溶液化学环境对Cr（Ⅵ）和As（Ⅴ）在农田土壤中吸附和垂向迁移的影响

选择工业固体废物附近的农田土壤,研究共存金属离子、无机盐、有机质、pH值及温度对土壤吸附Cr(Ⅵ)和As(Ⅴ)的影响.结果表明,在众多影响因素中,pH值和KH2PO4是对Cr(Ⅵ)和As(Ⅴ)吸附影响最明显的两个因素,pH值的升高(2.0～8.0)和KH2PO4(0.01～1.0 mol·L-1)的存在不利于Cr(Ⅵ)和As(Ⅴ)的吸附.利用土柱淋溶实验考察pH值和KH2PO4对Cr(Ⅵ)和As(Ⅴ)在土壤中迁移、转化的影响发现,较高的pH值(7.0)和KH2PO4(0.1 mol·L-1)的存在有利于Cr(Ⅵ)和As(Ⅴ)的迁移.低pH(4.0)下的淋溶增加了土壤中交换态Cr和As的相对和绝对含量,提高了重金属的生物可利用性.高pH(7.0)及KH2>PO4>存在时的淋溶减小了交换态Cr和As的含量,降低了重金属的生物可利用性.淋溶实验后,土壤中分别平均有95%的Cr(Ⅵ)和11%As(Ⅵ)发生了还原反应生成了Cr(Ⅲ)和As(Ⅲ).从而在一定程度上降低了Cr(Ⅵ)和As(Ⅴ)的迁移性.     

锰氧化菌及其生物锰氧化物在环境污染修复中的应用研究进展

目前,重金属和有毒有机污染物的环境污染受到社会广泛的关注。已有的研究表明,环境中广泛存在的锰氧化菌能修复环境中的Mn(Ⅱ)污染及生产锰氧化物（简称生物锰氧化物）;生物锰氧化物较化学合成氧化锰矿物结晶弱,粒径小,Mn价态高,结构中八面体空穴多,比表面积大,具有比化学合成锰氧化物更强的吸附、氧化和光还原溶解特性;生物锰氧化物能吸附Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Co(Ⅲ)、Cd(Ⅱ)、Hg(Ⅱ) 等多种重金属,氧化Co(Ⅱ)、 As(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)、 U(Ⅳ)、 Ce(Ⅲ)等低价重金属离子,降解乙炔基雌二醇等有机污染物,是具有广泛应用前景的环境材料。     

巯基功能化蛋壳膜对水溶液中As(Ⅴ)的吸附去除研究

研究了巯基功能化蛋壳膜(TESM)对水溶液中As(Ⅴ)的吸附去除性能.考察了溶液pH值、离子强度、腐殖酸(HA)等的影响,并用Freundlich和Langmuir等温模型对实验数据进行拟合.结果表明,当pH值为8.0时,TESM对As(Ⅴ)的吸附效果最好;NaCl的加入显著降低了TESM对As(Ⅴ)的吸附量;HA的存在降低TESM对As(Ⅴ)的吸附能力,但进一步增大腐植酸质量浓度对TESM吸附As(Ⅴ)无显著影响;TESM对As(Ⅴ)的吸附符合Langmuir吸附模型和准二级动力学模型,最大吸附量为21.51mg/g,为未功能化蛋壳膜吸附量的9倍.     

腐植酸及pH对生物炭-铁锰氧化物复合材料吸附As(Ⅲ)的影响机理

采用振荡平衡法,研究不同用量和不同添加顺序的腐植酸(Humic acid,HA)对生物炭-铁锰氧化物复合材料(F1M4BC25)吸附As(Ⅲ)性能的影响及其机理。结果表明:添加不同浓度的HA对F1M4BC25吸附As(Ⅲ)的性能存在明显差异,与未添加HA相比,添加5 mg·L~(-1)的HA时最大吸附容量(Qm)为8.39 mg·g-1,增加了5.00%;添加10、50 mg·L~(-1)的HA时,Qm分别为7.59、5.25 mg·g-1,分别降低了5.00%和34.3%。不同HA添加顺序对F1M4BC25吸附As(Ⅲ)的性能有较大影响,Qm顺序为:后添加HA(5.82 mg·g-1)同时添加(5.20 mg·g-1)先添加HA(3.30 mg·g-1)。在初始pH=3时,F1M4BC25对As(Ⅲ)吸附能力高于pH=6时。两种pH条件下吸附平衡后溶液的pH值均增大,初始pH=3时增幅大于初始pH=6时;两种pH条件下DOC浓度大小顺序均为:后添加HA同时添加先添加HA。研究表明,低浓度HA以及弱酸性条件有利于F1M4BC25对水体中As(Ⅲ)的去除,高浓度HA能够与As(Ⅲ)产生竞争吸附。     

桑树杆生物炭铁锰氧化物复合吸附剂的制备及其对As(Ⅴ)的吸附机理研究

以桑树杆为原料,通过正交试验设计,利用氧化和共沉淀法制备桑树杆生物炭/铁锰氧化物复合吸附剂(MBFMA),考察p H值、离子强度、共存离子对吸附剂除As(Ⅴ)吸附性能的影响,并对MBFMA进行了表征,探讨了吸附机理。研究结果表明,制备复合吸附剂的最佳工艺为:KMn O4浓度40 g·L-1、Fe Cl2浓度40 g·L-1、浸渍时间24 h,煅烧温度400℃,煅烧时间3 h。在p H范围为2.0~7.0时,吸附剂对As(Ⅴ)的吸附效果最佳;硝酸根、硫酸根、碳酸根和磷酸根溶液对除砷效果有不同程度的影响,其中磷酸盐的影响最大,离子强度对除砷效果影响不大;与Freundlich相比,Langmuir模型能够较好地描述MBFMA对As(Ⅴ)的吸附行为,25℃下最大吸附量为4.87 mg·g-1。能谱分析表明吸附As(Ⅴ)的MBFMA含有0.34%的砷,FTIR定性分析表明羟基、羧基、内酯基是MBFMA表面的主要特征官能团,XPS分析表明铁、锰和表面含碳官能团参与了吸附反应,MBFMA对As(Ⅴ)的吸附是专性吸附。     

Cu2+改性秸秆活性炭的制备及其去除废水中As（Ⅲ）的研究

以向日葵秸秆为原料,先经磷酸活化法制得活性炭,然后采用浸渍法制备载铜活性炭,研究Cu2+改性活性炭(Cu-AC)对水溶液中As(Ⅲ)的吸附等温线,并分析了吸附剂的投加量、pH、As(Ⅲ)的初始浓度和温度对Cu-AC去除As(Ⅲ)的影响。结果表明,当吸附剂的投加质量浓度为4 g·L-1、pH为12.0、温度为30℃时Cu-AC对As(Ⅲ)的去除率可达99.95%。Langmuir方程能更好地描述As(Ⅲ)在Cu-AC上的等温吸附特征,静态吸附容量为64.105 mg·g-1;吸附焓变ΔH0且大于42 kJ·mol-1,说明吸附过程为吸热的化学吸附;吸附自由能ΔG0,说明吸附为自发的反应;吸附熵变ΔS0,说明As(Ⅲ)在Cu-AC和水溶液的固-液界面运动的随意性增强。     

有机酸对As(Ⅴ)在土壤中老化的影响

为了明确不同类型有机酸对土壤中砷释放及迁移转化等行为的影响,应用模拟试验方法,研究了添加乙酸、草酸、柠檬酸和腐植酸对砷在第四纪红壤中老化的影响。研究结果表明,在温度为25℃、湿度为最大田间持水量70%条件下,有机酸类型对砷在第四纪红壤中老化过程的影响不显著,但有机酸添加量对培养期间土壤有效态和结合态砷的含量具有显著影响。当乙酸的添加量为50、100 mg·kg~(-1)时,对As(Ⅴ)在土壤中的老化均有抑制作用;添加量达到200 mg·kg~(-1)时,对As(Ⅴ)的老化具有促进作用。而草酸和柠檬酸的添加量为50 mg·kg~(-1)时,对As(Ⅴ)的老化具有促进作用;添加量为100、200 mg·kg~(-1)时均抑制As(Ⅴ)的老化。腐植酸对外源砷在土壤中的老化具有抑制作用,且其对砷老化的影响远大于其他类型有机酸。当添加量在50~200 mg·kg~(-1)时,乙酸和草酸对土壤中专性吸附态砷含量有显著影响;添加量为50、100 mg·kg~(-1)时,柠檬酸和腐植酸对弱结晶水合铁铝氧化物结合态砷均有显著影响;添加量为200 mg·kg~(-1)时,乙酸、柠檬酸和腐植酸对结晶水合铁铝氧化物态砷影响显著。综上,在本试验条件下,As(Ⅴ)在第四纪红壤上老化不受有机酸类型的影响,而受有机酸添加量的影响。     

不同粒级土壤团聚体对砷(Ⅴ)的吸附与解吸影响研究

本文以辽宁省朝阳市日光温室耕层土壤作为研究对象,探讨不同粒径团聚体对土壤中砷(As(Ⅴ))吸附解吸的影响.结果表明,不同粒级团聚体对As(Ⅴ)的吸附和解吸能力均符合Freundlich拟合方程,R2介于0.9528 ～0.9972之间,其中＜53μm粒径团聚体对As(Ⅴ)的吸附、解吸能力最强,并随着粒径的增大,吸附、解吸能力均降低,且不同粒径对As的吸附与解吸能力呈显著正相关关系.随着溶液中As(Ⅴ)的浓度的提高,各粒径团聚体对As(Ⅴ)的吸附、解吸能力均提高,K值介于17.75 ～50.51之间.不同粒级团聚体对As(Ⅴ)的吸附量与土壤有机质含量、游离氧化铁含量及CEC含量之间均呈正相关关系,说明团聚体对As(Ⅴ)的吸附受到土壤团粒胶结剂的影响.     

黏土矿物胶体对氧化石墨烯和As（Ⅴ）在多孔介质中迁移的影响

为探究不移动的黏土矿物胶体对氧化石墨烯与砷在多孔介质中迁移的作用,通过一系列柱试验研究了氧化石墨烯(GO)、As(Ⅴ)和GO-As(Ⅴ)混合液在不同黏土矿物胶体(高岭石胶体和蒙脱石胶体)、pH、离子强度(IS)和流速下的迁移行为。结果表明,流速的增大会增加GO和As(Ⅴ)在饱和多孔介质中的迁移率;离子强度的增加降低了GO和As(Ⅴ)在饱和多孔介质中的迁移率;增加pH也会增加GO和As(Ⅴ)在饱和多孔介质中的迁移率。此外,相比单独迁移,GO-As(Ⅴ)协同迁移中GO和As(Ⅴ)的迁移率均有增加。不移动的蒙脱石胶体相比于高岭石胶体对GO和As(Ⅴ)的阻滞能力更强,可能是蒙脱石层间存在的阳离子提供了较高岭石更多的正电荷。     

催化光度法测定痕量锰(Ⅱ)

研究了盐酸介质中锰(Ⅱ)催化溴酸钾氧化甲基橙的反应,建立了测定痕量锰(Ⅱ)的分析方法。方法线性范围为1.0×10-8～1.0×10-7g/L,方法检出限为8.0×10-9g/L。对1.0×10-7g/L的锰(Ⅱ)进行了平行测定,其相对标准偏差为4.7%(n=11);并将此法应用于水样中锰(Ⅱ)的测定,结果令人满意。     

Pb-Sb-As电极上Mn(Ⅱ)电解生成Mn(Ⅲ)的研究

以Pb—Sb—As合金为电极,进行电解Mn(Ⅱ)生成/Mn(Ⅲ)的研究。探讨了温度、电流密度、电解时间、阴阳极面积比等对电流效率的影响。结果表明,室温下电流密度45~60mA/cm2,电解时间为45~60 min,阴阳面积比为1∶1.5时,Mn(Ⅱ)电解生成/Mn(Ⅲ)的电流效率可达85％以上。为进一步利用Mn(Ⅲ)/Mn(Ⅱ)循环媒质间接电合成芳香醛奠定了基础。     

微生物在不同pH下对水稻土胶体中砷释放的影响

为探讨水稻土胶体与类金属砷（As）的生物地球环境行为,本研究对比分析了微生物在初始pH=3和初始pH=7的不同酸碱条件下对土壤胶体负载As释放的作用差异,并揭示其内在机制。结果表明：在pH=3条件下微生物作用相对较弱,对胶体悬液pH与Eh影响较小,与无菌对照组相比,溶液中Fe²⁺与As含量均有所提高,且释放的As主要为氧化态As（Ⅴ）;在pH=7条件下微生物活性较强,至28 d时可使胶体悬液pH升至8.12,Eh降至-55 mV,形成强还原环境,铁还原溶解量明显增多,Fe²⁺含量是无菌对照组的2.79倍,并且胶体中吸附态As随着Fe的还原溶解而释放,主要为还原态As（Ⅲ）。相关性分析表明,土壤胶体中As的释放与铁氧化物的还原转化有关,溶液中As释放量与Fe²⁺含量呈显著正相关关系,尤其在中性条件下As（Ⅲ）含量与Fe²⁺极显著正相关（r=0.798**,P<0.01）。研究表明,在中性环境条件下较强的微生物活性可提高土壤胶体中铁氧化物的异化还原,同时增强As的释放与转化。     

改性粉煤灰对水体中铁锰的去除效果研究

水体中过量的铁锰会使人和动植物中毒.粉煤灰作为热电厂固体废物可通过络合、离子交换及化学键合等机理去除水体中铁锰.在恒温(25±1)℃条件下采用批量吸附实验,设置振荡时间、粉煤灰投入量、初始浓度等参数的变化,研究碱改性粉煤灰对水体中共存Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)的去除效果.结果表明,改性粉煤灰在最佳振荡时间8h时、最佳投入量为10 g·L-1时最大吸附量分别为4.8、0.81 mg·g-1; Fe(Ⅲ)的去除率随初始浓度升高而逐渐升高,Mn(Ⅱ)的去除率在初始浓度小于8 mg· L-1时保持在80％以上,之后随初始浓度升高而显著的降低;Mn(Ⅱ)的吸附符合准二级吸附动力学方程.     

新疆奎屯农田土壤对砷（Ⅴ）的吸附-解吸特征

为明确新疆奎屯垦区农田土壤对As（Ⅴ）的吸附-解吸特征,本研究通过吸附-解吸试验并结合扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱（EDS）和傅里叶红外光谱（FTIR）技术,探究研究区土壤对As（Ⅴ）的吸附-解吸能力及结合机理。结果表明：研究区土壤在吸附As（Ⅴ）的过程中单层和多层吸附同时发生并以单层吸附为主,且吸附容易进行（Freundlich方程参数n>2）。在15、25℃和35℃ 3个温度下,土壤对As（Ⅴ）的吸附量、结合能力、吸附速率均在35℃时最大,15℃时最小;土壤对As（Ⅴ）的解吸量则在35℃时最小,15℃时最大。土壤是多种Si、Fe、Al氧化物构成的复合体,吸附、解吸反应主要是发生在OH、N H、C O、C H、SH 5种官能团上;黏土矿物和有机质为As（Ⅴ）提供发生络合作用的载体,对As（Ⅴ）的吸附起到了促进作用。As（Ⅴ）被吸附到含有C、Si、K、Ca、Na、Mg、Al和Fe元素的有机质、多种金属（氢）氧化物以及黏土矿物等物质中。研究区高pH、低有机质的土壤环境,使As（Ⅴ）容易被释放到土壤溶液中,从而增大了As（Ⅴ）向深层土壤及植物中迁移的风险。     

施用原始及铁改性生物质炭对土壤吸附砷(Ⅴ)的影响

  目的  考察生物质炭及铁改性生物质炭对土壤吸附砷[As(Ⅴ)]的影响。  方法  以法国梧桐Platanus orientalis修剪枝为原料在650 ℃限氧条件下热解制备生物质炭,并通过氯化铁(FeCl₃)溶液浸渍、热解,将其进一步制备成铁改性生物质炭,对比考察改性后生物质炭理化性质和表面官能团的变化;并通过批量吸附试验探究不同As (Ⅴ)初始质量浓度、吸附时间对施炭土壤吸附As (Ⅴ)效果和规律的影响,通过分析吸附等温线特征和吸附动力学特征,探明吸附机制。  结果  铁改性生物质炭较原始生物质炭pH、比表面积及官能团数量降低,但灰分质量分数和电导率有所增加;Langmuir模型能较好拟合施炭土壤对As(Ⅴ)的吸附过程,表明吸附以单分子层为主。当As (Ⅴ)溶液初始质量浓度大于25 mg·L?1后,铁改性生物质炭对As (Ⅴ)的吸附量大于原始生物质炭,且最大吸附量为0.36 mg·g?1。原始生物质炭和铁改性生物质炭对As (Ⅴ)的动力学吸附符合准二级动力学方程,吸附过程在4 h前后分别为快速吸附和慢速吸附2个阶段,在24 h左右趋于平衡,且铁改性生物质炭处理下土壤的饱和吸附量比原始生物质炭处理高11%。  结论  施用2种生物质炭均能提高土壤对As (Ⅴ)的吸附效果,且铁改性生物质炭的吸附效果优于原始生物质炭。因此,施用铁改性生物质炭可以加强土壤对As (Ⅴ)的吸附作用从而降低As生物有效性。图6表3参39     

pH和磷酸根对砷(Ⅴ)在棕壤上吸附解吸的影响

研究了pH以及As(Ⅴ)、P的加入顺序和P浓度对As(Ⅴ)和P在棕壤上吸附的影响。结果表明,As(Ⅴ)和P的加入顺序对其在棕壤上的吸附影响很大。As(Ⅴ)和P在棕壤上的吸附表现为相互抑制。在As(Ⅴ)和P共同存在的体系中,As(Ⅴ)对P吸附的抑制率要大于P对As(Ⅴ)的抑制。当P/As较低(P/As<5)时,P浓度的增加会明显降低土壤对As(Ⅴ)的吸附,As(Ⅴ)的解吸量随P浓度的提高迅速增加;而当P/As>5时,As(Ⅴ)解吸量的增加趋于缓慢。     

生物炭-锰氧化物复合材料吸附砷(Ⅲ)的性能研究

以生物炭为对照,采用吸附试验,考察了炭-锰复合材料和生物炭对砷(Ⅲ)的吸附性能,应用Langmuir、Freundlich方程和吸附动力学方程分析了其对砷(Ⅲ)的吸附特征,并结合不同时间、吸附剂加入量及p H条件下对砷的吸附效果来探讨其吸附性能。结果表明,生物炭与炭-锰复合材料对砷(Ⅲ)的吸附均较迅速,在30 min内对砷(Ⅲ)的吸附即可达到最大,且吸附过程较符合准二级动力学方程(R2>0.99)。利用粒子分散模型进行拟合,发现炭-锰复合材料和生物炭吸附过程符合多过程吸附模型,炭-锰复合材料对砷的吸附能力明显提高,最大吸附容量从11.41 mg·g-1(生物炭)增加到20.08 mg·g-1(炭-锰复合材料),其吸附机制可能是炭-锰复合材料中的锰氧化物增加了复合材料表面的吸附位点;p H在3~7的范围内对复合材料吸附砷的影响作用不大。实验结果表明,炭-锰复合材料是一种很有发展前景的功能吸附材料。     

生物铁锰氧化物的制备及其对Mn(Ⅱ)吸附特征研究

利用驯化获得的铁锰氧化混合细菌制备生物铁锰氧化物(BFMO),采用比表面积测定仪(BET)、扫描电镜(SEM-EDS)和傅里叶红外变换光谱(FT-IR)对所生成的BFMO进行表征,通过考察投加量和pH值对Mn(Ⅱ)吸附性能的影响,探究了BFMO对Mn(Ⅱ)的吸附机理。结果表明:BFMO具有较大的比表面积(79.22 m~2/g),孔体积为0.15 cm~3/g,表面含有许多含氧官能团,有利于Mn(Ⅱ)的吸附。SEM-EDS进一步表明生物铁锰氧化物中既含有铁锰氧化物,也有微生物菌体生成的细胞类物质。BFMO对Mn(Ⅱ)的去除效果较好,在pH值为7.0、投加量为2 g/L、固液比为1 g∶500 mL时,吸附量为16.43 mg/g,吸附过程符合准二级动力学模型和Freundlich吸附等温模型,说明吸附过程主要由化学反应控制,属于多层吸附。     

柚子皮对水中Pb(Ⅱ)吸附性能的试验研究

对柚子皮吸附去除水中Pb(Ⅱ)的模拟试验研究结果表明,pH、吸附时间、柚皮粉用量和Pb(Ⅱ)初始浓度、温度等因素对柚皮粉吸附水中Pb(Ⅱ)有显著影响.适宜的吸附条件为:pH 5.3～6.0,吸附时间1.5 h,柚皮粉用量8 g/L,Pb(Ⅱ)初始浓度50 mg/L,温度30℃.在该条件下,Pb(Ⅱ)的去除率可达到90％以上.柚皮粉对水中Pb(Ⅱ)的吸附符合动力学二级反应,等温吸附规律可用Freundlich、Langmuir和Temkin模式较好地描述.     

我国主要农田土壤对外源As(Ⅴ)吸附的差异及其与理化性质的关系

【目的】研究不同农田土壤对砷的吸附能力,以明确砷在土壤中的迁移转化及其有效性。【方法】 集全国18种典型农田土壤,分析其主要理化性质,采用吸附试验,测定不同土壤对外源砷（As(Ⅴ)）的吸附量及吸附率,并分析土壤吸附能力与土壤理化性质间的关系。【结果】不同农田土壤的理化性质存在明显差异。酸性土壤对外源砷的吸附能力大于碱性土壤,其中以赤红壤对外源砷的吸附能力最强,吸附量为1.64 mg/g,吸附率为6.83%,酸性土壤对外源砷的吸附量为0.19～1.64 mg/g,吸附率为0.64%～6.83%。碱性土壤中,以山东潮土对外源砷的吸附能力最强,吸附量为0.19 mg/g,吸附率达0.89%,山西褐土对外源砷吸附能力最差,吸附量仅为0.15 mg/g。土壤对外源砷吸附量与土壤黏粒和有机质含量呈正相关,与pH、阳离子交换量（CEC）、全磷、速效磷、CaCO₃含量呈负相关。【结论】不同农田土壤对外源砷的吸附能力存在明显差异,其中pH对土壤吸附砷能力的影响最明显。