剩余污泥对亚甲蓝的动态吸附研究

采用柱状试验研究了剩余污泥对溶液中亚甲蓝的动态吸附行为。结果表明：当初始pH为4～7时，溶液初始pH对吸附的影响很小；亚甲蓝溶液流速对污泥的平衡吸附量影响较小，但流速增大穿透时间缩短；硫酸钠和氯化钠的加入可以提高单位污泥的平衡吸附量，延长穿透时间，和硫酸钠相比，氯化钠的作用更明显；亚甲蓝溶液初始浓度升高，剩余污泥平衡吸附量升高，但穿透时间缩短；污泥量增加有利于延长穿透时间，但污泥的平衡吸附量降低；剩余污泥吸附柱可以有效吸附溶液中的亚甲蓝，Thomas模型和Yoon-Nelson模型均能较好地描述剩余污泥对亚甲蓝的吸附行为。

基于COMSOL Multiphysic的煤层甲烷拟稳态吸附—运移数值模拟

由于煤层甲烷在煤岩体中的运移过程及其复杂,因此用来描述其运移的数学模型常常是高阶非线性的偏微分方程,为了能更好地解决此类问题,采用多重物理量数值模拟软件COMSOL Multiphysic对所建的拟稳态运移模型进行了模拟求解的研究。结果表明用该软件模拟的压力和浓度动态曲线更符合实际情况,而且可以用动态可视化模块来模拟压降过程。

基于COMSOL Multiphysic的煤层甲烷拟稳态吸附——运移数值模拟

由于煤层甲烷在煤岩体中的运移过程及其复杂,因此用来描述其运移的数学模型常常是高阶非线性的偏微分方程,为了能更好的解决此类问题,本文采用多重物理量数值模拟软件COMSOL Multiphysic对所建的拟稳态运移模型进行了模拟求解的研究,结果表明用该软件模拟的压力和浓度动态曲线更符合实际情况,而且可以用动态可视化模块来模拟压降过程。

基于土壤侵蚀方程的大通湖流域吸附态氮磷负荷估算

【目的】大通湖的水质长期处于Ⅲ类及以下,其主要超标污染物为总氮和总磷,通过估算大通湖流域吸附态氮、磷污染负荷,为大通湖地区水污染治理和水环境保护提供科学依据。【方法】该研究采用修正通用土壤侵蚀方程,耦合吸附态氮、磷污染负荷模型估算研究区的吸附态氮、磷污染负荷,重点分析大通湖流域吸附态氮、磷污染的空间分布特征。【结果】模型计算结果表明:2020年,大通湖流域土壤侵蚀总量为4804.8 t,平均土壤侵蚀模数为5.20 t/(km^(2)·a),吸附态氮、磷的负荷量分别为4.943、2.098 t,对流域内各土地利用类型按吸附态氮、磷污染负荷模数由大到小排序依次为:林地、耕地、建设用地;按行政区域划分,茅草街、青树嘴、乌嘴乡、明山头和河坝镇吸附态氮、磷污染较为严重;按流域划分,五七运河流域、苏河流域、大新河流域、大通湖西入湖区以及草阳渠片区氮、磷污染负荷较大。【结论】大通湖流域土壤侵蚀强度以微度侵蚀为主,耕地是吸附态氮、磷的主要流失来源,对于吸附态氮、磷流失较大的区域,可以按照源头减量、过程拦截、末端治理的思路进行治理。同时适当调整农业种植结构、改进耕作方式、完善水土保持措施,减少土壤流失量,降低吸附态氮、磷污染物对水体的直接影响。

亚稳平衡吸附态与亚稳平衡系数关系的热力学研究

在相同温度、压力、p H值和离子强度等条件下 ,同一种金属离子在无机矿物表面上发生的吸附反应可以形成能量不同的吸附状态 (如 Zn可以边 -边和角 -角两种方式吸附在水锰矿表面上 ) ,因而反应终了时吸附质可处于不同的亚稳平衡吸附态 (MEA) .应用 MEA理论 ,针对吸附反应 A+H2 O =x A1 +y A2 +H2 O,推导出实际吸附反应“平衡常数”(Kreal)与亚稳平衡系数 (Km e)的热力学关系式 ,从理论上分析了吸附反应 MEA状态的变化对实际吸附反应平衡性质的影响 .分析结果表明 ,Kme值与两种 MEA状态之间的能量差呈指数关系 ,通过影响吸附反应的 MEA状态 (包括能量和组成 )的反应动力学因素可影响吸附平衡常数和吸附等温式 (线 )等吸附热力学性质 .

全国土壤侵蚀量估算及其在吸附态氮磷流失量匡算中的应用

应用土壤流失方程(USLE),根据我国土壤水力侵蚀分类分级标准,建立了大尺度区域土壤侵蚀量的估算模型;基于GIS技术平台,利用土壤普查数据,构建了全国表层土壤氮磷含量数据库,完成了2000年全国境内水土流失影响下吸附态氮磷的流失量估算.经数据合理性分析验证后得出以下结论:(1)全国因水土流失引发的吸附态氮素和磷素的流失总量分别达到104.22×104t和34.65×104t;(2)长江、珠江和黄河三大流域的吸附态氮、磷流失量之和分别占全国总量的83%和89%,单位面积(1km2)吸附态氮、磷的流失量分别介于6.0×10-4～0.53t和2.1×10-4～0.13t之间;(3)吸附态氮的重点流失区主要分布在长江中上游水土易蚀区、黄河中游沟壑区、西辽河上游区、珠江流域红水河、西江等上游区以及怒江、澜沧江下游区.

渤海南部海域沉积物中吸附态无机氮的地球化学特征

用分相浸取的方法对采集于渤海南部海域的 2 9个站位的沉积物样品 (表层样站 2 7个 ,柱状样站 2个 )中的吸附形式的无机氮 (包括NH4 N和NO3 N)和总氮 (TN)进行了研究 ,探讨了它们的地球化学分布特征及其控制因素。研究表明 ,在表层沉积物中 ,NH4 N在渤海中央盆地由东北向西南方向递增 ,在中央区域有两个异常高值区 ,莱州湾内分布较为均匀 ,渤海湾南部为一低值区 ,向北逐渐增大。NO3 N在渤海中央盆地由东西两侧向中央递增 ,渤海湾和莱州湾内均沿着离岸方向递减。渤海南部表层沉积物中吸附态氮占TN的 3 2 8% ,表层沉积物中吸附形式的氮以NO3 N为主 ,占 83 7% ;NH4 N主要受有机质含量 (OC)、氧化还原环境(Es)、黏土矿物组成的影响 ;NO3 N主要受水体NO3 N浓度和分布的控制。NH4 N随沉积深度增加而增加 ,NO3 N随深度增加而减小。TN的分布主要受陆源物质输入及沉积物粒度控制。研究区TN高而OC低且二者相关性较差 ,间接说明TN中有相当部分是以无机氮 (IN)的形式存在 。

不同浓度铜离子土壤的吸附-解吸行为——兼论弱专性吸附态的存在

研究了三种可变电荷土壤和两种恒电荷土壤不同铜离子浓度条件下的吸附-解吸行为。结果表明,不同铜离子浓度下土壤的pH-Cu2+吸附率曲线均在低pH段出现会合,且随着铜离子浓度升高,pH-Cu2+吸附率曲线有向右偏移的趋势。证实了可变电荷土壤中吸附性铜离子可被去离子水解吸,并存在解吸峰现象。针对解吸前后吸附体系pH值的变化研究结果显示,吸附时体系pH低于5.0时,解吸后pH上升;而吸附体系pH高于5.0时,解吸后pH下降,表明pH5.0可能是土壤吸附铜离子机理发生变化的又一个转折点。本文还对专性吸附中弱吸附态的存在和形成原因进行了初步探讨。

三峡库区紫色土坡耕地吸附态磷可迁移污染负荷空间分布

为研究三峡库区紫色土坡耕地吸附态磷负荷的空间分布特性、预测坡耕地改造技术在整个库区应用的减污效果,基于地形指数,提出了吸附态污染物入河系数的空间分布式。以修正的通用土壤流失方程为基础,结合所提出的入河系数分布式,构建了吸附态污染负荷模型,并对模型的模拟效果进行了检验。应用所构建的模型,对三峡库区紫色土坡耕地改造技术-"大横坡+小顺坡"和"地埂+植物篱"的减污效果进行了预测与定量分析。结果表明:采用"大横坡+小顺坡"和"地埂+植物篱"的紫色土坡耕地耕作模式可分别减少吸附态磷负荷41%和64%。

蒙脱石中Cu^(2+)的吸附态研究

对在ｐＨ ≤４．５、痕量浓度条件下吸附了Ｃｕ^（２＋）的蒙脱石的Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）进行了研究。该蒙脱石的ｄ（００１） 由原始蒙脱石的１．４７９ ｕｍ变为 １．５２３ ｕｍ，说明水合铜离子置换了蒙脱石的层间阳离子；在该蒙脱石的 ＥＰＲ谱中记 录到了 ｇ＝ ２． ０７、 ｇ＝ ２． １４精细结构线和 ｇ为约 ２． ７～ ２． ２超精细结构线三组有关 Ｃｕ^（２＋）的信号，说明其中的 Ｃｕ^（２＋）有 三种不同的结构状态。同时，该蒙脱石热处理产物的 ＥＰＲ研究表明， ｇ＝ ２． １４信号与蒙脱石层间的水合铜离子相关， ｇ＝ ２． ０７信号和 ｇ为约 ２． ７～ ２． ２超精细结构线分别与进入了粘土矿物Ｓｉ－Ｏ四面体片复三方形孔洞和铝氧八面体空位中的 Ｃｕ^（２＋）相关。整个研究表明，在 ｐＨ ≤ ４． ５、痕量浓度条件下，蒙脱石对 Ｃｕ^（２＋）的吸附包括两种方式，即交换吸附和专性吸附。

金鱼(Carassius auratus)鳃对颗粒吸附态铅的吸收

研究了金鱼 (Carassiusauratus)鳃在悬浮水铝矿吸附态Pb暴露实验中对Pb吸收过程 .结果表明 ,在保持水中游离态Pb浓度不变 ( 0 1mg·L-1)、吸附态Pb浓度增加的条件下 ,鳃中Pb、Al浓度均随暴露浓度增加而增加 ,血液中Pb浓度随鳃中Pb浓度的增加率 (直线斜率 0 171)低于溶解态Pb暴露实验的增加率 (直线斜率0 3 4 3 ) ,附着在鳃上的部分Pb未转移至血液中 ,鳃中Pb/Al比较水相Pb/Al比 ( 0 0 0 3 9)高 1～ 2个数量级 ,并且在组织切片中观察到积聚在粘液上的矿物颗粒 ,从而证实了颗粒态Pb对鱼鳃吸收的生物有效性 .金鱼鳃吸收颗粒态Pb的主要机理是 :流经鳃丝表面的悬浮颗粒物吸附态Pb在鳃表面解离并被动扩散或载体转运穿过鳃部细胞进入血液循环 。

湖北省土壤侵蚀量模拟及其在吸附态氮、磷量匡算中的应用

采用美国通用USLE(土壤流失方程)作为建立侵蚀模型的基本理论,使用GIS等空间信息技术作为研究的技术平台,对湖北省进行了多年(1989—2008年)平均土壤侵蚀量的模拟,并对模拟结果进行验证.利用土壤普查资料获得氮、磷营养物含量,进行多年平均吸附态氮、磷量模拟.结果:①研究并建立了湖北省多年平均状况土壤侵蚀模型.利用USLE和栅格计算方法得到的土壤侵蚀强度等级大体上可以与水利部土壤侵蚀遥感数据相当,存在显著相关关系,由此验证了所建立的湖北省土壤侵蚀模型的可行性.②对湖北省吸附态氮、磷负荷进行的模拟结果显示,土壤吸附态氮、磷负荷整体结构与土壤侵蚀量分布规律相似,以长江、江汉盆地为输沙沉积中心,分别从南、北向中部,由西向东依次下降.

近20a三峡库区泥沙输移比估算与吸附态氮磷污染负荷模拟

该文把泥沙输移比细化到栅格空间,以反映流域水文过程的地形指数作为泥沙受汇流的动力系数、植被截留阻力作为泥沙输移的阻力系数,构建泥沙输移比模型,最后运用已有的土壤侵蚀模型、泥沙负荷模型和吸附态氮磷污染负荷模型估算近20 a三峡库区吸附态氮磷污染负荷,结果表明:1影响库区泥沙输移的动力系数主要集中于中等以上区间(0.4,0.8),空间异质性不显著,而阻力系数表现较为复杂,坡度低的平行岭谷区和河流冲积缓坡以及台地区较高,坡度陡的秦巴山地北部区和武陵山区的高山峡谷地带偏低;2库区泥沙输移比呈"单峰"结构,近似正态分布,均值为0.48。空间上具有显著的异质性,中、西部平行岭谷区泥沙输移比较小,武陵山区和秦巴山区较高,以河流河道为中心向两侧呈梯度增大趋势;3泥沙负荷均值与负荷总量的年际变化趋势相同,泥沙负荷总量的模拟值(0.9亿t)与公报监测值(0.92亿t)最为接近的是1995年。空间格局上因近10 a库区泥沙负荷量的均值变化不大,泥沙负荷的低值区与高值区的空间分布比较稳定,低值区的分布范围广泛,集中度高,而高值区的分布较为离散和破碎;4吸附态氮磷负荷量与土壤侵蚀模数、泥沙负荷量在数值上同比增长,在2010年负荷总量达到最大值,分别为1.2和0.6亿t。空间上总体分布相似,具有不平衡特征,从东向西呈逐渐减小趋势。与监测数据的相关分析,吸附态氮负荷的模拟效果比吸附态磷更好,且吸附态氮磷负荷在库区流域内存在空间相关性。

乙炔在ZSM-5分子筛上的吸附机制及吸附态性质

在有微量水存在下研究了乙炔在HZSM-5和NaZSM-5上的吸附和脱附.在80℃下,NaZSM-5上乙炔的饱和吸附量约为HZSM-5上的5倍,但在200℃以上时吸附的乙炔只有少量可存留于NaZSM-5表面.这与乙炔在HZSM-5上的较强吸附显著不同.依据FT-IR对乙炔吸附态的测定,研究了乙炔在ZSM-5分子筛上的吸附机制及吸附态性质.乙炔与HZSM-5中B酸中心上的水作用形成乙烯醇,后者在升温时变为碳正离子结合在分子筛的Al-O--Si上构成强吸附物种.在NaZSM-5上,乙炔只通过与Na+位上的水作用形成乙烯醇,后者与沸石孔道中的阳离子以静电结合构成弱吸附物种.与HZSM-5的情况不同,NaZSM-5上的吸附物种在升温过程中被活化前即分解成乙炔脱附.

流域吸附态磷时空分布模型的构建与应用

为了模拟吸附态磷负荷的时空分布,从被侵蚀土壤进入受纳水体的载体地表径流着手,综合考虑坡上和坡下的径流特性对被侵蚀土壤迁移的影响,引入时空分布的径流连通性指标,由此提出坡面泥沙输移比的计算方法。将改进的土壤流失方程作为流域土壤侵蚀量的计算方程,结合所提出的坡面泥沙输移比并考虑磷在土壤中的富集,构建流域吸附态磷负荷的时空分布模型。以三峡库区小江流域作为案例,对该流域2000-2010年的吸附态磷负荷的时空分布进行了模拟,模拟得到多年平均吸附态磷负荷为0.056 t/km2。模拟值与实测值吻合较好,其年平均吸附态负荷相对误差低于6%,表明所构建的模型以及所提出的坡面泥沙输移比的计算方法可行。该研究可为三峡库区的水环境保护和水污染防治提供参考。

不同条件下鲤鱼鳃部对高岭土颗粒吸附态铜的吸收

在水相溶解态铜浓度和高岭土吸附态铜浓度保持不变 ,p H和高岭土粒径不同条件下 ,研究了鲤鱼鱼鳃对铜的吸收。结果表明在本研究范围内 ,吸附态铜的存在增加了鱼鳃吸收。鳃对铜的吸收随 p H增加而递增 ,随高岭土粒径减少而递增。利用 MINTEQA2软件分析了不同实验条件下鱼鳃微环境中铜的形态分布特征 。

表面增强拉曼光谱研究吸附态的变化

测量了吡啶分子在电化学处理的银表面和亚甲基蓝分子在硝酸刻蚀银表面的表面增强拉曼光谱（ＳＥＲＳ）．对ＳＥＲＳ谱线的分析结果表明，吡啶分子在较低的表面吸附分子密度时倾向于平躺方式；而在较高的表面分子密度时，则倾向于向垂直吸附态转化．亚甲基蓝分子在较低浓度时主要是平躺吸附，随Ｃｌ－浓度的增加，亚甲基蓝从“平躺”吸附态转向“站立”吸附态．

氢原子吸附的Cu(100)表面原子结构和电子态

用密度泛函理论的总能计算研究了金属铜(100)面的表面原子结构以及在不同覆盖度时氢原子的吸附状态.研究结果表明,在Cu(100)c(2×2)/H表面体系中,氢原子吸附的位置是在空洞位置,距最外层Cu原子层的距离为0.052nm,相应的Cu—H键长为0.189nm,并通过计算结构参数优化否定了其它的吸附位置模型.总能计算得出Cu(100)c(2×2)/H表面的功函数为4.47eV,氢原子在这一体系的吸附能为2.37eV(以孤立氢原子为能量参考点).通过与衬底原子的杂化,氢原子形成了具有二维特征的氢能带结构,在费米能级以下约0.8eV处出现的表面局域态是Cu(S)-H-Cu(S-1)型杂化的结果.采用Cu(100)表面p(1×1)、p(2×2)和p(3×3)的三种氢吸附结构分别模拟1,1/4,1/9的原子单层覆盖度,计算结果表明,随着覆盖度的增加,被吸附的氢原子之间的距离变短,使得它们之间的静电排斥和静电能增大,从而导致表面吸附能和吸附H原子与最外层Cu原子间垂直距离(ZH-Cu)逐渐减小.在较低的覆盖度下,氢原子对Cu(100)表面的影响主要表现为单个原子吸附作用的形式.通过总能计算还排除了Cu(100)表面(2^(1/2)×22^(1/2))R45°-2H缺列再构吸附模型的可能性.

FeZSM－5沸石上乙苯的吸附态及氧化脱氢

ＦｅＺＳＭ－５吸附乙苯前后的ＩＲ、ＸＰＳ、ＥＳＲ及Ｍｏｓｓｂａｕｅｒ谱表明，乙苯分子的侧链和苯环与ＦｅＺＳＭ－５的活性位（以Ｆｅ为中心的结构单元）同时发生配位络合作用，减弱了乙苯分子侧链的α和β位Ｃ－Ｈ键，使其活化，在氧存在下易发生氧化脱氢反应生成苯乙烯．Ｆｅ（Ⅲ）是乙苯氧化脱氢的活性中心，尤其是骨架不饱和配位的Ｆｅ（Ⅲ）对活化乙苯分子起到了关键作用，碱金属平衡阳离子起到了助催化剂的作用．

GIS的嘉陵江流域吸附态氮磷污染负荷研究

以美国通用土壤流失方程为基础,根据研究流域的特征和已有的研究成果确定方程中的因子算式,在地理信息系统GIS支持下,估算了各单元的土壤流失量,应用吸附态非点源污染负荷模型,对嘉陵江流域吸附态氮磷污染负荷进行了数值模拟与定量分析。结果表明:嘉陵江流域近年平均输沙模数为161.94 t/(km2.a),北碚出口吸附态氮磷污染负荷分别为29620.8 t/a和1391.96 t/a,吸附态氮磷流失较严重的地区主要分布在白龙江和西汉水流域,各土地利用类型吸附态氮磷流失模数大小顺序依次为:荒地>灌木>草地>农田>城镇>林地。