、CEC与吸附速率呈显著或极显著正相关,与吸附速率的下降率呈显著负相关,而在解析阶段,三项指标与两种土壤的解析率相关性都不明显。     

生物膜载体吸附剂对Cu~(2+)的吸附研究

利用恒温冷冻摇床,测定了生物膜填料吸附剂对废水溶液中Cu2 的吸附操作曲线、pH值、温度和生物膜量的影响,并将实际吸附过程与准一级吸附动力学方程、准二级动力学方程和Elovich模型进行拟合。结果表明,准二级动力学方程和Elovich模型能与吸附过程达到较好的吻合;溶液pH值一般选择在5～6范围进行吸附处理;温度考虑在室温20℃左右下进行;由于单位质量生物膜的吸附量下降,因此欲提高溶液的吸附率不能单纯靠生物膜量(WW)的增加。     

六氯苯在红壤和黄泥土上的依时解吸特征

采用批量平衡实验和动态实验的方法，研究了六氯苯在红壤和黄泥土上的吸附和依时解吸特征。结果表明，六氯苯在红壤和黄泥土上的吸附与解吸行为可用Freundlich方程进行拟合，并表现非线性特征。六氯苯从这两种土壤上解吸的过程受解吸时间的影响，随着解吸时间的延长，六氯苯吸附等温线与解吸等温线的差异变大，表现出一定的滞后效应。用不同方程对滞后系数H和λ进行量化发现，随着解吸时间的延长，和吸附强度有关的参数Kdes如逐渐增大，滞后效应增强。     

腐植酸对Cd在西部黄土上吸附特性影响的研究

选用西北地区粘土为供试土样,采用振荡离心法研究了腐植酸对Cd在粘土上吸附特性以及相关因素的影响。结果表明,无论是否加入腐植酸,Cd的吸附都能够较好地符合Freundlich方程。在25℃时,加入10 mL55 mg.L-1的腐植酸使土样对Cd的饱和吸附量由29.22 mmol.kg-1增加到31.39 mmol.kg-1,并且Cd在供试土样上的吸附量随温度升高而降低,表明吸附为放热过程。加入与不加腐植酸相比,吸附标准自由能改变量分别为ΔG2θ=-0.949 7 kJ.mol-1和ΔG1θ=-0.888 5 kJ.mol-1。不加腐植酸时,描述Cd在供试土样上的吸附动力学最优方程为Elovich方程,其次为双常数方程;加入腐植酸溶液后,其吸附动力学最优方程改变为双常数方程,且Cd的吸附平衡时间缩短。随着加入腐植酸量的增加,土壤样品对Cd的吸附量明显增加;随pH值的增加,加入腐植酸降低了土壤对Cd的吸附增加量。     

长期定位施肥对蔬菜保护地土壤K+吸附动力学的影响

采用流动交换法研究长期定位施肥蔬菜保护地土壤(Ca2+饱和)K+吸附动力学特性.结果表明.不同处理K+的平衡吸附量、平衡时间差异很大,与CEC、粘粒、有机质和速效钾含量均呈显著负相关;不同处理K+的吸附速率与反应时间(Int)之间均存在良好线性关系,但不同处理吸附下降的快慢和初始吸附速率的大小各不相同;一级动力学方程或Elovich方程为描述各处理K+吸附动力学的最优方程,这因处理而异.19 a长期不同施肥使蔬菜保护地土壤CEC等基本理化性质发生显著变化,改变了K+与土壤同相表面的作用方式,进而影响了土壤K+吸附动力特性.     

菲在不同性质黑炭上的吸附动力学和等温线研究

在300、500和700℃3种条件下加热木屑制备得到3种黑炭,并对其结构和组成进行了表征。通过吸附动力学实验和平衡吸附实验,研究了菲在这些黑炭样品上的吸附动力学和平衡吸附,分别应用拟一阶、拟二阶和叶洛维奇3种动力学模型及Freundlich吸附等温方程对实验数据进行了拟合。结果表明,菲在黑炭样品上的吸附可以分为极快吸附、快吸附和慢吸附3个阶段,拟一阶动力学和叶洛维奇动力学方程仅能对菲在黑炭上吸附动力学的某个阶段拟合较好,而拟二阶动力学模型可较好地拟合菲的整体吸附动力学过程。说明菲在黑炭上的吸附由多个过程控制,水膜扩散、吸附剂颗粒表面扩散和吸附剂内部微孔扩散等多个过程导致了其吸附动力学的复杂性。在快吸附阶段,菲在各个黑炭上吸附动力学的差异,主要受黑炭疏水性影响。Freundlich模型对吸附等温数据的拟合结果进一步证实,多环芳烃菲在黑炭样品上的吸附受多种机制影响。     

四环素类抗生素在黑土和白浆土中吸附规律研究

文章采用批量平衡方法研究四环素和土霉素在黑土和白浆土中吸附规律。结果表明,土壤对四环素类抗生素吸附平衡时间为24 h;对比Elovich方程、双常数方程和抛物线方程,一级动力学模型对两种抗生素在土壤中吸附动力学行为拟合效果最好。从吸附热力学结果上看,黑土和白浆土对四环素吸附能力均高于土霉素;Freundlich模型对吸附数据非线性拟合良好,平均拟合相关系数为0.988,四环素和土霉素在土壤中吸附强度(1/n)差异性显著,但均小于1,四环素和土霉素吸附等温线为"L型"。四环素和土霉素在黑土和白浆土中|ΔG|均小于40k J·mol~(-1),四环素和土霉素在黑土和白浆土中吸附过程主要是物理吸附为主自发反应,四环素和土霉素在黑土和白浆土中移动性极低,对环境造成污染。     

土壤磷素Langmuir等温吸附特性与磷肥效果的关系

应用Langmuir等温式解释土壤磷吸收附等温线,具有良好的适合性。在24个供试土壤中,有21个土壤的相关系数达到极显著水准,3个达显著水准。通过Langmuir等温式可获得土壤吸磷参数——最大吸磷量(Xm)和吸附平衡常数(K)。Xm值可以衡量土壤磷库的大小,K值反映了土壤吸磷反应自由能下降的程度。Xm和K与磷肥利用率呈极显著负相关,其相关系数分别为-0.7146、～0.6233。不同性质的土壤,适宜作物生长的土壤平衡溶液磷浓度差异不大。当土壤平衡溶液磷浓度为0.1ppm P时,水稻产量可达最高产量的95％以上。因此,可根据Langmuir方程计算出满足水稻正常生长所需要的磷肥施用量。     

几种动力学方程用于描述土壤中锌吸持动力学特性的比较

本文分别比较了一级动力学方程,Elovich方程和抛物线扩散方程在描述土壤中锌吸持动力学特性的适用性。结果表明:一级动力学方程和抛物线扩散方程能较好地用来描述土壤中锌吸持功力学特性,而Elovich方程不适用本实验结果的处理。     

不同介质中石油污染物吸附过程的动力学及热力学研究

以3个不同地域的土壤为研究对象,采用平衡振荡法,研究了石油污染物在不同土壤中的吸附动力学和热力学特征。试验数据分别采用4种动力学模型进行拟合。结果表明,不同土壤对石油污染物的吸附均表现为快反应和慢反应2个阶段,0～15 min为快反应阶段,吸附量达到饱和吸附量的85%。3种土壤对石油污染物的吸附动力学符合拉格朗日假二级动力学方程。不同温度下3种供试土的吉布斯自由能变均为负值,3种土壤对石油污染物吸附过程的焓变、熵变依次为:ΔH029.11、29.12、52.70 kJ/mol;ΔS0-100.85、-103.09、-182.66 J/(mol.K)。表明,土壤对石油污染物的吸附是自发进行且为放热过程,温度升高吸附量减少,石油被吸附的过程中混乱度降低。     

锑在不同土壤中的解吸行为比较

对锑(Sb)在黑土、红壤和褐土3种土壤中的解吸行为进行了比较研究。结果表明,Sb在3种土壤中的解吸过程是一个快速反应的过程,解吸反应在30 min左右基本完成,吸附态Sb的解吸量能达到最大解吸量的95%以上。Sb在3种土壤中的解吸率都比较低,相对于总吸附量而言,Sb在黑土、红壤和褐土中的解吸百分比分别低于17.1%、20.6%和26.23%。3种土壤吸附态Sb的解吸速率随Sb初始浓度的增加而增加,并随着解吸量的增加和解吸时间的延长而不断降低。Sb在3种土壤中解吸的动力学最优模型是:黑土和红壤为Elovich方程,褐土为双常数方程。这对探明土壤中锑的环境行为和风险具有重要意义。     

K+ Adsorption Kinetics of Fluvo-Aquic and Cinnamon Soil Under Different Temperature

The K+ adsorption kinetics of fluvo-aquic soil and cinnamon soil under different temperatures were studied. The results showed: 1) The first order equations were the most suitable for fitting the adsorption under various temperature levels with constant K+ concentration in displacing fluid. With temperature increasing, the fitness of Elovich equation increased,while those of power equation and parabolic diffusion equation decreased; 2)the apparent adsorption rate constant ka and the product of ka multiplied by the apparent equilibrium adsorption q. increased when temperature increased, while the apparent equilibrium adsorption q∞ reduced; 3)temperature influenced hardly the reaction order, the order of concentration and adsorpton site were always 1 under various temperatures, if they were taken into account simultaneously, the adsorption should be a two-order reaction process; 4)the Gibbs free energy change AG of potassium adsorption were negative, ranged from -4 444.56to -2 450.63 Jmol-1,and increased with temperature increasing, while enthalpy change △H,entropy change △ S, apparent adsorption activation Ea, adsorption activation energy E1and desorption activation energy E2 were temperature-independent; 5)the adsorption was spontaneous process with heat releasing and entropy dropping, fluvo-aquic soil releasedmore heat than cinnamon soil.     

水稻秸秆生物炭对雄烯二酮在土壤中吸附与降解行为的影响

通过批处理等温吸附实验及室内培养实验,研究水稻秸秆生物炭对雄烯二酮在土壤中吸附和降解的影响。结果表明,添加水稻秸秆生物炭后,褐土和潮土对雄烯二酮的吸附系数(K_f)分别较对照提高121.5%和32.8%。添加生物炭土壤与对照土壤中雄烯二酮的降解过程均遵循一级动力学方程。添加生物炭后,褐土和潮土中雄烯二酮的降解半衰期分别比对照延长71.8%和52.7%。虽然添加水稻秸秆生物炭延长了雄烯二酮在土壤中的赋存期,但也显著增强了土壤对雄烯二酮的吸附能力,因而可能会降低雄烯二酮向水体的迁移。     

烯啶虫胺在土壤中的吸附与迁移行为

为了解烯啶虫胺在不同土壤中的吸附和迁移特性,采用批量平衡法和薄层层析法研究了烯啶虫胺在南京黄棕土、江西红土和东北黑土中的等温吸附、解吸和迁移行为,并探讨了土壤理化性质对烯啶虫胺在土壤中吸附的影响。研究结果表明:烯啶虫胺在3种土壤中的吸附等温线符合Freundlich模型。在南京黄棕土、江西红土和东北黑土中的吸附常数Kd分别为0.37、0.44和2.59,属于难吸附的农药,土壤有机质含量是影响烯啶虫胺吸附的主要因素。土壤对烯啶虫胺的吸附自由能变化均小于40 kJ/mol,表现为物理吸附过程。解吸试验结果表明烯啶虫胺在土壤中的吸附有一定的可逆性,但不是完全可逆。烯啶虫胺在南京黄棕土、江西红土和东北黑土中分别表现为可移动、可移动和中等移动。     

石灰改良对酸性土壤磷解吸动力学特征的影响

采用连续液流法研究了石灰施用对酸性土壤磷解吸动力学特征的影响.结果表明,石灰处理并不影响动力学模型对磷酸根的解吸机制,选用的抛物线方程、Elovieh方程、权函数方程等6个动力学模型对磷酸根解吸过程的拟合效果均达到显著水平,其中,以权函数方程和抛物线方程拟合度最佳.与对照相比.石灰改良后,赤红壤和黄红壤对磷的解吸具有较高的初始瞬时速率,黄红壤具有较低的初始瞬时速率.扩散机制是磷从固相表面向溶液的移动机制.抛物线扩散方程的扩散系数R可望成为较好的指示土壤磷素生物有效性的良好指标.