有机修饰塿土表面特性的研究Ⅰ.CEC和比表面

污染物在土壤中的行为与土壤的表面化学特性密切相关,研究土壤的表面化学特性对于从微观领域了解污染物行为及其变化规律,采取有效措施减轻并消除土壤中污染物的危害,保护土壤环境和人体健康具有重要意义。为了增强土壤对有机污染物的吸附固定,国内外开始研究应用阳离子型表面活性剂对黏土矿物或土壤进行修饰,使土壤的表面性质由亲水性转变为疏水性,增大对土壤中有机污染物的吸附能力[1,2],研究表明,利用阳离子型表面活性剂修饰黏土矿物或土壤,可以显著增强土壤对水中有机污染物的吸附固定能力[3~7],但对于重金属离子却具有不同的作用[8~11]。土壤胶体的比表面、离子交换能力是与土壤对污染物吸持直接相关的土壤表面性质     

有机质对棕壤表面电荷及NH4+吸附解吸的影响

土壤胶体带有表面电荷，对阳离子和阴离子的吸附与解吸都受电荷性质的制约。土壤表面电荷中的可变电荷易受环境条件的影响，使人们有可能用某些措施调节环境条件，以改变可变电荷的数量，使之影响土壤的性质。由于电荷特性对土壤的分散、絮凝、膨胀和收缩，以及离子在土壤中的移动和有机无机复合体的形成等一系列性质有重要意义，从而使土壤电荷性质的研究倍受关注。     

塿土对阴-非离子表面活性剂的吸附特征研究

以平衡吸附法研究了塿土对阴离子表面活性剂（SDS）、非离子表面活性剂（TritonX-100、Tween80和Brij35）的吸附特征,考察了pH、阴-非离子表面活性剂混合对塿土吸附表面活性剂的影响。结果表明,非离子表面活性剂在塿土上吸附等温线均呈L型,且均符合Freundlich和Langmuir方程;塿土对SDS的吸附等温线呈LS型,可用Freundlich方程来描述;塿土对4种表面活性剂吸附量的大小顺序为Tween80〉SDS〉Brij35〉TritonX-100。当阴-非离子表面活性剂一起进入土壤中,SDS-Brij35之间的相互影响不大;TritonX-100与SDS相互作用较大,无论二者以何种方式混合都会使TritonX-100在塿土上的吸附量增加,SDS的吸附量下降;SDS与Tween80之间的相互作用最大,混合后吸附量均下降,但Tween80吸附量降低的幅度最大。pH对非离子表面活性剂的吸附影响不大,而随着pH的增加,塿土对SDS的吸附百分率明显下降;在pH为8.0时,塿土对非离子表面活性剂的吸附百分率达到80以上。因此在选择合适的表面活性剂进行有机污染土壤修复和治理时,考虑土壤的特性和表面活性剂的结构是非常重要的。     

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     

生物质炭对有机污染物的吸附及机理研究进展

生物质炭是一种利用废弃生物质材料在缺氧或厌氧环境中热化学转换制备的多孔级富碳固体材料。因其吸附能力强,制备原料来源广泛,生产成本低且环境友好等优点受到学术界越来越多的关注。探究生物质炭对有机污染物的吸附机理和规律,对于评估其环境行为和应用价值至关重要。着重综述了目前研究报道的生物质炭吸附有机污染物的吸附机理,包括分配作用、表面吸附作用和孔隙截留等。一般低温生物质炭对非极性有机物的吸附机制以分配作用为主,这种非竞争性吸附机理可以解释高浓度有机污染物在生物质炭上的吸附过程。表面吸附是一种非线性竞争性吸附作用,是有机污染物在生物质炭表面有效吸附位点上形成静电作用或通过氢键、离子建、π-π相互作用等结合的过程。孔隙截留是另一种生物质炭固定有机污染物的微观机制,有机污染物在孔隙内部的分配和吸附也是生物质炭吸附能力的重要体现。而在实际复杂的污染环境中,各类生物质炭对有机污染物的吸附过程需要多种机制共同解释。此外,本文对吸附机制的影响因素进行了分析和总结,生物质炭自身理化特性决定了其应用价值,生物质炭的性质与有机污染物的极性、芳香性和分子大小等相匹配才能更好地实现吸附固定,不同的吸附环境如吸附介质、p H和共存离子等也会对吸附机制和吸附效果产生影响。最后,文章进一步探讨了生物质炭吸附有机污染相关研究未来应着重解决的问题,以及生物质炭在有机污染土壤修复中的应用前景。     

土壤化学进展趋势与我国土壤化学展望

作者认为,土壤表面电荷性质及其表面化学行为是土壤化学发展的前沿。恒电荷理论转向可变电荷学说是一个重大突破。铁、铝氧化物和粘土矿物的特性,离子专性吸附和土壤酸度备受关注。化学动力学很有发展前途,粘土矿物在土壤分类中的应用和有机无机复合体研究迫切需要。化学常规分析的标准化和自动化不容忽视。     

阳离子表面活性剂增强固定土壤中的苯酚和对硝基苯酚

当前,对有机物污染土壤进行修复成为环境科学研究热点之一[1],常用的修复方法有化学修复、生物修复、化学与生物相结合的修复;但迄今仍没有经济有效的有机污染土壤修复的实用技术.因此,利用在土壤中注入阳离子表面活性剂形成吸附区,截留有机污染物,阻止有机物迁移,并对固定污染物进行修复,无论对土壤及地下水有机物污染防治,还是生产优质农产品都具有现实意义.近年来,相关研究主要集中在截留非极性有机污染物[2～7],而对溶解度较大且易于迁移的极性有机物截留研究较少;并且认为表面活性剂增强土壤截留有机物的机理由土壤表观有机碳含量增大所致.对硝基苯酚、苯酚是环境中优先控制有机物,它们是重要化工原料,也是农药的降解产物.本文以极性化合物对硝基苯酚、苯酚为目标污染物,探讨阳离子表面活性剂增强固定作用及机理,为有效防治土壤有机污染提供理论依据.     

温度对土壤吸附有机肥中可溶性有机碳、氮的影响

可溶性有机碳、氮(Soluble organic carbon or nitrogen,SOC和SON)可被土壤吸附.土壤可溶性有机碳、氮组分复杂,土壤对可溶性有机物吸附的不均一性会导致可溶性有机物组分的变化,大部分疏水性化合物被吸附,而亲水性化合物被释放进入溶液中[1].因此,可溶性有机碳、氮在土壤中的吸附,直接影响其在土壤-水系统中的迁移和行为[2-3].林地土壤中含有相当数量的可溶性有机养分,因此,关于林地土壤对可溶性有机养分的吸附特性,国外研究者已开展了不少研究.研究表明,可溶性有机碳吸附特性与土壤性质如pH、表面积、有机碳、铁铝氧化物和黏粒含量等因素有关[4-5].关于农业土壤对可溶性有机碳的吸附特性的影响,国内也开展了一些研究,主要集中在pH、铁铝氧化物含量等对吸附影响方面[6-9].     

可变电荷土壤中特殊化学现象及其微观机制的研究进展

综述了近年来可变电荷土壤化学研究的进展,着重总结了可变电荷土壤中的盐吸附、铁铝氧化物对土壤自然酸化的抑制作用和离子强度对离子专性吸附的影响等特殊化学现象及其微观机制的研究进展。用颗粒表面扩散层重叠导致有效电荷数量减小的原理解释了盐吸附现象和铁铝氧化物对土壤自然酸化的抑制作用。阐明了可变电荷土壤和矿物中介质离子强度影响离子专性吸附的机制,用四层吸附模型解释了离子专性吸附随离子强度增大而增加的现象,并根据胶体zeta电位随离子强度改变而变化的趋势进一步证明了离子强度增大使胶体专性吸附面上静电电位的绝对值减小,是离子专性吸附随离子强度增大而增加的主要原因。带电颗粒表面双电层结构和双电层相互作用的深入研究,有助于阐明可变电荷土壤中一些特殊化学现象的微观机理,从而进一步完善土壤化学理论。     

BS-12+DAS复配修饰膨润土对苯酚、菲的不同吸附模式和机理

为探究阴离子型表面修饰剂对两性修饰膨润土吸附不同类型有机污染物的影响,采用阴离子型表面修饰剂正十烷基磺酸钠(DAS)对两性修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)修饰膨润土进行复配修饰,恒温浸泡处理法研究复配修饰膨润土对疏水性不同的有机污染物苯酚和菲的吸附模式差异及原因,并对比了不同温度、pH和离子强度条件下供试土样吸附苯酚及菲的吸附量及表观热力学参数。结果表明:BS+DAS复配修饰土样对苯酚及菲的吸附量随DAS修饰比例的增大而减小,且苯酚吸附量变化更为显著,复配修饰土样对苯酚的吸附模式为"无限"型分配吸附,对菲为"有限"型分配吸附;供试土样对苯酚及菲的吸附均为物理吸附,呈现增温负效应;pH升高促进了供试土样对苯酚的吸附,抑制了菲的吸附;离子强度在0.001~0.1 mol L~(-1)范围内,可促进供试土样对苯酚及菲的吸附;热力学参数结果表明,BS+DAS两性复配修饰膨润土对苯酚及菲的吸附是自发的物理吸附过程,DAS增大了土样表面正辛醇/水分配系数的对数(logP),造成了苯酚及菲吸附模式的不同,结果证实,以化学修饰方式增强土样有机碳含量以增加对不同疏水性有机污染物的吸附,不但要考虑有机碳含量的影响,同时也要考虑土样表面有机相和污染物之间"相溶性"的差异。