硅对不同pH水田土壤镉吸附热力学特征的影响

以硅酸钠为硅源,在中和其碱性和消除钠离子影响的基础上,进行不同温度条件下的吸附等温试验,探讨了加硅对土壤镉吸附热力学特征的影响。结果表明:不同硅水平下,Freundlich方程均可较好地描述三种温度下(25、35、45℃)两种土壤镉的吸附特征;在不同的温度下,加硅均降低了碱性土壤镉的吸附容量、增大了其吸附强度,增加了酸性土壤镉的吸附容量、降低了其吸附强度;两种土壤吸附镉的热力学参数均为ΔG0、ΔH0、ΔS0,说明土壤对镉的吸附均是吸热、熵增的自发过程;加硅后,碱性土壤对镉吸附过程的ΔG变大、ΔH变小、ΔS变小,酸性土壤对镉吸附过程的ΔG变小、ΔH变大、ΔS变大,说明与对照相比,加硅使碱性土壤吸附镉的自发性降低,使酸性土壤吸附镉的自发性提高。     

硅对不同pH水田土壤吸附-解吸镉的影响

为探讨硅对土壤镉吸附解吸特征的影响,在中和硅酸钠碱性和消除钠离子影响的基础上,进行了不同硅浓度下土壤对镉的等温吸附-解吸试验。结果表明:在试验条件下,Freundlich模型可更好地描述不同硅浓度下2种土壤对镉的吸附-解吸特征;随着加硅量的增加,碱性土壤吸附镉的数量逐渐降低,酸性土壤吸附镉的数量逐渐增加。加硅使碱性土壤方程的k值变小、n值变大,降低了镉的吸附容量却增大了吸附强度;酸性土壤方程的k值变大、n值变小,增加了镉的吸附容量却降低了吸附强度。2种土壤镉的解吸量均随着加硅量的增加而降低,加硅使滞后系数(Δk+Δn)增大,加剧了吸附-解吸过程中的滞后效应。     

向日葵秸杆对铜离子的吸附特征研究

[目的]以寻求廉价而高效的生物吸附材料为目的,研究向日葵秸杆对铜离子的吸附性能。[方法]以向日葵秸杆为主要原料,对含Cu2＋的模拟废水进行了吸附试验。[结果]吸附作用受pH值影响明显,在pH值为6.00时,吸附量最大;向日葵秸杆吸附量随温度的升高而增大,Freundlich方程更适合描述Cu2＋在向日葵秸杆上的吸附行为;对吸附热力学参数ΔG、ΔS、ΔH的计算表明,吸附反应具有自发性、吸热特性。[结论]向日葵秸杆是一种优良的处理铜离子废水的生物材料。     

茶叶渣吸附水中砷的动力学与热力学研究

研究了茶叶渣对水中三价砷离子(As3+)的去除效果,考察了溶液的pH值、反应时间和温度对吸附平衡的影响。结果表明,当pH值为7.0,吸附时间为150min时,As3+的去除率最高;当温度由20℃升至40℃时,茶叶渣对0.2mg/L的As3+的最大吸附率由33.2%升至37.8%,表明该吸附过程为吸热反应。茶叶渣对As3+的吸附机理符合Langmuir和Freundlich等温线方程;通过对动力学参数的计算表明,准二级动力学模型比准一级动力学模型能更好地描述茶叶渣对As3+的吸附动力学行为;不同温度下热力学的吉布斯自由能△G°,熵变△H°和焓变△S°的值表明该吸附过程为自发吸热反应。     

施硅降低碱性土壤铅生物有效性的机制研究

为明确硅降低碱性土壤铅生物有效性的机制,在中和硅酸钠碱性和消除钠离子影响的基础上,采取吸附-解吸试验、红外分析和盆栽试验相结合的方式,研究了硅对碱性土壤液相、固相和固液界面铅行为以及水稻产量与稻米铅含量的影响。结果表明,加硅降低了碱性土壤吸附铅的容量和强度,增强了铅吸附-解吸过程中的滞后效应;应用红外光谱表征溶液中硅铅反应产物,发现Si-O弯曲振动吸收峰和Si-O-Si反对称伸缩振动特征峰均出现了红移,暗示硅酸或聚硅酸与铅发生了配位反应,生成了水溶性复合物;施硅使土壤酸可提取态和可还原态铅含量分别降低了11.18%、18.54%;可氧化态和残渣态铅分别提高了42.56%、7.84%;与对照相比,铅胁迫下水稻产量降低了64.5%(P0.01),糙米铅含量明显升高(P0.01),达到了0.31 mg·kg-1;与铅胁迫处理相比,施硅使水稻产量提高了152.3%(P0.01),明显降低糙米铅的含量(P0.01),并符合国家标准的安全要求。综上,在碱性土壤中,促进土壤液相、固相铅向无效态转化,抑制固相铅解吸是施硅降低铅生物有效性的土壤化学机制。     

甲壳素对铜的吸附性能研究

研究了甲壳素吸附铜离子的过程。结果表明：甲壳素对铜离子的吸附在pH=4．46时最佳,在298K下测得静态饱和吸附容量为317．2mg／g（树脂）。用1．0mol／LHCl可洗脱,洗脱率达97．4％;测得表观速率常数k298=1．34×10-4/s;表观活化能Ea=26．1kJ／mol;等温吸附服从Freundlich经验式;吸附热力学参数△H=11-3kJ／mol,△S=42．6J／（mol·K）,AG=-1．4kJ／mol。     

玉米秸秆活性炭对中性红的吸附性能研究

采用氯化锌活化法制取玉米秸秆活性炭.考察了活性炭对中性红吸附的最适合条件、吸附热力学以及吸附动力学特性.结果表明,其行为更满足Freundlich等温模型.在试验温度范围内,吸附焓变△H ＞0,吉布斯自由能变△G＜0,熵变△S ＞0,可知该过程为自发的吸热过程.其动力学行为更符合Lagergren准二级模型,吸附过程的表观活化能Ea为76.13 kJ/mol.     

土壤水分热力学函数研究

研究了几种土壤在不同含水量条件下土壤水分热力学函数(相对偏摩尔自由能△G,相对偏摩尔焓△H,相对偏摩尔熵△S)的结果表明;在不同含水量和温度条件下,供试样品各土壤水分热力学函数均为负值,且随水分含量增加绝对值趋于减小。温度与土壤水△分G呈显著正相关。吉布斯—亥姆霍茨方程在实验温度范围内适用于土壤水分△G的计算。在相同含水量条件下,供试样品土壤水分的△G,△H和△S值,均是黑垆土、垆土>红油土,并呈规律性变化。     

膨润土吸附结晶紫的动力学与热力学研究

利用天然钠基膨润土,以一定浓度的结晶紫水溶液为摸拟染料废水,探讨了不同参数如接触时间、初始pH值、温度等对其吸附性能的影响,结果表明:用300目的钠基膨润土,用40 mL初始浓度250 mg/L,pH 7的结晶紫溶液,在303 K振荡35 min,其吸附量达219.75 mg/g,且吸附量随温度的升高而增大.通过计算不同温度下的热力学参数△G0,△H0和△S0,证实该吸附为一自发的吸热过程.对实验数据进行拟合,得出等温吸附平衡更符合Langmuir模型,吸附动力学更适合准二级反应方程.

Abstract：

Na-bentonite was used as an adsorbent to adsorb crystal violet from aqueous solution, which served as simulated dye waste water, to study the influence of contact time, initial pH and temperature on its adsorption capacity. An adsorption capacity of 219.75 mg/g was achieved when 40 mL crystal violet with an initial concentration of 250 mg/L and a Ph of 7 was oscillated at 303 K for 35 min, and adsorption capacity increased with temperature. Calculation of the thermodynamic parameters △G0 ,△H0 and △S0 under different temperatures showed that the adsorption was a spontaneous, endothermic process. The experimental data indicated that the adsorption followed Langmuir isotherm model while the adsorption kinetics fit the pseudo-second-order reaction model.     

水溶性磷酸盐对不同肥力石灰性土壤中铅的稳定研究

在荒地土(S土)和农田土(F土)2个潮土土样中加入500mg.kg-1水溶性铅[Pb(NO3)2]后培养30d,之后按n(P)∶n(Pb)=6∶1加入Ca(H2PO4)2.H2O,培养105d后测定土壤性质。结果表明,土壤中仅加磷及加铅后再加磷时,F土Olsen-P质量分数均显著高于S土(P<0.05);土壤中仅加铅时,S土DTPA-Pb质量分数显著低于F土(P<0.05),但加铅后加磷,S土DTPA-Pb质量分数显著高于F土(P<0.05);土壤中仅加铅或仅加磷时,SrCl2-Ca均增加,而加铅土壤中加磷后,2种土壤SrCl2-Ca质量分数均低于仅加铅或仅加磷土壤。加铅和加磷均导致土壤pH降低,以加铅后加磷处理pH最低。对于F土,加铅和加磷均导致土壤电导率上升,对于S土,仅加铅和加铅后加磷导致土壤电导率上升,而仅加磷时,土壤电导率略有下降。可见,在未加入磷酸盐时,水溶性铅在贫瘠土壤中更易老化;磷酸盐对肥沃土壤中铅老化效果高于贫瘠土壤中的效果,磷酸盐对钙、铅的稳定分别有利于铅和钙有效性的降低。     

Ti(Ⅳ)在新疆某石化企业周边农田土上的吸附特性

为明确钛在土壤中的吸附机理,采用静态批量法研究吸附时间、溶液初始p H、Ti(Ⅳ)初始浓度和温度等因素对新疆某石化周边农田土吸附Ti(Ⅳ)的影响,并对其吸附热力学和动力学特征进行探讨。结果表明,供试土壤对Ti(Ⅳ)的吸附在10 h后基本达到平衡。溶液p H小于4时土壤对Ti(Ⅳ)的吸附量较小,p H在4~7区间内吸附量逐渐增大。吸附量随着溶液中Ti(Ⅳ)初始浓度的增大和温度的升高而增加,当温度为298 K,初始浓度为1 000mg·L-1时达到最大饱和吸附量。各因素的影响程度从高到低依次为初始浓度、吸附时间、p H及温度。准一级动力学方程能较好的描述供试土壤对Ti(Ⅳ)的吸附动力学过程,Freundlich等温吸附方程对Ti(Ⅳ)在供试土壤上的吸附量拟合较好。热力学函数ΔG,ΔH和ΔS数据表明该吸附过程是一个自发的,以物理吸附为主的吸热反应。     

Effect of Crop-Straw Derived Biochars on Pb(II) Adsorption in Two Variable Charge Soils

Two variable charge soils were incubated with biochars derived from straws of peanut, soybean, canola, and rice to investigate the effect of the biochars on their chemical properties and Pb(II) adsorption using batch experiments. The results showed soil cation exchange capacity (CEC) and pH significantly increased after 30 d of incubation with the biochars added. The incorporation of the biochars markedly increased the adsorption of Pb(II), and both the electrostatic and non-electrostatic adsorption mechanisms contributed to Pb(II) adsorption by the variable charge soils. Adsorption isotherms illustrated legume-straw derived biochars more greatly increased Pb(II) adsorption on soils through the non-electrostatic mechanism via the formation of surface complexes between Pb(II) and acid functional groups of the biochars than did non-legume straw biochars. The adsorption capacity of Pb(II) increased, while the desorption amount slightly decreased with the increasing suspension pH for the studied soils, especially in a high suspension pH, indicating that precipitation also plays an important role in immobilizing Pb(II) to the soils.     

Pb胁迫对欧美杂交杨（Populus deltoides×Populus nigra）生物量分配格局及其Pb富集特性的影响

采用速生树种修复重金属污染土壤的方法近年来受到越来越多关注,但已有结果存在很大不确定性。为了解杨树在不同Pb胁迫条件下生长响应和Pb富集效果,以长江上游两种典型土壤(酸性紫色土和钙质紫色土)为栽培介质,采用盆栽试验方法,研究了不同Pb浓度处理下(CK:0mg·kg-1;T1:200mg·kg-1;T2:450mg·kg-1;T3:2000mg·kg-1)欧美杂交杨(Populus deltoides×Populusnigra)生物量生产与分配格局以及Pb吸收、富集特性。两种土壤条件下杨树各器官生物量及总生物量均表现出随Pb胁迫程度的增加而降低的趋势,Pb胁迫条件下杨树生物量分配格局在钙质紫色土中表现为茎>粗根>叶>细根。相同浓度Pb处理条件下,单株杨树总生物量均表现为钙质紫色土大于酸性紫色土。随着Pb处理浓度的增大,杨树各器官Pb含量及积累量显著增加。Pb胁迫使杨树对Pb的富集系数逐渐增大而耐性系数逐渐减小。T3处理条件下杨树对Pb的富集系数在酸性紫色土中较大,且各处理条件下杨树对Pb的耐性系数均为酸性紫色土中较大。这些结果表明,高浓度Pb胁迫条件下酸性紫色土中的欧美杂交杨表现出较好的吸收和富集Pb的特性,这为Pb污染土壤的生物修复提供了一定的科学依据。     

Pb(Ⅱ)在天然土壤纳米颗粒上的吸附-解吸:pH和离子强度的影响

选择提取自四种典型土壤的天然纳米颗粒作为吸附材料,研究了p H及离子强度(IS)对Pb(Ⅱ)在四种天然纳米颗粒上的吸附-解吸的影响,旨在为有效地控制土壤铅的环境行为提供依据。结果表明:在低p H时,四种土壤纳米颗粒Pb(Ⅱ)吸附量随p H的增大而增大,当p H5后吸附量达到最大且趋于稳定。相同初始浓度下,四种吸附材料对Pb(Ⅱ)的吸附能力依次为黄绵土纳米颗粒塿土纳米颗粒风沙土纳米颗粒黑垆土纳米颗粒。且四种土壤纳米颗粒的吸附量与离子强度(IS)有关,当IS为0.01 mol·L~(-1)Na Cl时,Pb(Ⅱ)吸附量最大,而0.1 mol·L~(-1) Na Cl时吸附效果最差,吸附在低IS时形成内表面络合物,高IS时形成外表面络合物。Pb(Ⅱ)解吸率随p H的增大而减小,p H为3时解吸率最大,p H5后四种土壤纳米颗粒的解吸率降低。在不同IS的解吸液中,IS越大Pb(Ⅱ)的解吸率越大,解吸液为蒸馏水时解吸率最小。四种土壤纳米颗粒解吸率大小顺序为风沙土纳米颗粒塿土纳米颗粒黑垆土纳米颗粒黄绵土纳米颗粒。     

猪场沼液对不同pH土壤中重金属有效性的影响

沼液对重金属有效性的影响因土壤pH的不同而存有差异。本文分别选取pH为3.62、7.23和7.85的酸、中、碱性三种土壤,施加大型猪场厌氧发酵后的沼液,研究不同用量下三种不同pH土壤中Pb、Cu和Zn有效性的变化。结果表明,沼液低用量下(1 350 m~3/hm~2),三种土壤中Pb和Zn可交换态含量分别下降50.3%～78.9%和55.1%～76.0%(P 0.05),酸性和碱性土壤中Cu可交换态含量显著降低,降幅分别为87.7%和80.8%。Pb和Cu可交换态含量的下降对应二者可氧化态和残渣态含量的增加,但Zn可交换态含量下降对应其可还原态和残渣态含量的增加。相比较而言,沼液高用量下(2 700 m~3/hm~2),三种土壤中Pb和Cu可交换态含量均显著增加,增幅分别为31.0%～122.2%和84.6%～101.7%。Zn的可交换态含量在酸性土壤中增加14.3%,在碱性土壤中增加46.1%。因此,沼液施用对土壤Pb、Cu和Zn有效性的影响主要取决于其用量。低量沼液施用有助于降低重金属的有效性,但高量施用会增加重金属污染风险。土壤酸碱度差异产生的影响因重金属类型不同而存在较大变化。     

高炉炉渣对磷的吸附特性

首先对高炉炉渣经过不同浓度硫酸处理后在不同pH条件下的除磷效果进行了研究;再通过等温吸附、动力学吸附和热力学吸附模拟实验,应用不同的吸附方程进行拟合,探讨了静态实验下高炉炉渣对磷的吸附特性。结果表明:高炉炉渣在经过2 mol/L硫酸处理后,在pH=9的条件下对磷具有最好的吸附性能;Langmuir等温吸附模型能较好地模拟高炉炉渣对磷的等温吸附过程;Lagergren一级吸附速率方程和Bangham动力学方程均能较好地描述高炉炉渣对磷的动力吸附,且前者更好。根据Gibbs自由能变(△G0<0)和标准反应焓变值(△H0>0)判断,该吸附是自发的、吸热的化学吸附反应。     

环丙沙星在盐碱土中吸附特性的研究

采用OECD guideline 106批平衡吸附法研究环丙沙星在碱土中的等温吸附特性、吸附动力学、吸附热力学以及pH值和Ca~(2+)浓度对其吸附的影响。结果表明环丙沙星在盐碱土中的吸附较好地符合Freundlich方程(拟合系数R~2=0.981),不同初始浓度的环丙沙星在盐碱土中的吸附过程符合准二级动力学方程,吸附常数为1.17×10~(-3)~5.67×10~(-3)kg·min~(-1)·m L~(-1)。吸附过程可分为快速吸附和慢速平衡两个阶段,初始浓度分别为80、100、120 mg·L~(-1)的环丙沙星吸附平衡时间为24 h,平衡吸附比例分别为89.9%、92.2%、92.7%。吸附热力学参数ΔG0且ΔH=-3.58 5 k J·mol~(-1),表明环丙沙星在盐碱土上的吸附为自发的放热反应。随着溶液pH值的升高,盐碱土对环丙沙星的吸附能力不断减弱,当pH9后吸附能力快速减少。以不同浓度CaCl_2作为背景液,环丙沙星在盐碱土中的等温吸附曲线用Freundlich方程拟合效果较好,lgKf值随着CaCl_2背景溶液浓度的增加而减小,且环丙沙星初始浓度较小时其所受离子强度的影响相对较小。     

氢氧化镁铝改良滨海盐碱土机理与效果研究

从土壤微观层面研究氢氧化镁铝(MAH)和盐碱土胶体间的扩散层重叠现象,并通过不同配比的MAH[Mg∶Al摩尔比分别为3∶1(MAH-1)、2∶1(MAH-2)、1∶1(MAH-3)、1∶2(MAH-4)和1∶3(MAH-5)]和盐碱土的盐分溶出实验筛选出最佳改良方案。结果表明:MAH和盐碱土胶体间存在扩散层重叠现象,并且该现象在碱性环境中依然存在,混合体系pH值和MAH添加量是影响重叠程度的两个重要因素;5种MAH都能降低盐碱土的pH值和含盐量,酸性MAH对盐碱土的改良效果优于碱性MAH,其中酸性最强的MAH-5改良效果最显著;MAH-5在最小添加量10 mg·g~(-1)下就能脱出65%的交换性Na,并且随着添加量增加变化不显著,但随添加量增加Ca2+和N都显著脱出。因此,通过添加MAH利用扩散层重叠降低土壤对盐基离子的吸附实现盐碱土脱盐改良,综合考虑筛选出最佳改良方案:按1%配比添加MAH-5。     

外源Pb在三种典型土壤中老化过程差异性研究

为探究外源Pb在不同土壤中的老化过程,对外源添加Pb的土壤进行不同时间（1、3、9、30、100、360 d）的室内培养,并利用三种化学提取剂（0.01 mol·L^-1 CaCl₂、0.05 mol·L^-1 EDTA-2Na和0.43 mol·L^-1 HNO₃）表征的有效态Pb的动态变化,研究了我国三种典型土壤（红壤、黑土和潮土）中有效态Pb的老化过程。结果表明,有效态Pb提取率受不同提取剂和土壤性质的显著影响,0.43mol·L^-1 HNO₃（81%~99%）和0.05 mol·L^-1 EDTA-2Na（66%~99%）对Pb的提取率远高于0.01 mol·L^-1 CaCl₂（0.002%~13.8%）,红壤中0.01 mol·L^-1 CaCl₂提取率（7.2%~13.8%）远高于潮土和黑土（0.002%~0.037%）。三种土壤中0.05 mol·L^-1 EDTA-2Na提取率排序为：黑土>红壤>潮土;三种土壤中0.43 mol·L^-1 HNO₃提取率较高且随老化时间无显著变化,而0.01 mol·L^-1 CaCl₂提取态Pb总体上均随老化时间显著降低后逐渐变缓。红壤和潮土中0.05 mol·L^-1 EDTA提取态Pb的老化过程经过30 d的快速下降后逐渐变缓,到100~360 d后基本达到平衡,而黑土中变化相对缓慢。三种土壤适宜的老化时间分别为：100 d（红壤）、360 d（潮土）、>360 d（黑土）。外源Pb在三种土壤中的老化过程符合一阶指数衰减方程。EDTA提取态Pb老化速率与土壤pH、电导率（EC）呈极显著负相关,与铁铝氧化物含量呈显著正相关。