Biosorption of macronutrients by Brazilian tropical peats

The objective of this work was to evaluate the adsorption of macronutrients calcium, potassium, magnesium, nitrogen, and phosphorus in two Brazilian tropical peat samples, investigating the effect of pH and determining the kinetics of the adsorption process. Two different Brazilian tropical peat samples were characterized using FTIR, TG, and SEM techniques. Different pH conditions were tested, as well as different mass concentrations of the peats. Differences in the chemical structures of the peat samples directly influenced the adsorptive capacities for the macronutrients. The adsorptive capacity for nitrogen was highest at pH 3, while the best adsorption of calcium and potassium was obtained at pH 6. The best fit to the data was provided by the pseudo-second-order model, which confirmed the rapid adsorption of calcium by both peats.     

风化煤对农田土壤重金属汞的钝化修复

风化煤钝化修复土壤主要是其活性官能团与重金属发生络合、鳌合等一系列反应,进而降低重金属在土壤中的可迁移性和生物有效性,以达到修复土壤的目的。本文系统研究了风化煤对重金属汞(Hg)的吸附特性及其对Hg在土壤中径向迁移和生物可利用性的影响。结果显示:风化煤对酸碱有一定的缓冲作用,pH对Hg的平衡吸附量影响不大,最大吸附量为8.19 mg/g,该吸附为吸热反应。风化煤对Hg的吸附作用采用Freundlich方程描述较好,为多分子层吸附,吸附动力可用拟二级速率方程描述。土柱试验中风化煤用量为1、2、4、8 g时,淋溶液中Hg含量分别下降2.62、1.66、1.10、0.70μg/g,风化煤的使用可以降低Hg从土壤向溶液的迁移。盆栽试验进一步验证了风化煤对土壤中Hg迁移的阻控作用,其中添加风化煤黄壤中移栽30 d和70 d收获的白菜叶中Hg含量较未添加风化煤黄壤中下降了0.14μg/kg和0.09μg/kg;添加风化煤和外源Hg黄壤中Hg含量是未添加风化煤黄壤的2.4倍,而收获的30、70d小白菜叶中Hg含量前者分别为0.53、0.82μg/kg,后者分别为0.35、0.48μg/kg,理论上可认为前者较后者分别下降了0.31、0.33g/kg。可见,风化煤实现了对土壤中Hg的吸附、钝化,减缓了其生物可利用性,是一种廉价高效的环境友好型钝化剂。     

Cd/Cu/Pb对磺胺嘧啶在土壤中吸附迁移的影响

通过室内批平衡实验和土柱出流实验,探讨了不同浓度镉(Cd)及相同浓度的Cd、铜(Cu)、铅(Pb)对磺胺嘧啶在土壤中吸附、迁移的影响,并分别用Freundlich、Langmuir、Linear方程及Hydrus-1D中的单点和两点吸附模型模拟其在土壤中的吸附、运移过程。结果表明:当Cd浓度为10.0mg·kg~(-1)时促进磺胺嘧啶的吸附;Cd浓度为1.0、300.0mg·kg~(-1)时抑制磺胺嘧啶吸附;Cd浓度为100.0 mg·kg~(-1)时对磺胺嘧啶的吸附无影响;300 mg·kg~(-1)的Cd、Cu、Pb存在时,磺胺嘧啶吸附量大小顺序为:CdCuPb。土柱出流实验中,当Cd浓度为10.0mg·kg~(-1)时,磺胺嘧啶在土柱中的迁移速度最慢,其他浓度对迁移影响不明显;Cd、Cu、Pb相比较而言,Cu存在时磺胺嘧啶的迁移最快,Cd存在时迁移最慢。在对静态吸附特征的拟合过程中,Linear方程拟合效果最好,决定系数R~2均在0.98以上;Hydrus-1D模拟时,两点模型可更好地拟合磺胺嘧啶的运移特征,R~20.907,均方根误差RMSE0.051,瞬时吸附f所占分数较高,说明磺胺嘧啶在迁移过程中存在较大程度的瞬时吸附。     

改性活性炭吸附咪唑类离子液体的效果

[目的]通过氧化处理提高活性炭吸附量。[方法]活性炭的表面化学性质可以直接影响活性炭对离子液体的吸附,采用过氧化氢、硝酸、过硫酸铵氧化活性炭(F300),改变其表面的官能团含量,合成过氧化氢改性活性炭(HF300)、硝酸改性活性炭(NF300)、过硫酸铵改性活性炭(SF300),研究其对氯化1-丁基-3-甲基咪唑(Bmimcl)和氯化1-辛基-3-甲基咪唑(Omimcl)的吸附影响。[结果]HF300、NF300、SF300表面的含氧官能团显著增加;HF300、NF300、SF300中SF300对含亲水性阳离子的Bmimcl的吸附效果最佳且提升最为显著,吸附容量由TF300的0.19 mmol/g增加到0.29 mmol/g;HF300、NF300、SF300对含疏水性阳离子的Omimcl的吸附无明显变化。SF300对Bmimcl和Omimcl的吸附均符合Freundlich模型;SF300对Bmimcl和Omimcl的吸附符合准二级动力学,Bmimcl在SF300上的准二级动力学速率常数为0.016 3 g/(mg·min),Omimcl在SF300上的准二级动力学速率常数为0.002 2 g/(mg·min)。无机阳离子(Na~+,Ca~(2+))会抑制SF300对Bmimcl和Omimcl的吸附,且Ca~(2+)的抑制效果强于Na~+。SF300对Bmimcl和Omimcl的吸附量随pH的升高呈现出先升高后变低的变化趋势,对Bmimcl和Omimcl的吸附量分别在pH=7和5时达到最大。[结论]氧化处理可以提高活性炭的吸附量。     

四环素在典型土壤中的吸附行为·吸附动力学·热力学特征

[目的]研究四环素在典型土壤中的吸附行为及吸附动力学和热力学特征。[方法]采用平衡振荡法,研究了不同试验条件下3种典型土壤对四环素的吸附效能。[结果]黑土对四环素的吸附能力最高,其对应的饱和吸附量超过85.0 mg/g,黄土次之,而高岭土的吸附效能最低,仅11.6 mg/g。酸性pH条件和较高的土壤有机质含量有利于3种土壤对四环素的吸附,当土壤中有机质去除后整体吸附能力将下降15%。3种土壤对四环素的吸附是一个吸热过程。黑土对四环素吸附过程符合准一级反应动力学方程,而黄土和高岭土对四环素的吸附更符合准二级吸附动力学方程。黄土和高岭土对四环素的吸附满足Langmuir吸附等温式,即认为上述吸附主要归因于单分子层吸附;相对应的常用来表征竞争吸附的Freundlich方程更符合黑土对四环素的吸附。[结论]该研究可为揭示四环素在土壤中的吸附富集机理提供科学依据。     

生物炭与小球藻联合吸附重金属的效果

[目的]研究生物炭与小球藻对水体中重金属单独及联合吸附特性。[方法]以小麦秸秆生物炭和小球藻为吸附剂,进行了不同添加量的生物炭对Pb的吸附等温试验,小球藻对Pb等温吸附试验,以及生物炭和小球藻联合吸附Pb的等温吸附试验。[结果]生物炭与小球藻对Pb的等温吸附曲线均符合Langmuir方程。当生物炭添加量为50 mg/L时,吸附量最大,为203.339 mg/g;小球藻添加量为500 mg/L时最大吸附量为67.851 mg/g;生物炭和小球藻联合吸附的最大吸附量为79.144 mg/g。[结论]生物炭联合小球藻用于吸附Pb的最大吸附量高于单独吸附。     

石英砂-腐殖酸-Cupriavidus gilardii CR3复合体对铜离子的吸附特性及机理研究

[目的]研究pH、初始铜离子浓度和吸附时间对石英砂-腐殖酸-Cupriavidus gilardii CR3复合体吸附铜离子的影响。[方法]利用等温吸附模型和动力学模型拟合试验数据,通过测定复合体吸附铜离子前后的Zeta电位、扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)和傅里叶红外光谱(FTIR),研究吸附剂对铜离子的吸附特性及机理。[结果]pH是影响吸附能力的主要因素,静电作用可使复合体表面负电荷增多,提高吸附量。在最适pH(5.0)下,复合体对铜离子的最大吸附量为13.08 mg/g。复合体对铜离子的吸附过程符合化学单分子吸附的Langmuir模型和二级动力学模型。[结论]该研究认为静电作用和单分子化学吸附是石英砂-腐殖酸-Cupriavidus gilardii CR3复合体吸附铜离子的主要机制。     

有机酸作用下黄壤无机纳米微粒对Cd~(2+)吸附动力学特性

为探究有机酸对镉在纳米粒级土壤上的有效性及其形态的影响,基于超声—离心—冻融法,应用到四川省名山河流域老冲积黄壤中,获得纳米微粒(≤100 nm),分别研究不同分子量有机酸(柠檬酸、富里酸、EDTA)及其组合(柠檬酸+EDTA、柠檬酸+富里酸、富里酸+EDTA)对土壤纳米微粒吸附Cd~(2+)动力学特性的影响。结果表明,土壤纳米微粒对Cd~(2+)的动力学吸附量大小关系表现为:柠檬酸+EDTA富里酸柠檬酸+富里酸柠檬酸富里酸+EDTAEDTA。总的来看,EDTA的抑制作用最强,最能降低土壤纳米微粒对Cd~(2+)的吸附。     

耐重金属细菌与土壤胶体体系吸附Cu^2＋、Cd^2＋的红外光谱研究

[目的]红外光谱可提供黏土矿物及微生物表面吸附重金属前后官能团的变化情况,从而为重金属吸附机理的判断提供较为丰富的信息。[方法]采用红外光谱技术探讨了耐重金属细菌NTG-01对褐土胶体、红壤胶体吸附Cu^2＋、Cd^2＋的影响。[结果]细菌促进了褐土胶体表面的Si-O-H-Si基团与Cu^2＋、Cd^2＋的反应;加菌前后吸附Cu^2＋、Cd^2＋的红壤胶体表面功能团红外光谱特征频率无明显差异。[结论]微生物在土壤吸附重金属元素的过程中起着重要作用。     

吸附法除磷研究进展

磷是造成水体富营养化的重要因子,也是废水处理领域较难解决的问题之一,环境矿物质对磷具有优越的吸附性能,而且储量丰富、成本低廉,在废水处理领域有广阔的应用前景。就环境矿物质对磷吸附研究的现状和发展进行了分析和介绍。