氯型季胺特种树脂吸附地下水NO3^-的动力学和热力学

以地下水中NO3^-为目标污染物,研究氯型季胺特种树脂(CQASR)对NO3^-的吸附动力学与热力学。结果表明:离子交换过程在60 min时达到吸附平衡,吸附动力学可用准二级动力学模型较好拟合,离子交换过程主要受液膜扩散控制;吸附等温线可用Freundlich模型较好拟合,吸附热力学表明离子交换过程为自发吸热反应;离子选择性说明CQASR可作为地下水中NO3^-去除专用树脂;FTIR分析发现CQASR树脂本身存在甲胺盐酸盐官能团,可能与树脂选择性去除NO3-有关。

酸洗-铁改性生物炭对水中NO3^--N的吸附特性

以椰壳生物炭(CSB)为原料,采用酸洗及铁改性法制得改性生物炭,对其进行了表征,并以单因素批量吸附对NO3^--N的吸附性能。结果表明,生物炭经酸洗和铁改性后表面形成α-FeOOH。酸洗+铁改性生物炭(PICSB)对NO3^--N吸附能力强于酸洗生物炭(PCSB)。PCSB和PICSB对水中NO3^--N吸附量随pH升高而降低。吸附NO3^--N在20 min时达到吸附平衡。PCSB对NO3^--N吸附动力学过程符合准1级动力学模型;PICSB吸附NO3^--N符合准2级动力学模型。Langmuir吸附方程可描述PICSB和PCSB对NO3^--N等温吸附过程。PCSB主要通过静电吸引吸附NO3^--N,为物理吸附;PICSB通过静电吸引和离子交换相结合方式吸附NO3^--N,物理吸附和化学吸附共存。

基于分形理论的非达西渗流参数研究

目前对于多孔介质孔隙结构与非达西渗流参数的关系研究较少。因此,本文基于分形理论和渗流试验,建立了多孔介质颗粒分形维数与非达西渗流参数的回归方程。研究结果表明,柴油在多孔介质中的渗流表现出了非线性特征,可用Forchheimer方程描述;多孔介质具有明显的分形特征,分形维数值的范围在2.444~2.713之间;分形维数值与砂粒含量呈极显著负相关,与粉粒、粘粒含量呈极显著正相关;分形维数值与非达西渗流参数满足相关性较好的一次函数关系,其中非达西渗透系数随分形维数值的增大而减小,非达西渗流因子随分形维数值的增大而增大。因此,分形维数可以作为刻画非达西渗流参数的有效手段,从而为非达西渗流研究提供一种较好的研究思路。

改性海泡石处理水中低质量浓度NO3-的研究

实验制备酸洗及负载纳米零价铁的海泡石,进行改性海泡石吸附及还原水中低质量浓度NO-3的实验研究。结果表明,对于酸洗海泡石(PNS)吸附NO-3,吸附效果高于天然海泡石,Freundlich模型比Langmuir模型更好地拟合NO-3等温吸附曲线,吸附过程为物理吸附非自发过程,吸附为放热反应,温度升高不利于吸附进行;负载纳米零价铁的海泡石(PNS-nZVI)处理水中NO-3符合准一级反应动力学模型。在一定范围内,酸性条件下促进NO-3的去除,质量浓度越大去除效果越好,温度在30℃时去除率达到峰值,最佳条件下去除率可达到95.4%。PNS-nZVI还原NO-3是一个递进过程,初始阶段NO-3先转化成中间产物NO-2和部分NH+4,随着反应进行NO-2逐步转化成NH+4,NH+4在反应产物中所占比重最大。

生物炭对土壤中释放的石油类污染物的吸附

为探究不同来源生物炭对土壤释放到水中石油烃的吸附性能,选取麦秆炭、椰壳炭、稻壳炭和棉秆炭作为吸附剂。通过批量吸附实验,分别考察反应时间、生物炭投加量、pH值和溶液初始浓度对生物炭吸附石油烃性能的影响,并进行动力学和等温吸附拟合。结果表明:4种生物炭均有较高的比表面积,麦秆炭最大,达到729.12 m ^2/g。当溶液pH值为5、溶液初始质量浓度125.64 mg/L、稻壳炭投加量40 mg、其他生物炭投加量20 mg、反应5 h时,生物炭对石油烃的吸附效果达到最佳状态。4种生物炭对石油烃的吸附能力大小依次为麦秆炭、椰壳炭、稻壳炭、棉秆炭。准二级动力学模型能更好地描述4种生物炭的动力学过程,结果表明生物炭对石油烃的吸附为表面吸附和内部扩散等多种方式;Freundlich模型能够更好地反映等温吸附过程,结果表明生物炭对石油烃为多分子层吸附。

黄河三角洲地区典型土壤颗粒的分形特征

为了解黄河三角洲地区的生态环境状况,运用分形理论研究了黄河三角洲地区代表性土壤的分形特征,并对分形维数与渗透系数、有机质含量、含水量之间的相关关系进行探讨。结果表明,黄河三角洲地区土壤颗粒具有明显的分形特征,分形维数介于2.425~2.717之间,表现为土壤中粉粒、黏粒含量越高,其分形维数越大;在土壤剖面上,分形维数随土层深度的增加而逐渐增大;回归分析表明,分形维数与粉粒、黏粒含量均呈极显著正相关关系,与沙粒含量呈极显著负相关关系;分形维数可以作为土壤特性的定量化指标,分形维数与渗透系数呈极显著负相关关系,与土壤有机质含量、含水量均呈极显著正相关关系。