多离子体系中黄河沉积物对重金属的竞争吸附研究

以黄河包头段上游清洁河段的沉积物为吸附剂 ,以Pb2 + 、Cu2 + 、Zn2 + 、Cd2 + 4种离子的混合溶液体系为吸附质 ,开展了重金属离子在黄河沉积物中的竞争吸附及其影响因素等实验研究。结果表明 ,混合溶液体系中不同离子间的吸附竞争有显著的拮抗或协同效应关系 ,4种重金属离子在黄河沉积物中竞争吸附的能力依序为Pb2 + ≥Cu2 +>Zn2 + ≥Cd2 + 。

基于动量平衡的多离子体系扩散模型

多组分溶质共存是实际固废堆场渗滤液的典型特征。与单种离子的扩散过程相比,不同离子间的相互作用以及离子与土体骨架间的相互作用会影响离子在黏土防渗垫层中的扩散进程及规律。在两尺度框架内(微观尺度和宏观尺度),基于有效浓度描述的离子微观质量平衡方程和动量平衡方程,采用体积平均技术,推导了离子的宏观质量和动量平衡方程,构建了一个适用于多孔介质材料的可考虑孔隙液相组分活性的多组分溶质非线性扩散理论框架。从理论层次实现了对离子在黏土垫层中的扩散机制以及相关驱动力的全面描述,所建理论框架具备理性化和系统化。通过给定相关驱动力具体的本构方程,建立了多离子体系在黏土垫层中的扩散模型。

带电性黏土介质多离子体系扩散模型

污染物在黏土防渗层中扩散时,不仅需考虑污染物离子自身活性,还须考虑黏土介质自身带负电特性这一离子存在环境对扩散进程的影响。通过对电场作用下的活度系数进行修正并引入电化学势描述方程,建立了适用于带电性黏土介质的基于动量平衡的多离子体系扩散模型。由于所建模型的复杂性,选用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics开展数值模拟,揭示了多离子体系在黏土垫层中的运动规律。数值结果表明:随着污染物离子初始浓度的增大,考虑土体带电特性及离子活性对扩散进程的阻滞效果越来越明显。

不同体系中黄河沉积物对La^(3+)的吸附特性

对比实验研究揭示,不同体系中La3+的吸附等温线类型差别较大,单离子体系中La3+的吸附属于典型的一级吸附模式,多离子体系中,La3+的吸附等温线呈不规则变化,用现有的等温吸附方程均不能较好拟合其等温吸附过程;不同体系中La3+的pH突跃区域无显著性差异;随温度的升高,单离子体系中,表层沉积物对La3+的吸附量增加,多离子体系中则降低;随着泥沙浓度、离子强度的增加和有机质的去除,表层沉积物对La3+的吸附量均降低,而且悬浮物对La3+的吸附量大于表层沉积物。