典型微塑料对环丙沙星在多孔介质运移的影响

为探究微塑料对抗生素在多孔介质运移的影响,本文以聚丙烯（Polypropylene,PP）作为典型微塑料,以环丙沙星（Ciprofloxacin,CIP）为典型抗生素污染物,通过CIP的吸附实验和CIP在砂柱中运移实验,研究PP对CIP在多孔介质中的运移分布的影响。结果表明,PP对CIP的吸附能力强于石英砂对CIP的吸附能力,最大Langmuir吸附能力为1.03 mg·g^-1。在砂柱实验中,CIP的流出浓度随PP含量的增加而降低,而流速增大时砂柱流出的CIP浓度峰值的出现时间提前。此外,当进入砂柱的CIP溶液浓度增大时,流出砂柱的CIP总量增大;溶液中增加NaCl、CaCl₂和BaCl₂等电解质提高离子强度,会增强CIP在砂柱中的迁移能力。研究表明,PP能显著影响CIP在多孔介质中运移的行为。     

不同主导晶面赤铁矿对Cr(Ⅵ)吸附与迁移行为的影响

为探究赤铁矿的晶面效应对Cr(Ⅵ)迁移的影响,采用批实验研究了{001}主导晶面的片状纳米赤铁矿(HNPs)与{110}主导晶面的棒状纳米赤铁矿(HNRs)对Cr(Ⅵ)的吸附机制,并通过柱实验考察了不同环境因素(pH、入流浓度、流速和离子强度)对Cr(Ⅵ)在两种赤铁矿修饰石英砂表面的迁移规律。批实验结果表明:HNPs与HNRs对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。HNPs与HNRs对Cr(Ⅵ)的最大吸附量分别为2.97 mg·g~(-1)和4.95 mg·g~(-1)。pH和离子强度增加,HNPs与HNRs对Cr(Ⅵ)的吸附量降低,表明吸附过程同时存在化学吸附和静电吸附机制。柱实验结果表明:pH增大,填充柱表面负电荷增多,减少了对Cr(Ⅵ)的滞留;增加初始浓度能够加快位点占据速度,增大流速导致Cr(Ⅵ)在柱内停留时间减少。离子强度增大,增强了阴离子竞争吸附,促进了HNPs与HNRs上Cr(Ⅵ)的解吸和迁移。相同条件下,由于{001}晶面对Cr(Ⅵ)的吸附点位密度低,导致Cr(Ⅵ)在HNPs中的滞留量小于HNRs。研究表明,赤铁矿不同主导晶面吸附构型的差异显著影响Cr(Ⅵ)吸附与迁移行为。     

几种物理因素对四氧化三铁纳米颗粒在有机质存在条件下的饱和多孔介质中迁移持留行为的影响

近些年来,环境研究者对纳米颗粒的迁移性进行了部分研究,但是对环境稳定性低、反应活性高的金属氧化物工程纳米颗粒在多孔介质中的运移沉积行为的系统探讨还很不足,尤其是对其在有机质(NOM)存在条件下迁移行为的了解非常有限.本研究选用四氧化三铁磁纳米颗粒(MENPs)作为研究对象,采用填充柱淋溶实验法,对其在饱和多孔介质中的迁移持留行为展开探讨,其目的是考察几种主要介质环境物理因素对其在天然有机质存在条件下的纵向淋溶过程及其在介质中持留量的影响作用.结果显示,不利吸附条件下的MENPs集聚体在多孔介质中的吸附持留及迁移性能取决于多种合力的作用效果.其中,孔隙水流速增大时,MENPs 在多孔介质中的迁移性增强,持留性减弱,持留MENPs 在介质中的逐层分布随孔隙水流速改变而变化;而且,MENPs 在多孔介质中的迁移持留性与介质颗粒的表面物理性质也有关,天然有机质的存在一定程度上可以改善石英砂表面的异质性.另外,介质颗粒粒径大小也是影响MENP-介质间持留机制的重要因子.当多孔介质颗粒粒径大小改变时,MENPs穿透曲线及持留分布曲线随之变化明显,MENPs的吸附沉积机制也相应有所不同.     

石墨烯对喹诺酮在饱和多孔介质中运移的影响

为研究石墨烯（Graphene,GN）对喹诺酮类抗生素在地下水中运移的影响,以环丙沙星（Ciprofloxacin,CIP）和诺氟沙星（Norfloxacin,NOR）作为两种典型的喹诺酮类抗生素污染物,通过批量吸附实验和砂柱实验研究GN对CIP和NOR在饱和多孔介质中运移的影响。吸附实验结果表明,GN对两种抗生素污染物均具有较好的吸附性能,GN对CIP和NOR的Langmuir最大吸附容量分别为270.68 mg·g^-1和178.36 mg·g^-1。砂柱实验结果表明：随着多孔介质中GN含量从10 mg增加到80 mg,CIP和NOR在一维砂柱中的迁移能力降低;随着流速和电解质浓度（Na⁺和Ca²⁺）的增大,回收率逐步升高,CIP和NOR的运移能力也逐步增强。根据BDST模型对不同条件下的CIP和NOR在一维砂柱中的运移过程进行了模拟和预测,模型对穿透时间的预测值与实验值接近,表明BDST模型能较好地预测多孔介质中GN对CIP和NOR迁移能力的影响。     

SBA-15在饱和石英砂介质中的运移及其对Cd(Ⅱ)迁移的影响

为了解SBA-15纳米颗粒在饱和石英砂介质中的运移及其对Cd(Ⅱ)迁移的影响。采用恒定流速柱迁移试验法,探讨Cd(Ⅱ)、SBA-15及Cd(Ⅱ)和SBA-15共存条件下的穿透曲线。结果表明,平衡对流-弥散方程能描述多孔介质中Cd(Ⅱ)和SBA-15迁移过程的穿透曲线。在石英砂多孔介质中,Cd(Ⅱ)的迁移能力强于SBA-15,Cd(Ⅱ)和SBA-15的出流比C/C0峰值分别为0.99和0.58。Cd(Ⅱ)和SBA-15共存时,随着Cd(Ⅱ)质量浓度从0mg/L增加到10 mg/L,SBA-15的迁移阻滞因子(R)和不可逆吸附系数(μ)分别增大1.43倍和4.78倍,此时,SBA-15的Zeta电位从-55.7mV增加至+16.3mV,导致SBA-15在石英砂颗粒表面上的沉积滞留增加,进而同时抑制SBA-15和Cd(Ⅱ)的迁移。研究表明,SBA-15在多孔介质中的迁移过程易受团聚、滞留和沉积作用的影响,同时Cd(Ⅱ)和SBA-15在多孔介质中的迁移过程伴随有固相界面的分配过程。     

负载Cu^2＋和Pb^2＋的蒙脱石对结晶紫吸附的研究

研究了振荡时间、吸附温度、溶液初始浓度、离子强度等因素对蒙脱石及负载Cu2+和Pb2+的蒙脱石吸附水溶液中结晶紫的影响.结果表明三种吸附剂对结晶紫染料吸附过程用准二级动力学模型拟合较好;蒙脱石对结晶紫的吸附采用Freundlich和Langmuir等温方程拟合效果均较好;染料的吸附量均随初始浓度和温度升高而增大,随离子强度的增大而减小;三种吸附剂对结晶紫的吸附是一个吸热、熵增、自发反应的过程.     

氧化石墨烯对铅在饱和多孔介质中运移的影响

以氧化石墨烯(GO)及铅[Pb(Ⅱ)]为主要试验材料,通过进行批量吸附试验及砂柱试验,研究GO对Pb(Ⅱ)在饱和多孔介质中运移的影响。批试验结果表明,与石英砂相比,GO具有极高的Pb(Ⅱ)吸附能力。柱试验结果表明,GO在饱和多孔介质中的运移能力较高,环境中Pb(Ⅱ)的存在则降低GO的运移;Pb(Ⅱ)在饱和多孔介质中运移能力相对较低,溶液中存在GO时,Pb(Ⅱ)在饱和多孔介质中的运移能力明显提高;将Pb(Ⅱ)污染后的砂柱注入GO悬液,被石英砂吸附的Pb(Ⅱ)能够随GO一起重新流出砂柱,且流出液中Pb(Ⅱ)的浓度与GO浓度呈良好的正相关。     

不同浓度Na~+在紫色土颗粒表面电场作用下的吸附动力学研究

土壤颗粒表面大量的负电荷会在固-液界面产生强大的电场,影响土壤溶液中离子的吸附过程.本文以紫色土K+饱和样为研究对象,运用考虑表面电场的动力学新模型研究了不同浓度Na+离子的吸附动力学过程.实验结果表明:1当Na+离子浓度为9.565×10-5 mol/L时吸附过程中会出现明显的零级动力学特征和一级动力学特征.2浓度为7.826×10-4 mol/L和9.855×10-3 mol/L时Na+吸附过程中仅表现出一级动力学特征,这是因为增加Na+浓度后屏蔽电场的能力增强,从而表现出弱静电力吸附下的一级动力学过程.3实验中Na+的平衡吸附量随离子浓度的增加而递增,吸附速率随离子浓度递增而加速.4体系中K+亚稳吸附量随Na+离子浓度增加而递减,随表面电位递减而递减.通过对不同浓度下Na+吸附动力学特征分析,对了解离子交换吸附机理具有一定指导意义.     

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。     

小分子有机酸对纳米颗粒CNTs和SBA-15在多孔介质中迁移的影响

【目的】了解有机酸对硅酸盐纳米颗粒(SBA-15)和碳纳米管(CNTs)在多孔介质中迁移行为的影响差异。【方法】采用恒定流速柱迁移试验,探讨不同浓度(0,1,2.5和5 mmol/L)乙酸、酒石酸、柠檬酸对CNTs和SBA-15纳米颗粒在多孔介质(石英砂)中穿透曲线的影响。【结果】平衡对流-弥散方程能描述多孔介质中CNTs和SBA-15迁移过程的穿透曲线。在石英砂多孔介质中,CNTs的迁移能力强于SBA-15。体系不含有机酸时,CNTs、SBA-15流出液中的纳米颗粒浓度(C)与纳米悬液进入砂柱前的初始浓度(C_0)比值(C/C_0)的峰值分别为0.74和0.25,最远迁移距离L_(max)分别为221.2和45.1cm。3种有机酸对CNTs和SBA-15在多孔介质中的迁移具有类似的抑制作用,随着介质中3种有机酸浓度的增加,CNTs和SBA-15纳米颗粒的C/C_0减小,C/C_0平台峰值对应空隙体积(PV)倍数增大,迁移阻滞因子R和不可逆吸附系数μ增大,最远迁移距离L_(max)减小。柠檬酸对CNTs和SBA-15迁移的抑制作用强于乙酸和酒石酸。Zeta电位分析表明,当体系中引入有机酸后,随着有机酸浓度的增加,石英砂、CNTs和SBA-15纳米颗粒悬液的Zeta电位均逐渐增大。【结论】有机酸会改变多孔介质和CNTs、SBA-15这2种纳米颗粒的表面电荷特征,从而使得纳米颗粒悬液在多孔介质中的迁移行为更容易受团聚、滞留和沉积作用的影响。不管在何种有机酸中,CNTs的迁移能力均强于SBA-15。