BS-12改性不同磁性黏土矿物对苯酚吸附及机制的比较

采用共沉淀法制备磁性海泡石（MST）、磁性沸石（MZT）和磁性凹凸棒石（MAT）,并以两性表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12）对其进行改性,以X射线衍射（XRD）对不同吸附剂材料进行表征分析,通过批处理法比较了BS-12改性不同磁性黏土矿物对苯酚的吸附特征,同时考察了温度、pH和离子强度对不同磁性黏土矿物间及不同改性比例下吸附苯酚的影响。结果表明,三种黏土矿物原样和磁化样对苯酚的吸附能力分别呈NAT＞NST＞NZT、MAT＞MST＞MZT的大小顺序,磁化对凹凸棒石的苯酚吸附能力影响最大,这与Fe3O4在凹凸棒石上的覆盖度较高有关。经BS-12改性后,三种改性磁性黏土矿物对苯酚的吸附量均随改性比例的增大而增加,具有一致性;三种磁性黏土矿物中,BS-12改性对磁性海泡石的苯酚吸附能力提升最多,这与BS-12在磁性海泡石的改性率较高有关。温度和溶液初始pH值的升高不利于BS-12改性磁化样对苯酚的吸附,但离子强度的增加对BS-12改性磁化样吸附苯酚具有促进作用。BS-12改性磁性黏土矿物对苯酚的吸附以疏水分配作用为主,吸附能力取决于有机碳含量。三种改性磁性黏土矿物中,BS-12改性磁性凹凸棒石上的有机碳含量最高,对苯酚的吸附能力最强,且吸附受温度、pH和离子强度的影响最小。     

高岭土对BS-12的吸附特征及影响因素的研究

采用两性表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)对高岭土进行修饰,以批处理法研究了在不同温度、p H和离子强度条件下,高岭土对BS-12的吸附特征。结果表明,高岭土对BS-12的吸附符合Henry方程。温度的升高不利于高岭土对BS-12的吸附;总体上p H对BS-12的吸附影响不大;离子强度增加,吸附量下降。通过X射线衍射(XRD)和总有机碳(TOC)分析表明,50BS、100BS、150BS高岭的XRD图谱没有明显变化,BS-12修饰高岭土的有机碳含量随修饰比例的增加而增加,BS-12的吸附率在53.5%~64.1%之间,BS-12主要以静电引力方式吸附在高岭土表面。     

不同浓度酸改性对凹凸棒石黏土磷吸附性能的影响

比较分析了不同浓度酸改性凹凸棒石黏土对不同程度磷污染水体的吸附净化性能,并初步探讨了酸改性影响凹凸棒石黏土磷吸附性能的作用机制。结果发现,3%～30%酸改性可以不同程度地提高凹凸棒石黏土的磷吸附性能,其中以3%酸改性效果最好,在1%投加量下,其对Ⅴ类(P0·4mgL-1)和劣Ⅴ类(P1·0mgL-1)水磷的去除率分别达到95%和15%,而原土对磷污染水体基本无吸附净化能力。不同浓度酸改性不同程度地降低了凹凸棒石黏土的pH,可由原土的8·6降至3·86～3·35;3%～30%酸改性凹凸棒石黏土的zeta电位呈折线形变化,其中以3%酸改性凹凸棒石黏土的zeta电位最高,可达到-28·1mV。结果表明,酸改性可以通过改变凹凸棒石黏土的表面电荷和吸附活性位点等来提高它的磷吸附净化性能,且最适酸改性浓度不超过3%。     

金橙Ⅱ法测定土壤溶液中烷基型甜菜碱同系物的研究

根据烷基型甜菜碱两性表面活性剂在等电点以下pH值、呈阳离子表面活性剂的特性,采用金橙Ⅱ法对八烷基二甲基甜菜碱（BS-8）、十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12）和十八烷基二甲基甜菜碱（BS-18）同系物测定的方法进行了研究。结果表明,测定BS-8和BS-12最适pH值范围是小于3．6,BS-18小于2．0,BS-18测定的显色剂金橙Ⅱ的体积大于BS-8和BS—12测定所用金橙Ⅱ的体积,BS—18采用乙酸乙酯萃取具有好的测定结果,不同于BS—12和BS-8采用氯仿作为萃取剂。BS-8和BS-12测定的线性范围是0．10～40．00μg·mL^-1,BS-18的线性范围1．00～50．00μg·mL^-1;BS-8、BS-12和BS-18的回收率分别为100．4％～101．2％、99．31％-102．0％和96．25％-105．0％。土壤中常见的阳离子和阴离子在一定的浓度范围内对该测定方法没有干扰。     

不同斥水剂作用下土壤斥水度测定及其变化规律

为获得不同斥水剂作用下土壤斥水度的变化规律,分别采用十二烷基硫酸钠、硅烷偶联剂KH-550与二氯二甲基硅烷改性砂土和十八烷基伯胺改性黏土,获得了不同斥水程度的改性土壤,并采用滴水穿透时间法、酒精溶液入渗法和接触角测定法获得了改性后土壤的斥水度及其随时间变化规律。结果表明:1)二氯二甲基硅烷改性砂土表现为极度斥水等级,且斥水性长期稳定,可作为制备斥水砂土的优选;硅烷偶联剂改性砂土的斥水性初期不明显,随着时间增长明显增强,最终可达极度斥水等级;但此类改性砂土易结块,均匀性及分散性较差,不推荐作为制备斥水砂土的优选;十二烷基硫酸钠改性砂土的斥水性不明显,且改性方法复杂耗时,不宜用来制备斥水砂土。2)当十八胺含量分别为0.2%、0.3%和0.6%时,改性黏土分别可达中等、严重和极度斥水等级,斥水性长期稳定,可作为制备斥水黏土的优选。3)将十八胺含量为0.5%的改性黏土掺入天然砂土混合制得的改性混合土,亦有不同程度的斥水性。当改性黏土含量为1%~3%时,改性混合土尚无明显斥水性;当改性黏土含量为3%~10%时,改性混合土斥水等级为中度;当改性黏土含量为10%~50%时,改性混合土斥水等级可达到严重。该成果可为深入研究土壤斥水性及其工程应用提供参考。     

斥水剂作用下非饱和土壤抗剪强度测定及其变化规律

为获得斥水性土壤抗剪强度的变化规律,采用二甲基二氯硅烷(dimethyldichlorosilane,DMDCS)作为斥水剂,获得了不同斥水程度的改性砂土。在此基础上配制了不同斥水剂体质比和不同含水率的改性砂土及不同亲水黏土质量分数的改性混合土,并采用非饱和土直剪仪开展了不固结不排水剪强度试验。结果表明:1)不同DMDCS体质比下的5种改性砂土斥水等级均为极度。改性混合土的斥水等级受DMDCS和黏土含量的共同影响。相同DMDCS体质比下,随着黏土含量的增加,改性混合土的斥水性能不断减弱;相同黏土含量下,随着DMDCS体质比的增加,改性混合土的斥水性能不断增大。2)不同DMDCS体质比、含水率及黏土含量下的改性土壤抗剪强度均可用摩尔-库仑强度准则描述。DMDCS体质比从0增至1%时,黏聚力从19.6陡降至10.4 kPa,随后缓慢降低,最终趋于稳定。内摩擦角则随着DMDCS体质比的增加缓慢减小,从0时的16.2o降至3%时的11.8o;随着含水率的增加,改性砂土黏聚力逐渐减小,而内摩擦角呈先升后降形态;随着黏土含量的增加,改性混合土黏聚力显著增大,内摩擦角表现为先升后降,变幅不大。纯改性砂土的黏聚力仅为9.3 kPa,而掺入5%的黏土时,其黏聚力骤升至27.2 kPa;当黏土质量分数为50%时,混合土黏聚力为55.1 kPa;内摩擦角最大值为16.2°(黏土质量分数15%),最小值为9.7°(黏土质量分数50%)。该成果可为深入研究斥水性土壤力学性能及工程应用提供参考。     

CTMAB对BS-12修饰膨润土的复配修饰模式

研究了十六烷基三甲基溴化铵(CTMA)在十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)修饰膨润土表面的复配模式,通过BS-12膨润土表面Ca2+/2和CTMA总浓度(SCC)变化及20℃和40℃条件下CTMA吸附量的变化可知:存在离子交换和疏水键合模式。CTMA在25%、50%、100%BS-12修饰(25BS、50BS和100BS)膨润土表面出现疏水键的临界比例(RC)分别为20.30%、11.56%和2.00%,且疏水比例随CTMA复配比例(R)及其摩尔分数的增大而增大,疏水键合模式占绝对优势的临界比例(RC′)分别为200%、150%和100%。对于BS-12单一修饰及BS-12+CTMA复配修饰比例之和,50%及200%分别是膨润土表面出现疏水键合及其占绝对优势的转折点。RRC,离子交换模式;RC≤R≤RC′,离子交换与疏水键合共存;RRC′,疏水键合占绝对优势。RC、RC′及CTMA最大吸附量(qm)呈现25BS50BS100BS特点,升温使qm减小。     

不同改性黏土矿物吸附净化磷污染水体的性能比较

比较了酸、热及其复合改性对凹凸棒石黏土、膨润土和高岭土等3种黏土矿物吸附净化不同程度磷污染水体能力的影响。结果发现,2%浓度酸处理、300℃热活化及酸热复合改性均可以显著提高凹凸棒石黏土的磷吸附净化能力,且以复合改性效果最好,Ⅴ类和劣Ⅴ类水的磷去除率均比原土提高30%以上;酸、热改性均能显著提高膨润土的磷吸附净化能力,但综合不同程度磷污染水体来看,热活化略优于酸改性,但酸热复合改性没有呈现更佳的效果;热改性显著提高高岭土的磷吸附净化能力,而酸改性却不同程度地降低了高岭土的磷吸附净化能力,酸热复合改性的效果亦不如热单独改性。结果表明,在针对不同程度磷污染水体时需根据黏土矿物特性选用酸处理、热活化或酸热复合改性方法来提高污水的吸附净化效率。     

BS-18两性修饰膨润土对Cd（II）的吸附

为探讨两性修饰剂的结构效应,搞清不同碳链长度的两性修饰土对有机、重金属污染物的吸附特征。本文以膨润土为基质,以两性修饰剂十八烷基甜菜碱（BS-18）进行修饰,以批处理法研究BS-18两性修饰膨润土对Cd（II）的平衡吸附特征和机理。结果表明, BS-18修饰膨润土在修饰比例小于100?C时,其对Cd2 的平衡吸附量随修饰比例的增加而减小,超出100%修饰比例后对Cd2 吸附能力则增强且高于未修饰膨润土。不同碳链长度两性修饰剂修饰膨润土吸附性能上的差异主要体现在超出100%修饰比例上。BS-18修饰膨润土样对Cd2 吸附呈现“感温钝化”现象。苯酚的共存对低修饰比例土样吸附Cd2 具有抑制作用,而对高修饰比例土样吸附Cd2 具有促进作用。pH升高和离子强度的降低均可促进Cd2 吸附。机理讨论认为,以电性引力形式修饰在的膨润土表面上的BS-18不利于Cd2 吸附作用,而以疏水键形式吸附膨润土表面上的BS-18却促进了Cd2 吸附,与BS-12修饰膨润土吸附效应的比较证实了这一机制。     

有机黏土对污染土壤中苋菜生理和吸收积累菲、芘的影响

基于有机改性黏土具有廉价、高效吸附多环芳烃(PAHs)等特性,探究了3-巯基丙基三甲氧基硅烷改性蒙脱土(TMSP-SMF)和十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土(CTAB-SMF)对污染土壤中PAHs的固定效果,并考察了其施用后对土壤理化性质、微生物群落以及植物吸收累积PAHs的影响.结果表明:TMSP-SMF和CTAB-S...     

十六烷基三甲基氯化铵改性黏土固沙保水性能

为解决沙漠公路施工和养护中固沙难的问题,利用十六烷基三甲基氯化铵(Cetyltrimethyl Ammonium Chloride,CTAC)制备了一种改性黏土材料。研究了材料的力学性能、抗老化性能和保水性能,并利用X射线衍射仪、红外光谱分析仪和扫描电子显微镜对其固沙保水机理进行分析。结果表明:当CTAC与黏土的质量比为5:4时,固沙材料力学性能和耐老化性能较好,其透气保水性能较为均衡,草籽发芽率达到最高,为47%。微观分析表明:CTAC通过插层作用将松散的黏土颗粒连接,黏土间隙变为憎水性,水分运移阻力增大,因此改性黏土固沙保水性能较好。研究结果可为固沙材料的改进应用提供参考。     

十二烷基苯磺酸钠改性黏土抑制沙土水分蒸发

针对荒漠化地区生态恢复中沙土有效水分涵养难的问题,采用十二烷基苯磺酸钠(linear alklybezene sulfonates,LAS)与黏土复合制备土基改性材料。研究了材料在模拟沙漠气候条件下的保水性能,并测试材料老化后抗压强度损失率和质量损失率以及其保水性能的变化。采用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱分析、X射线衍射分析、热重分析对材料保水机理进行研究。结果表明,土基改性材料保水性能良好,改性后黏土的片层结构和化学成分没有明显变化,通过LAS亲水端与黏土中结合水的相互作用,将松散的黏土胶结起来,LAS中憎水端相互连接形成憎水网络,从而在地表形成透气保水的固结层来有效降低水分蒸发。模拟沙漠气候条件下的植草试验表明当LAS和黏土的质量比为2∶1时,土基改性材料保水透气性能较佳,草籽发芽率从对照组的8%提高到43%。研究结果为制备新型土基固沙植草材料提供参考。     

黄土高原新近纪红黏土磁性特征研究

黄土高原第四纪黄土之下,埋藏着更加古老的新近纪红黏土。以黄土高原甘肃西峰剖面和灵台剖面为例,采集了两个剖面第四纪黄土和古土壤与新近纪红黏土典型样品,比较了各自风化强度和磁性特征的差异。结果表明,新近纪红黏土样品的风化强度与第四纪古土壤较为接近,远强于第四纪黄土;但新近纪红黏土磁化率显著减弱,在西峰剖面平均只有古土壤的1/5、黄土的1/2;在灵台剖面平均亦不到古土壤的1/2,并小于黄土。两剖面黄土、古土壤与新近纪红黏土磁化率与有机质和活性铁含量呈显著正相关,说明有机质含量与铁活化程度对磁性矿物的含量有显著影响。因此,新近纪红黏土磁性的减弱,可能由于沉积年代久,有机质含量减少,氧化铁矿物老化,磁赤铁矿转化成赤铁矿;也有可能与地下水活动,导致磁性矿物的溶蚀有关。有关机理仍需作进一步研究。     

氧化石墨烯和五价砷在改性多孔介质中的共迁移特征

砷是农田土壤重金属污染的主要元素之一,在砷污染农田土壤的修复过程中往往忽视纳米颗粒能够使结合态的砷重新释放,导致有效态砷浓度升高,探究土壤中黏土矿物对氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)和五价砷(As(V))在多孔介质中迁移行为的影响,对进一步完善农田土壤砷修复理论以及提高农作物产量、保护人体健康具有重要意义。该研究利用蒙脱石和高岭石改性石英砂,通过砂柱迁移试验系统地研究了GO、As(V)和GO-As(V)在填加0%、10%、30%和50%的蒙脱石和高岭石改性石英砂柱中的迁移行为。研究结果表明,随着高岭石和蒙脱石改性石英砂填加比例的增加,GO和As(V)的迁移能力均呈降低趋势,且GO和As(V)在不同条件下的迁移曲线均存在显著差异(P0.05);GO在50%高岭石和蒙脱石改性石英砂柱中的回收率相对于石英砂柱分别下降了14%和17%,As(V)分别下降了15%和12%;在共迁移试验中,GO和As(V)在石英砂柱中回收率分别上升至99%和100%。分析表明,As(V)在蒙脱石改性石英砂柱中的迁移能力大于高岭石改性石英砂,而GO与之相反;当GO和与As(V)共迁移时,二者在介质中的迁移能力均大于其单独迁移。本研究表明GO、As(V)释放到土壤后,能够加速As(V)的迁移,造成土壤砷污染的扩大化。     

不同壳聚糖改性黏土对小球藻的絮凝效应及絮凝条件优选

微藻个体微小,不易采收,为其开发利用带来了很大困难。利用酸性壳聚糖对3种不同类型的黏土矿物(膨润土、硅藻土、沸石)进行改性,制备无公害复合絮凝剂,探究其对小球藻(C.pyrenoidosa)的絮凝效果,并考察了复合絮凝剂的浓度、静置时间、藻液p H值和壳聚糖与黏土矿物的比例对絮凝率的影响。结果表明:复合絮凝剂的絮凝效果明显高于壳聚糖。其中壳聚糖改性硅藻土对小球藻的絮凝效果最佳,其最佳絮凝条件为p H值为8,壳聚糖和硅藻土的配比为1∶6,浓度为0.2 g/L,沉降120 min。在该条件下,小球藻的絮凝采收率可达到约96.16%。复合絮凝剂无毒环保,不会造成二次污染影响微藻生物质后续加工利用,是一种环境友好,安全健康的微藻絮凝剂,具有良好的应用前景。     

磁性黏土颗粒对污染土壤中镉去除作用的初步研究

农田土壤中镉（Cd）污染备受关注，亟需开发出可以在土壤中快速去除Cd的修复材料与方法。磁性黏土矿物吸附材料因具有重金属吸附容量高和便于回收再利用等特点已成为当前土壤修复净化方面的研究热点。本研究使用了一种毫米级磁性黏土颗粒吸附材料测试其对土壤Cd的去除性能，材料记为巯基改性凹凸棒@沸石（MSAZ）。通过对不同类型人工模拟Cd污染土实验表明，材料最佳施用量为MSAZ:土壤质量比1:5，此时在人工模拟污染红壤中0.43 mol/L HNO3提取态Cd的单次材料施用去除率高达95%，在人工模拟的棕壤和黑土也可达75%-80%。通过对实际的Cd高背景旱地土壤和Cd污染水稻土的去除实验表明，MSAZ对这两种土壤中0.43 mol/L HNO3提取态Cd的首次施用去除率均约40%；经过五次重复利用后，MSZA对污染水稻土中0.43 mol/L HNO3提取态Cd的累积去除率可达98%，并且该材料依然保持着85%的吸附能力，回收率仍高于80%。本研究的磁性黏土颗粒具有较强的土壤Cd去除性能和应用潜力，可为农田土壤Cd污染的原位修复提供材料及技术支持。     

有机黏土矿物修复有机污染研究进展

本文综述了有机黏土矿物对环境中有机污染物吸附的研究进展.具体介绍了黏土类型,改性剂种类,改性条件以及有机污染物性质对吸附性能的影响,有机黏土矿物对有机污染物的吸附机理,并就溶液pH和温度的影响机制进行了分析.文章最后对有机黏土在环境污染治理方面的作用研究作了展望.     

有机修饰改性土对镉离子的吸附及温度效应

主要研究了以不同比例十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)单一修饰和十六烷基三甲基溴化铵 十二烷基磺酸钠(CTMAB SDS)混合修饰的土耕层、黏化层土样对重金属镉离子的吸附。结果表明:吸附量顺序分别为耕层原土(GCK) >CTMAB5 0 %修饰改性土(5 0GCB) >CTMAB10 0 % SDS2 0 %修饰改性土(12 0GCS) >CTMAB10 0 %修饰改性土(10 0GCB)和粘化层原土(NCK) >CTMAB5 0 %修饰改性土(5 0NCB) >CTMAB10 0 %修饰改性土(10 0NCB) >CTMAB10 0 % SDS2 0 %修饰改性土(12 0NCS)的顺序,表明以表面修饰剂修饰土表面,确实存在着使得镉离子吸附能力减弱的趋势,但并未使修饰改性土完全丧失对于镉离子的吸附能力;吸附等温线可以用Langmuir方程描述;热力学参数的研究表明Cd2 吸附反应是熵增控制的自发性过程,但在探讨吸附自发性和最大吸附量关系时应考虑土壤本身的容量性质。机理研究认为,表面修饰剂对土壤表面的修饰改性是不均匀的,阳离子交换吸附和疏水键键合两种机制的竞争性吸附是修饰改性土壤依然具有对镉离子吸附作用的原因。土耕层各改性土样对Cd2 吸附的温度效应明显高于粘化层土样,证实了耕层对镉离子的化学吸附作用强于粘化层的结果     

层柱黏土引水体材料及其在干旱地区植树造林中的应用

为解决干旱地区植树造林中的地表干土层和浇水困难问题而提出黏土引水体材料。对原生膨润土进行层柱化处理并测得了其不同交联剂比例下的材料导水性能,采用X射线衍射、热重、孔隙度分析等测试手段对材料的微结构和热性能进行了表征。研究结果表明,对黏土材料进行改性能显著提高其导水性能,材料的比表面积的增大、孔数量的增加以及孔结构的复杂化是其导水性能改善的主要原因。该材料对提升干旱地区地表层下的水分,提高苗木成活率有明显的效果。     

可溶性有机碳在典型土壤上的吸附行为及机理

定量分析可溶性有机碳(DOC)在不同土壤上的吸附行为可为DOC在不同地区土壤中的去向及污染风险评估提供理论基础。本研究以河南潮土(包括砂质、壤质和黏质3种质地)、江苏黄泥土、江西红黏土和海南砖红壤等典型土壤为吸附介质,采用一次平衡法比较了DOC在不同土壤中的吸附容量及平衡液中DOC的结构变化。结果表明,供试土壤对DOC的吸附可用修正的Langmuir模型拟合。最大吸附量(Q_(max))从高到低依次为红黏土(2 892.67 mg/kg)、砖红壤(1 969.77 mg/kg)、黏质潮土(1 803.03 mg/kg)、黄泥土(1 003.84 mg/kg)、壤质潮土(989.31 mg/kg)和砂质潮土(441.18 mg/kg)。黄泥土的亲和系数(k)最大(2.53×10~(–3)),其次为砖红壤、红黏土和3种潮土。吸附后,除砂质潮土和壤质潮土外,其他土壤平衡液的芳香性均降低。相关性分析表明无定形氧化铝显著影响了Q_(max),而氧化铁的形态(无定形、络合态和低结晶态)决定了k值大小。红黏土、砖红壤和黄泥土更容易吸附DOC中的芳香族成分,主要吸附机制可能为配位体交换;砂质潮土和壤质潮土主要为阳离子架桥,而黏质潮土同时存在这两种吸附机制。