微塑料对重金属Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)的吸附特征研究

通过氧化-紫外老化的实验室模拟老化法对原始微塑料进行老化,研究原始和老化聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)和聚乳酸(PLA)微塑料在水溶液中对Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)的吸附特征。SEM、BET、XRD、XPS和FTIR结果表明,氧化-紫外老化法增加微塑料表面粗糙度、孔隙体积和含氧官能团。动力学和等温线吸附实验结果表明,原始微塑料和老化微塑料对Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)的吸附分别以单层的物理吸附和多层的化学吸附为主。微塑料对重金属Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)的吸附能力和吸附特点与微塑料种类有关。可生物降解微塑料PLA对Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)均表现出较强的吸附能力。

龙马溪组页岩干酪根表征初探及干酪根吸附特征研究

吸附气是页岩气赋存在页岩中的主要方式之一,而且吸附气是页岩气后期产量的主要来源。吸附气主要赋存在页岩有机质干酪根和黏土矿物中,而有机质干酪根中吸附比例较大。因此,研究页岩有机质干酪根的特征及其吸附机理对页岩气开发有重要作用。以四川盆地龙马溪组页岩干酪根为研究对象,通过固体核磁共振谱分析实验、傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析实验、X射线光电子能谱(XPS)实验相结合的方法表征干酪根的微观结构,构建了干酪根的分子结构模型。利用磁悬浮重量法实验、巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)和分子动力学(MD)的分子模拟方法,分析CH_(4)在龙马溪组页岩干酪根的吸附机理及特征。研究结果表明:龙马溪组页岩实验样品干酪根的分子式为C_(237)H_(219)O_(21)N_(5)S_(4);CH_(4)在干酪根中的超额吸附量随着压力的增加先升高后降低;相同孔径和压力条件下,随着温度的升高,CH_(4)的超额吸附量和总气量逐渐变小;干酪根中的C原子和S原子是造成CH_(4)吸附的主要原因;靠近干酪根孔壁的CH_(4)呈现吸附态,远离干酪根孔壁的CH_(4)呈现游离态,随着孔径的增加,CH_(4)密度的两峰之间的距离逐渐变宽,峰值逐渐下降。

复杂构造区页岩孔隙结构、吸附特征及其影响因素

随着我国页岩气勘探开发的不断深入,构造复杂区已成为下一步勘探的重要方向。以渝东北复杂构造区龙马溪组页岩为例,开展了扫描电镜、压汞、低压气体吸附、等温吸附等试验,系统性地表征了渝东北地区不同构造变形带龙马溪组孔隙结构及吸附特征,分析了复杂构造区页岩孔隙结构和吸附特征的影响因素,阐明了构造变形对于孔隙结构和吸附能力的作用机制。结果表明:(1)滑脱褶皱带和断层褶皱带龙马溪组页岩中发育较多的有机质孔,而叠瓦断层带龙马溪组页岩仅发育少量有机质孔隙,但发育更多矿物相关的孔裂隙;(2)滑脱褶皱带龙马溪组页岩中微孔(<2 nm)、介孔(2~50 nm)及宏孔(> 50 nm)均有发育,而断层褶皱带和叠瓦状冲断带龙马溪组页岩样品中微孔不是很发育,而介孔和宏孔相对比较发育;(3)龙马溪组页岩“过剩”吸附量都是随着压力的增大迅速增加,达到最大值(6~9 MPa)后开始缓慢降低,而绝对吸附量则随着压力的增大单调增大;(4)孔隙结构主要受控于TOC(总有机碳)和黏土矿物含量,而吸附能力主要与TOC和微孔密切相关,此外,构造变形也可以通过改造孔隙结构来影响吸附能力。该研究成果为复杂构造区页岩气勘探提供了理论依据。

镧改性粉煤灰合成沸石的磷吸附特征研究

为减轻水体磷污染,以粉煤灰为原料合成沸石吸附剂,并考察镧改性处理对合成沸石的磷吸附特征的影响及机理。采用多种分析手段对改性前后的合成沸石进行理化性质表征,探究改性前后化学成分、物相组成及骨架结构等的差异。然后,借助吸附试验和理论计算,从等温吸附、吸附动力学及吸附热力学的角度,分析了镧改性合成沸石的吸附除磷机理。结果表明,经镧改性处理后,模拟废水中磷的去除率可达94.2%,较改性前提高了近65百分点。镧离子被物理负载于合成沸石的表面结构中,增强了对水中磷组分的吸附效果,且对磷的吸附属符合Langmuir和Elovich方程的自发过程。该研究为提高我国粉煤灰利用率、消除水体磷污染提供了一定理论和技术依据。

胡敏素-锰氧化物复合材料对铅的吸附特征研究

以矿源煤基胡敏素(Humin,HM)为基体,用不同浓度KMnO_(4)溶液制备改性胡敏素材料胡敏素-锰氧化物复合材料(HMM),考察了HMM用量、初始pH对重金属的吸附效果影响;利用吸附动力学和吸附等温线以及扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)等对其进行表征分析,探索了HMM对重金属的吸附机理。结果表明,HM表面负载MnO_(x)后增加了HM的表面吸附位点,随KMnO_(4)浓度的升高,HMM对Pb^(2+)吸附效果略有升高,吸附动力学遵循准二级动力学模型,化学吸附占主导作用;吸附等温线符合Langumir模型方程,0.05HMM对Pb^(2+)的最大吸附量Qm为397.911 mg/g,是HM的2.5倍;通过改性提高了HM对Pb^(2+)的吸附能力以及吸附的稳定性。

不同亚铁矿物对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的表面吸附特征及机制比较研究

为探明稻田土壤还原条件下不同亚铁矿物对砷的修复潜力,本研究对比研究了磁铁矿、菱铁矿、黄铁矿三种亚铁矿物在不同pH条件下(pH 3.00、5.00、7.00)对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的吸附特征,并以电位滴定法探究了导致三种亚铁矿物吸持As(Ⅲ)、As(Ⅴ)能力差异的表面电荷性质。等温吸附平衡实验结果表明,Langmuir模型能较好描述三种亚铁矿物对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的吸附过程。弱酸条件(pH=5.00)下,亚铁矿物对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的吸附容量依次为:磁铁矿[As(Ⅲ):23.38 mg·g^(-1),As(Ⅴ):71.33 mg·g^(-1)]>菱铁矿[As(Ⅲ):11.63 mg·g^(-1),As(Ⅴ):21.69 mg·g^(-1)]>黄铁矿[As(Ⅲ):10.72 mg·g^(-1),As(Ⅴ):7.75 mg·g^(-1)],在弱酸性(pH=5.00)条件下三种矿物中磁铁矿对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)吸附容量最高。在中性(pH=7.00)条件下黄铁矿对As(Ⅲ)、菱铁矿对As(Ⅴ)吸附容量相对较高。供试pH条件下磁铁矿、菱铁矿对As(Ⅲ)的吸附强度较高,黄铁矿则对As(Ⅴ)的吸附强度较高。电位滴定实验测得亚铁矿物的电荷零点和总可变电荷量依次为:磁铁矿(pH 9.76;1.025 mol·g^(-1))>菱铁矿(pH 7.52;0.240 mol·g^(-1))>黄铁矿(pH 4.03;0.084 mol·g^(-1)),表面活性位点密度依次为:黄铁矿(90.59 site·nm^(-2))>菱铁矿(42.77 site·nm^(-2))>磁铁矿(7.94 site·nm^(-2)),亚铁矿物对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的吸附容量受溶液pH、总可变电荷量及其电荷零点影响。非专性吸附和专性吸附是磁铁矿和菱铁矿吸附As的主要方式,而黄铁矿则以专性吸附为主。研究表明,不同pH条件下不同亚铁矿物对稻田土壤砷的修复潜力不同,酸性条件下磁铁矿对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)有较好修复潜力,中性条件下黄铁矿对As(Ⅲ)、菱铁矿对As(Ⅴ)有较好修复潜力。

不同粒径方解石在不同pH值时对磷的等温吸附特征与吸附效果

以天然方解石为材料,研究了不同pH值与不同粒径方解石对磷吸附效果的影响.实验设置了不同质量浓度磷系列溶液,加入1g不同粒径,即小于100目、100-180目、180-325目和325目的方解石,在pH值分别为9.00±0.02、7.00±0.02和6.00±0.02时,研究方解石对磷的吸附效果,并用Langmuir模型和Freundlich模型对等温吸附线进行了拟合.结果表明,方解石对磷的吸附等温线能较好地用Freundlich方程来拟合.方解石的粒径越小,对磷的吸附能力越强,在本实验选取的粒径范围内,325目方解石对磷酸盐的吸附效果最好;但180-325目方解石对磷的吸附能力与325目方解石的差别不大,实际应用中,选用180-325目方解石即可取得对磷的较好的吸附效果.pH值是影响方解石吸附磷的重要因素,pH为6时,由于方解石微溶产生的Ca^2＋与水体中PO4^3-结合形成Ca-P化合物,使其吸附磷效果较好;pH≥7时,通过方解石吸附作用、与碳酸钙共沉作用及以方解石作为结晶核的钙磷化合物结晶作用去除磷;pH为9时方解石对PO43-吸附效果好于pH值为7时.

长江中下游平原三个湖泊表层沉积物对磷的吸附特征

以长江中下游太湖、巢湖和龙感湖等3个湖泊表层沉积物(0～1cm)为对象,研究了不同沉积物对湖水中磷的吸附特性,并探讨了沉积物表面特性和化学组分等因素对磷的吸附行为的影响.结果表明:表层沉积物对磷的吸附作用主要发生在快吸附过程的前1～2h之内;湖泊表层沉积物对磷的吸附基本符合修正后的Langmuir型等温方程,不同采样点的表层沉积物中本底磷吸附量(QNAP)以及磷饱和吸附量(Qmax)差别显著,与采样点所处环境条件有很大关系.同时,沉积物的饱和吸附量与比表面积、活性铁、铝含量和有机质含量有较好的正相关性,相关系数分别为0 92,0 98,0 78和0 96;活性铁、铝含量与有机质含量之间也有较好的正相关性;颗粒物Zeta电位在一定程度上影响沉积物对磷的吸附能力.

川南下志留统龙马溪组页岩吸附特征及控制因素

页岩的吸附特征是评价页岩气是否具有开采价值的一个重要标准,是研究页岩气富集规律的一个核心内容。为此,以四川盆地南部地区下志留统龙马溪组取心页岩为研究对象,开展页岩等温吸附实验研究。实验发现龙马溪组泥页岩的Langmuir体积较大,平均为1.33m3/t,Langmuir压力平均为1.66 MPa,反映了龙马溪组页岩的吸附能力较强,具有良好的储气能力,但不利于解吸。结合页岩矿物特征及孔隙结构特征,研究发现温度、有机碳含量、湿度、比表面积等是影响龙马溪组页岩吸附能力的主要因素;页岩气的吸附过程属于放热反应,随温度升高吸附气量减少;由于水分占据了一定原本被气体吸附的孔隙表面,因而湿度越大,吸附气量越小;中孔和宏孔体积与页岩饱和吸附气量具有较好的正相关性;有机碳含量越高,饱和吸附气气量就越大;比表面积更是饱和吸附气量的控制因素,二者具有极高的相关性。

煤对多组分气体吸附特征研究

通过3种不同煤级煤样对纯组分CO2、CH4和N2气体和不同配比浓度的80%CH4+20%CO2、80% CH4+20%N2、50%CH4+50%N2和20%CH4+80%N2二元混合气的等温吸附实验,探讨了煤对混合气体的吸附 特征及混合气体中各组分的吸附特征;分析了多组分气体实验中游离相中气体组分变化规律。认为:①不同煤级 煤对多组分气体的吸附等温线形状和其单组分的曲线相似;②混合体系中煤的吸附特性受吸附质气体原始含量、 物理化学性质和煤的变质程度控制;③组分在气相中的含量越高,其吸附量就越小,其它组分降低某一组分的吸附 量因其吸附性质的不同影响程度不同。本工作为煤层气注气提高采收率提供了理论依据和实验数据。

粘土岩对铀(Ⅵ)的吸附特征研究

以内蒙古阿拉善粘土岩为研究对象,通过静态吸附实验,探讨接触时间、U(Ⅵ)初始浓度、固液比、pH值、离子类型以及离子浓度等因素对U(Ⅵ)吸附特征的影响.研究结果表明:粘土岩对U(Ⅵ)的吸附速率较快,24h即可达到吸附平衡,最佳吸附固液比为1∶200,最佳吸附初始浓度为160μg·mL-1;随着pH值的增大,粘土岩对U(Ⅵ)的吸附能力不断增强,pH为8时,吸附能力达到最大;溶液中Ca^(2+)、CO_3^(2-)和HCO_3^-对U(Ⅵ)吸附有很强的抑制作用,不利于U(Ⅵ)的吸附,K^+、Na^+、Cl^-、NO_3^-、SO_4^(2-)对U(Ⅵ)的吸附影响较弱,U(Ⅵ)在粘土岩表面吸附主要以内层络合作用为主.因此,开展粘土岩对U(Ⅵ)的吸附研究,对我国高放废物的处置工作开展起到了极其关键的作用.

给水厂残泥免烧陶粒对Pb与Cd的吸附特征

针对高效低廉的吸附材料——WTR(water treatment residuals,给水厂残泥)因颗粒细小在水处理工艺中难以应用的问题,利用免烧法制备出WTR陶粒,研究其对Pb和Cd的吸附特征.批量吸附试验结果表明,准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型能较好地描述WTR免烧陶粒对Pb和Cd的吸附动力学(R^2>0.995 8)与等温吸附过程(R^2>0.994 8).在溶液pH为5、恒温25℃、振荡24 h下,Langmuir等温吸附模型计算得到的WTR免烧陶粒对Pb和Cd的最大吸附容量分别为13.97和18.60 mg/g.单因素条件试验结果表明,WTR免烧陶粒对Pb和Cd的吸附量均随溶液初始pH的升高而增加,当pH由3升至9时,WTR免烧陶粒对Pb和Cd的吸附量分别增加了1.44和0.95倍;离子强度的增加不利于WTR免烧陶粒对Pb和Cd的吸附.批量等温解吸试验结果表明,在pH为4~8的溶液中,Pb和Cd较难从WTR免烧陶粒中解吸出来,解吸率均在3.5%以内;当溶液pH为3时,Pb和Cd的解吸率分别高达65.88%和45.01%.BCR分级提取结果表明,Pb和Cd均主要以酸提取态形式(占比在68.18%以上)存在于WTR免烧陶粒中;同时,随着初始吸附量的增加,酸提取态比例显著减少,而还原态和残渣态比例显著增加.研究显示,WTR免烧陶粒对Pb和Cd具有较强的吸附能力,可作为一种高效的重金属吸附材料应用于水处理工艺中.

四川盆地长宁-威远页岩气示范区下志留统龙马溪组泥页岩吸附特征及影响因素分析

针对四川盆地长宁-威远页岩气示范区志留系龙马溪组泥页岩吸附气量大（7 0 % - 8 0 % ;）的特性,对该页岩气区11口井龙马溪组优质页岩段的岩心样品作X 射线衍射分析、扫描电镜和等温吸附分析测试,结合大量泥页岩含气量实测数据,统计分析及评价表明研究区地层因素中,生烃条件如总有机碳含量（0.17 % - 4 . 3 %）。、有机质类型（Ⅰ、Ⅱ1型）和成熟度（2 . 4 % - 3 . 0 % ）,以及储层条件如矿物成分、孔隙体积（3 % - 6 % ） 、孔隙结构（中孔为主）和湿度,主要是通过改变页岩气生成量和吸附活性表面的大小而产生影响;外部因素如温度和压力主要是通过改变气体分子的活化能和结合能而对泥页岩吸附能力产生一定的影响.

新疆高产棉区棉田土壤有效钾的吸附特征和钾肥有效性的研究

应用化学分析、吸附试验、盆栽试验和田间试验 ,系统研究了新疆三个高产棉区棉田土壤钾的吸附特征及钾对棉花的有效性。结果表明 :三个棉区棉田土壤有效钾的含量玛纳斯棉区〉巴楚棉区〉阿瓦提棉区 ;对钾的吸附能力 :玛纳斯棉区〉阿瓦提棉区〉巴楚棉区。由于各棉区土壤有效钾含量和对钾吸附能力不同 ,钾在棉花上的有效性差异较大。盆栽试验上 ,巴楚棉区、玛纳斯棉区和阿瓦提棉区棉田土壤缺钾处理平均干物质相对产量分别为 1 0 7.1 % ,1 0 2 .4 %和 70 .2 %。田间缺素和 1 50 .8kg/hm2 试验结果与盆栽试验结果趋势相同。达到最高产量时 ,钾施用量 (K2 O ,下同 )南、北疆分别为 1 3 4 .7%kg/hm2 和 1 50 .8kg/hm2 ;达到最佳经济产量时 ,钾施用量南、北疆分别为 1 2 6.0kg/hm2 和 1 2 6.5kg/hm2 。

储层温度下甲烷的吸附特征

通过对煤样处理,用低温氮气吸附法对其进行表征,采用自行研制的吸附装置,在不同温度(25,40,55℃)、不同压力(0～3.5 MPa)下进行甲烷吸附实验,以研究储层温度下甲烷在不同孔结构煤样上的吸附特征。采用Langmuir方程对数据拟合,得出孔结构的变化对甲烷吸附起着重要作用。处理后煤样的比表面积、孔容和微孔含量增加,导致煤样甲烷吸附量变大;随着吸附温度的升高,甲烷吸附量变小,压力越大这种变化趋势越明显;Langmuir饱和吸附量随温度的增大而减小。选用Polanyi吸附势理论拟合数据,结果表明:对于同一吸附体系,吸附特性曲线是惟一的,与吸附温度无关。处理后煤样的吸附势和吸附量增加,由此可见孔结构是吸附性能变化的重要影响因素。

漆酶改性木质素磺酸钠的结构表征及吸附特征

采用漆酶对木质素磺酸钠(木钠)进行改性,通过凝胶渗透色谱、电位滴定、红外光谱和核磁共振等测试方法研究了漆酶改性木钠的结构特征,结果表明,漆酶改性对木钠的磺酸基及表面电荷含量影响很小;在漆酶对木钠的改性过程中既有解聚作用,又有聚合作用,反应初期,漆酶使木钠发生脱甲基反应及部分链接键的断裂,使酚羟基含量增大和分子量降低,随着改性时间的延长,酚羟基含量减少,分子量变大,聚合作用占主导地位.采用静电逐层自组装技术研究了漆酶改性对木钠吸附特征的影响,紫外光谱以及原子力显微镜的研究结果表明,当漆酶改性时间为2 h时,在平板上的吸附量及吸附膜的表面粗糙度最大,木钠分子呈扁长的椭球形,而改性时间为36 h时,木钠聚合为近似球形的大分子结构,空间位阻增大,吸附量及吸附膜的表面粗糙度降低.

土壤胡敏酸对Pb的吸附特征与影响因素

采用Pb离子选择电极研究了Pb离子在胡敏酸上的吸附量和动力学特性,以及溶液pH、温度、离子强度对吸附的影响。结果表明胡敏酸对Pb离子的吸附量随着溶液pH增加而增大。当pH<4.00,符合Linear等温吸附式(r=0.9581～0.9547);当4.00≤pH≤7.00时,符合Langmuir等温吸附式(r=0.9776～0.9998)。温度降低,吸附量增加;离子强度增加,吸附量增加。胡敏酸与Pb离子作用的条件稳定常数随溶液pH增大而增加,但pH<4.00和4.00≤pH≤7.00这两个pH段增长规律明显不一致,说明在这2个pH段,存在不同的反应机制。胡敏酸结合1个Pb离子所释放的H+平均数小于1,且与溶液温度、离子强度有关。

氟铝交互作用对茶园土壤铝吸附特征及形态分布的影响

通过实验室模拟,研究氟铝交互作用对茶园土壤中铝的吸附特征和形态分布的影响.结果表明,在氟铝交互作用下,茶园土壤中铝的吸附平衡时间延长,吸附速率下降,吸附量减少.茶园土壤对铝的吸附速率和吸附量大小顺序为:对照>n(F)∶n(Al)=2>n(F)∶n(Al)=4>n(F)∶n(Al)=8;对照和低氟铝比(n(F)∶n(Al)=2∶1)条件下,随茶园土壤对铝吸附量的增大,活性铝含量增加但转化率下降;高氟铝比(n(F)∶n(Al)=4∶1;8∶1)条件下,随茶园土壤对铝吸附量的增大,活性铝含量下降且转化率进一步降低.

三峡库区消落区表层沉积物磷吸附特征

以三峡库区消落区表层沉积物为研究对象,通过对干湿交替沉积物中磷的赋存形式、吸附等温曲线的分析,揭示了干湿交替过程中沉积物磷的分布规律、吸附特征以及磷的源汇变化。结果表明:上覆水总磷变化呈现11月总磷<5月总磷<8月总磷。消落区覆水到出露沉积物最大磷吸附量、土壤最大缓冲能力在增加,磷零吸持平衡浓度、易解吸磷在降低,表明沉积物在夏季出露落干的过程中,固磷能力增强,释磷能力减弱;消落区土壤首次覆水过程中土壤磷呈现出由源到汇的转变。成库初期,覆水时沉积物主要表现为磷的积累,次年水库开闸放水排沙时,消落区表层富磷沉积物被冲刷排出。

新疆棉田土壤养分的吸附特征与有效性研究

应用土壤养分状况系统研究法,19962002年在新疆4个主要棉区,采集21个点的主要类型耕层土壤,通过土壤分析、吸附试验和盆栽试验,系统地研究新疆主要棉区土壤的养分状况、土壤对主要养分的吸附固定能力和生物有效性,结果表明:各营养元素的缺乏顺序,和田灌淤土为N>P>Zn>K>Cu>S,阿克苏潮土和灌淤土为N>P>Zn>K>Mn>Fe>Cu,喀什潮土为N>P>Zn>Cu>Fe,石河子灰漠土是N>P>Zn>S>Fe>Cu>Mn。