土壤胡敏素结构特征及对铜离子的吸附特性

以棕壤和赤红壤为供试土壤,在对土壤胡敏素进行结构表征的基础上,采用批量平衡法研究不同反应温度下其对铜离子(Cu~(2+))的吸附动力学和热力学特征,利用同步辐射X-射线吸收光谱技术探测了Cu~(2+)在胡敏素表面吸附的微观局域结构。结果表明:与胡敏酸相比,胡敏素具有较高的脂族性和极性,但其分子中甲氧基碳、羰基碳、木质素类化合物和酚类化合物的比例较低;随溶液Cu~(2+)浓度、接触时间和反应温度的增加,胡敏素对Cu~(2+)的吸附量也增加;吸附动力学曲线符合假二级动力学方程,吸附过程是需要能量和吸热的缔合反应;吸附等温线符合Freundlich和Langmuir方程,吸附反应是自发、吸热和自由度增加的过程;与胡敏酸类似,胡敏素表面吸附态Cu~(2+)是以扭曲的八面体构型存在,第一配位层(Cu-O)由原子间距为1.91～1.97?的4个O原子构成,第二配位层(Cu-C)由原子间距为2.80～2.83?的2个C原子组成,证实Cu~(2+)主要以内层复合物形式吸附在胡敏素表面的有机官能团上。上述结果指出,尽管胡敏素的化学组成不同于胡敏酸,但Cu~(2+)在这两种腐殖物质组分表面的局域配位结构相似。     

稻秸吸附钾离子特性及其影响因素研究

以农业废弃物水稻秸秆为吸附材料,通过平衡吸附法研究了各影响因素下稻秸对K~+的吸附规律。结果表明:(1)在外源K~+浓度较低时(0~40 mg/L),增温可促进稻秸释钾作用来抑制两者间的吸附,相反,将其浓度增至40~1 000 mg/L的范围,增温才有利于稻秸对K~+的吸附。两者间存在多层吸附现象,该过程吸热,难以自发且固、液界面在吸附后混乱度有增加趋势;(2)稻秸表面携有较多含氧官能团,其负电荷随p H值升高而增大,在此过程中,稻秸静电吸附K~+的强度被大幅提升;(3)稻秸对K~+的吸附以化学键为主,Na~+在压缩双电层厚度、削弱吸附质与吸附剂之间静电作用的能力方面要大于NH_4~+;(4)稻秸与K~+间的最适质量比为5∶2;(5)298 K的温度条件下,稻秸与K~+间的接触时间必须超过420 min才有"净吸附",而较高温度(318 K)下接触时间需大于1 380 min。在描述两者间动力学吸附规律方面,分阶段拟合会取得较好的拟合效果。上述规律的阐明可为废弃稻秸与K~+的合理搭载提供科学配方,为下一步研发"富钾稻秸"有机肥提供技术支撑和理论参考。     

白浆土NH_4~+吸附特征的影响因素

为探究白浆土对氮素的吸附规律及其影响因素,有效指导白浆土氮肥的科学施用,本研究采用平衡吸附法,研究了温度、有机质含量、振荡时间和离子强度等因素对白浆土吸附NH4+的影响,结果表明:(1)随初始NH+4浓度(0~1 000 mg/L)的增加,白浆土对其吸附量也增加,当NH+4浓度≥600 mg/L时,吸附渐趋饱和,温度升高(293~313 K)有利于该吸附反应的进行,表观热力学参数(ΔG0、ΔH0、ΔS0)的变化表明,NH+4在白浆土表面的吸附是自发、吸热且混乱度增加的过程。(2)剖面层次所引起的有机质含量递减亦会对白浆土吸附NH+4的数量有所抑制。(3)振荡时间影响白浆土吸附NH+4的动力学过程,该过程可分为起始的快速反应阶段及经过360 min后的慢速反应阶段,所选用的4个动力学方程均能较好拟合这一动态过程。应用过渡态理论所计算的活化热力学参数(ΔG≠0,ΔH≠0,ΔS≠0)表明,NH+4在白浆土上的动力学吸附过程是耗能且体系有序度增高的过程。(4)共存Na+在其不同浓度范围内对白浆土吸附NH+4的影响机制各有不同,当Na+≥0.4 mol/L时,提升其浓度有利于NH+4在白浆土上的吸附。综上所述,在较高土壤养分含量条件下,后移施用氮肥则更有利于其利用率的提升。