酸性条件下H+Ca2+在红壤表面反应的能量特征

用自行设计的动力学装置研究了酸性条件下H -Ca2 在红壤表面的反应动力学能量特征。结果表明 ,酸性条件下Ca2 吸附分为快反应和慢反应。用一级动力学方程拟合的Ca2 最大吸附量随酸度增加显著下降 ,随温度升高提前达到平衡。用双常数方程描述Ca2 在吸附点位能量分布的不均匀性 ,用扩散速率常数计算的活化能 (Eb )随酸度的增加而增加 ,Ca2 扩散需克服的能障加大 ;ΔH 值为正 ,温度升高可促进Ca2 的扩散 ;ΔS 值均为负 ,说明吸附反应使体系有序度增加。原液pH为 4 .5和 5 .6时 ,流出液的pH急剧下降 ,H 表观释放量用一级动力学和双常数方程拟合为最佳模型 ,其次是Elovich方程、扩散方程和零级方程 ;pH5 .6处理时H 、Al3 扩散进入溶液克服的能障比pH 4 .5处理的小 ,后者质子扩散需热能较大而不易进行 ;H 扩散活化焓变为正 ,其扩散是吸热过程。pH 3.5时流入液比流出液的pH高 ,是由于土壤的缓冲作用、土壤表面质子化和硫酸根专性吸附释放羟基 ;当溶液中H 超过一定数量后 ,向颗粒表面扩散的H 量比向外释放的多 ,反应初期的H 消耗是快反应过程。H 消耗的活化能及热焓比其释放的低 ,更有利于H 的吸附 ,因H 对矿物的溶蚀成为速率控制步骤 ,H 对矿物的溶解可用扩散方程和Elovich方程描述     

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＋鱼-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、土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。     

长江三角洲地区典型土壤对镉的吸附及其与有机质、pH和温度的关系

土壤重金属吸附-解吸反应影响重金属的迁移性、生物有效性和潜在毒性,研究土壤重金属的吸附-解吸过程及其机制对土壤污染评价、修复及环境容量预测至关重要。本文研究了长江三角洲地区四种典型土壤对Cd的吸附行为及有机质、pH和温度对土壤Cd吸附的影响,并运用热力学参数K°、ΔG°、ΔH°和ΔS°解释了土壤镉的吸附机制。研究结果表明,在本实验条件下,四种典型土壤镉吸附反应均很好地符合Fre-undlich模型。土壤镉吸附Kf值大小为:滩潮土(石质淡色潮湿雏形土)(238.8dm3kg-1)>乌黄土(底潜铁聚水耕人为土)(115.4dm3kg-1)>青紫泥(普通潜育水耕人为土)(54.40dm3kg-1)>黄泥砂土(铁聚潜育水耕人为土)(10.74dm3kg-1),滩潮土镉吸附Kf是黄泥砂土的24倍。土壤镉吸附量随溶液初始pH和土壤pH升高而增大;去除有机质后的土壤对镉的吸附量降低。吸附反应热力学表明,K°和ΔS°随温度升高而增大,ΔG°随温度升高而降低。ΔG°为负值表明镉吸附反应为自发反应,ΔH°为正值表明土壤镉吸附为吸热反应。     

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。     

菲和Cu^2＋在黑垆土上的吸附及其交互影响

采用批平衡法,研究了菲和Cu2＋在黑垆土上的吸附及其交互影响。结果表明,菲和Cu2＋在黑垆土上的吸附动力学曲线较好符合一级动力学方程,菲在黑垆土上的吸附主要通过分配作用,其吸附等温曲线符合线性Henry方程,Cu2＋的存在抑制菲在黑垆土上的吸附;而Cu2＋在黑垆土上的吸附主要通过表面吸附和专性吸附作用,其吸附等温曲线符合Freundlich方程,菲的存在促进了Cu2＋的吸附;对菲和Cu2＋来说,pH均是影响黑垆土吸附的主要因素,黑垆土对Cu2＋的吸附量随着土壤溶液pH值的增加而增加,而对菲的吸附量随着pH增加而降低。     

农业废弃物核桃壳粉对Cr（Ⅵ）的吸附特征研究

以核桃壳粉为吸附剂,通过批试验探讨了体系初始pH值、吸附剂用量、温度等因素对水溶液中Cr（Ⅵ）吸附的影响,并讨论了吸附过程中Cr的化学形态变化和吸附过程的热力学特征。结果表明,核桃壳粉对Cr（Ⅵ）的吸附最佳pH为1．0。向50mL50mg·L^-1的Cr（Ⅵ）溶液中加入0．5g核桃壳粉,对溶液中Cr（Ⅵ）的去除可达95．39％,吸附过程伴随着氧化还原反应的发生;随着体系温度的升高,核桃壳粉对Cr（Ⅵ）的吸附量增加,吸附过程符合二级动力学过程,Langmuir模型能较好地反映吸附过程特征。对吸附热力学参数ΔG^0,ΔH°和△S°计算表明,吸附过程是吸热的自发过程,升高温度有利核桃壳粉对Cr（Ⅵ）的吸附,在301、308和318K条件下的最大吸附量分别为20．54、26．00和29．53g·kg^-1。试验结合FTIR和SEM手段,对核桃壳粉进行了分析,发现核桃壳粉对Cr（Ⅵ）的吸附是一个包含氧化还原的极其复杂的反应过程,核桃壳粉是具有吸附污水中铬的能力和潜在利用价值的生物质吸附剂。     

猪粪及蚓粪对Cu和Zn吸附行为的比较研究

采用室内试验方法,比较研究了猪粪和蚓粪对Cu2＋、Zn2＋的吸附、解吸规律及吸附动力学行为。结果表明,在试验浓度范围内,猪粪和蚓粪对Cu2＋、Zn2＋的吸附量均随着Cu2＋、Zn2＋壤度的增加而增加,蚓粪对Cu2＋、Zn2＋的吸附固定能力明显高于猪粪。猪粪和蚓粪对Cu2＋、Zn2＋的吸附等温线与Freundlich和Henry方程均有较好的拟合性。猪粪和蚓粪中Cu2＋、Zn2＋的解吸量随着吸附量的增大而增加,在相同初始浓度条件下,猪粪吸附的Cu2＋更易被解吸,而猪粪和蚓粪对Zn2＋的解吸能力相近。猪粪和蚓粪对Cu2＋、Zn2＋的吸附速率均较快,10～30min之内可以达到平衡后吸附总量的90％以上;一级动力学方程是描述Cu2＋、Zn2＋在猪粪和蚓粪中吸附动力学过程的最优模型,且蚓粪对Cu2＋、Zn2＋的吸附速率明显高于猪粪。     

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。     

长江三角洲地区典型土壤对铅的吸附及其与有机质、pH和温度的关系

采用批平衡方法实验研究了长江三角洲地区4种典型土壤对Pb的吸附、解吸行为及有机质和温度对Pb吸附的影响,并运用热力学参数K°、ΔG°、ΔH°和ΔS°解释了土壤Pb的吸附机理。结果表明,在本实验条件下,Pb在土壤上的吸附过程表现出明显的非线性,符合Freundlich模型。土壤Pb吸附Kf值大小为:滩潮土(石质淡色潮湿雏形土)(3816dm3kg-1)>乌黄土(底潜铁聚水耕人为土)(1984dm3kg-1)>青紫泥(普通潜育水耕人为土)(1030dm3kg-1)>黄泥砂土(铁聚潜育水耕人为土)(348dm3kg-1)。去除有机质后的土壤对Pb的吸附量降低,解吸率升高。吸附反应热力学表明,K°和ΔS°随温度升高而增大,ΔG°随温度升高而降低。ΔG°为负值,表明Pb吸附反应为自发反应,ΔH°为正值表明土壤Pb吸附为吸热反应。乌黄土、青紫泥和滩潮土对铅吸附的主要作用力为化学键力,黄泥砂土为范德华力和偶极间力。Pb在土壤上的解吸过程存在明显的滞后现象。pH、碳酸钙含量和平衡浓度越高,滞后系数越大,这可能与在高pH和高碳酸钙含量时,Pb与土壤形成难解吸内圈配位物有关。     

Cu^2＋、Zn^2＋复合条件下Cd^2＋在陕西5种土壤中的吸附

通过平衡吸附的方法,研究了Cd2＋在单一及与Cu2＋、Zn2＋复合条件下,在陕西塿土、黄绵土、黑垆土、黄褐土、砂土5种土壤中的吸附特征,并通过多重相关分析探讨了其吸附机制。结果表明,在20、30℃条件下,Cd2＋在各供试土样中吸附等温线总体上呈H或L型等温线形式,黑垆土对Cd2＋总是吸附最强,而砂土的吸附总是最弱;Cd2＋吸附的温度效应呈现升温负效应特征,塿土土样中,Cu2＋的共存对其温度效应影响较大,而在其他4种土样中Zn2＋的共存具有较大影响;Cu2＋、Zn2＋的共存均降低了Cd2＋的吸附量,具有显著的拮抗作用;Freundlich模型是描述Cd2＋吸附等温线最佳模型。相关分析结果表明,Cd2＋在土壤中的吸附主要以电性引力吸附为主,Cu2＋的共存主要和其与土壤有机质之间的络和吸附等化学吸附作用有关,因此其对Cd2＋以化学竞争性吸附的影响相对较弱,而Zn2＋共存吸附与Cd2＋吸附机制类似,因此表现出Zn2＋共存对Cd2＋吸附影响较大的特点。     

Cr^3＋对土壤脲酶活性特征的影响

采用模拟方法对Cr^3＋的土壤脲酶效应进行了研究,结果表明,土壤pH对Cr^3＋的生态毒性有重要影响;酸性土壤脲酶受到显著抑制,活性及动力学特征参数与Cr^3＋浓度间达显著或极显著负相关,而且模型U=β0（/β1×C＋1）揭示其间机理为完全抑制,动力学则进一步细化为非竞争性抑制;获得土壤轻微和中度污染时的生态剂量ED10和ED50分别为50.59和865.7 mg.kg^-1;酸性土壤中脲酶活性、Vmax、k可作为土壤Cr^3＋污染的监测指标之一,而碱性土壤则反应不敏感,其随铬浓度增加,脲酶活性及动力学参数呈先增加后降低的规律性变化,总体变幅较小;两类土壤的差别可能主要是由于土壤环境引起了不同价态铬转变的缘故。     

受钙、锌影响硼在酸性紫色土中的吸附特征

酸性紫色土对硼的等温吸附-解吸和吸附动力学试验表明，硼的等温吸附符合Frendlich方程，根据方程的K值（0．441），供试土壤对硼的吸附较弱。锌与硼复合，对土壤硼的吸附量和解吸量影响均不大，但吸附强度下降。钙则大大地提高了土壤对硼的吸附量和吸附常数，使土壤硼平均吸附量提高191．9％，并使平均解吸率下降6．4％。土壤吸附硼的动力学以Elovich方程（Ct=a＋blnt）描述最佳，反映土壤对硼吸附速率大小的方程参数b值以B＋Ca〉B＋Ca＋Zn〉B＋Zn〉B，钙对硼的吸附速率影响比锌的作用更强。     

铁、锰、铝氧化物固体吸附剂对胡敏酸和富里酸吸附机理研究

研究了Fe2O3、MnO2或Al2O3固体吸附剂对胡敏酸和富里酸的吸附机制和影响因素。结果表明:相同pH下,Fe2O3、MnO2或Al2O3固体吸附剂对腐殖酸的吸附量随着腐殖酸(胡敏酸HA和富里酸FA)有机碳浓度的增加而增加;不同pH下,对HA的吸附量依照pH3·0>pH5·0>pH7·0的顺序递减。相同pH下,随着HA有机碳浓度的增加,三种固体吸附剂对HA的吸附百分率减小。相同pH下,三种固体吸附剂对FA的吸附百分率呈单峰形,随着酸度的降低,峰位向添加的有机碳低浓度处迁移。吸附量用Langumuir方程拟合能得到极显著相关的方程,在相同pH下,三种固体吸附剂吸附HA的最大吸附量Smax和吸附亲和力常数K小于FA,而标准自由能变ΔGmo却略大于FA;298·2K温度下,三种固体吸附剂吸附胡敏酸和富里酸的ΔGmo<0,表明在等温等压不做非体积功情况下吸附是自发进行的反应。     

活性污泥胞外聚合物（EPS）对Pb~（2＋）吸附性能的研究

以活性污泥中提取的胞外聚合物（EPS）作为吸附剂,考察了pH、EPS投加量及温度对Pb2＋吸附效果的影响,通过响应面法对其吸附条件进行优化,并对其热力学吸附特征和吸附动力学进行了探讨。研究结果表明,EPS对Pb2＋的最佳吸附条件组合为：温度35℃,pH4.2,m（EPS）：m（Pb2＋）=2.5：1,在此条件下Pb2＋实际去除率达到89.16%。EPS对Pb2＋的吸附等温线能较好地用Langmuir方程和Freundlich方程来描述,但更适合用Langmuir方程拟合,3种不同温度下（20、30、40℃）最大单分子层吸附量分别为0.9229、1.0129、1.1191mg·mg-1。EPS对Pb2＋的吸附过程可以用准二级动力学方程描述,并在240min达到吸附平衡,平衡时理论最大吸附量为0.45mg·mg-1。     

Cd和Zn在滇池沉积物中的吸附-解吸特征

研究了Cd和Zn在滇池沉积物中的吸附-解吸特征并分析了影响其吸附的因素。结果表明滇池沉积物对Cd和Zn的等温吸附符合Langmuir模型,且Cd和Zn的最大吸附量很高,Cd为6443mg/kg,Zn为13889mg/kg,这表明滇池沉积物对重金属具有很大的吸附潜力。Cd和Zn的吸附和解吸过程都可以分成30min之前的快反应和60min之后的慢反应,且吸附率和解吸率与时间的关系都可以用乘幂函数拟和。沉积物对重金属的吸附受pH的影响,吸附量随着pH的增加而增加,当溶液pH为8.05时,Cd和Zn的吸附百分数都超过了97%。     

改性花生壳对水中Cd^2＋和Pb^2＋的吸附研究

用高锰酸钾对花生壳进行改性,制成改性花生壳吸附材料,并进一步就该吸附剂对水中重金属离子Pb^2＋、Cd^2＋的吸附去除性能进行了考察,结果表明,吸附在18h后基本达到平衡,吸附Pb^2＋和Cd^2＋最佳初始pH值分别为4.5和6.5,对Pb^2＋的吸附量最大达到104.75mg·g^-1,对Cd^2＋的吸附量最大达到43.11mg·g^-1。对Pb^2＋和Cd^2＋在该吸附剂上的竞争吸附研究结果表明,竞争吸附的干扰使得Cd^2＋的吸附量降低88.47%,Pb^2＋的吸附量降低20.80%,且Pb^2＋的吸附量为Cd^2＋的5-6倍,吸附剂对重金属离子的吸附选择顺序为Pb^2＋〉Cd^2＋。     

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。     

湖库底泥对重金属Pb吸附特性的研究

为了探究Pb在底泥和土壤中的吸附行为,通过OECD guideline 106平衡吸附法,来探讨Pb在底泥和土壤中的吸附特性以及不同pH、有机质和N、P含量对Pb吸附特性的影响。结果表明:Temkin模型能够更好地拟合底泥对Pb的吸附,R2=0.925;Freundlich模型能够更好地拟合土壤对Pb的吸附,r=0.971。Pb在15,25,35℃下吸附条件下,温度升高会促进底泥和土壤对Pb的吸附,ΔG0,ΔH0,说明底泥和土壤对Pb的吸附为自发的吸热反应;在pH为3~11的条件下,Pb的吸附量随pH的升高呈现出先升高后逐渐趋于平缓的趋势,当pH=5时吸附效果最好。去除有机质后,底泥和土壤对Pb的吸附量减少,分别减少了121.6,87.4mg/kg。随着溶液中N、P浓度的增加底泥和土壤对Pb的吸附量逐渐减小,推断是因为N、P加入时携带加入K+,K+与Pb产生了竞争吸附导致Pb的吸附量的降低。     

恒电荷土壤与可变电荷土壤K+的吸附特性

对我国 3种典型可变电荷土壤和 4种恒电荷土壤在不同 K 浓度和 p H下 K 的吸附特性进行了研究。结果表明 ,两类土壤 K 吸附量均随平衡 K 浓度增加而增加 ,在低浓度 (添加K 0 .1～ 1.0 mmol/ L )时两者符合线性 ,在高浓度 (添加 K 0 .5～ 5 .0 mmol/ L )下两者符合Langmuir方程。L angmuir方程的参数 K两类土壤间差异不大 ,但以可变电荷土壤 >恒电荷土壤 ,说明前类土壤 K吸附结合能较大 ,吸附 K 不易解吸 ,K 有效性较低。p H降低使土壤 K 吸附量减少 ,但恒电荷土壤与可变电荷土壤减少的机理不同 ,前者主要是由于 H 与 K 的竟争吸附 ,而后者主要是由于表面负电荷减少而引起的电性引力的改变。     

恒电荷土壤及可变电荷土壤与离子间相互作用的研究Ⅲ Cu2+和Zn2+的吸附特征

研究了3种典型可变电荷土壤和4种典型恒电荷土壤在不同pH和不同浓度下单纯及共存体系中Cu2 和Zn2 的吸附及其影响因素。结果表明,两类土壤对Cu2 或Zn2 的吸附量均随平衡浓度增加而增大,符合Langmuir吸附等温式;当Cu2 、Zn2 浓度一定时,pH升高使Cu2 、Zn2 吸附量增大,但当pH >5时,Cu2 、Zn2 吸附量随pH变化甚微,出现一个接近最大吸附量的“平台”。当添加Cu2 、Zn2 浓度相同,但二种离子的总浓度不同时,平衡液的Cu2 /Zn2 浓度比均小于1,说明两类土壤对Cu2 的吸附选择性大于Zn2 ,且这种趋势不因pH和离子浓度而改变。当Cu2 、Zn2 共存时,使可变电荷土壤的Zn2 吸附量减小约70 % ,是恒电荷土壤降低量的约1.5倍;可变电荷土壤吸附一个Cu2 或Zn2 时所释放H 的平均数,明显大于恒电荷土壤者,说明可变电荷土壤对Cu2 及Zn2 的吸附中专性吸附的比例较恒电荷土壤大