石油类污染场地的自然衰减作用

在野外石油类污染场地地质、水文地质调查的基础上,对场地地下水中总石油烃的吸附、生物降解等自然衰减作用进行研究。开展了砂质粉土、粉砂、细砂等场地包气带、含水层介质对总石油烃的吸附动力学实验、等温吸附实验、不同矿化度吸附实验、生物降解实验和挥发实验等。实验结果显示,砂质粉土、粉砂、细砂的吸附平衡时间分别为4、7和10 h;通过计算确定了每种介质对总石油烃的等温吸附模型。矿化度对介质吸附总石油烃能力的影响表现为,矿化度越高吸附量越高。生物降解实验结果表明,在场地水土条件下,降解能力最强,且降解符合一级衰减动力学方程。研究表明,地下水受到污染后,吸附、降解、挥发等自然衰减作用对地下水石油类污染物的去除具有非常重要的作用。     

某石油污染场地地下水石油烃生物降解的13C、34S同位素证据

应用稳定同位素技术示踪研究石油烃生物降解作用机理是近年来发展起来的一种有效的新方法。在对某石油污染场地地质和水文地质条件进行详细调查的基础上,分析了场地地下水总石油烃(TPH)、溶解无机碳(DIC)和电子受体(SO24-等)以及稳定C、S同位素等含量的变化规律。研究结果表明:场地地下水不同程度地受到了石油烃类污染,TPH和DIC含量沿地下水流方向逐渐降低,主要电子受体含量和pH相应呈现升高的趋势;场地内污染地下水δ13C值低于未污染地下水δ13C值、且由上游向下游随地下水中DIC含量减少呈逐渐升高的趋势。稳定碳同位素守恒分析结果表明:控制污染场地地下水中DIC含量变化的主要过程为产生CO2的生物降解作用;同时,随着地下水SO24-质量浓度由上游向下游升高,δ34S值逐渐减小。瑞利分馏模型拟合结果证明,场地内发生了以硫酸盐作为电子受体的生物降解反应。     

页岩气在孔隙表面的赋存状态及其微观作用机理

吸附态是页岩气的主要赋存状态之一，对吸附气含量的准确评价是页岩气勘探开发中的重要环节.在页岩吸附气含量评价过程中，所选用的等温吸附模型是否遵循页岩气的赋存状态及其微观作用机理，是决定模型适用性的关键所在，也是决定吸附气含量评价准确性的重要因素.因此，需要对页岩气在孔隙表面的赋存状态及其微观作用机理开展深入研究，为科学地优选或建立吸附气评价模型提供理论依据.利用巨正则蒙特卡洛（Grand Canonical Monte Carlo，简称GCMC）法分别模拟甲烷在有机质和伊利石孔隙中的吸附特征并得到分子构型，并进行分子动力学（MD）模拟使体系达到充分平衡.在此基础上，根据气体浓度分布、密度场分布以及分子间相互作用等特征阐明页岩气在孔隙表面的赋存状态及其微观作用机理.研究表明，页岩气在孔隙表面的吸附作用并非单层吸附，吸附相可划分为强吸附层、弱吸附层和二者之间的吸附层波谷.强吸附层主要受到矿物表面的吸附作用；吸附层波谷与弱吸附层既受到矿物表面的吸附作用，又受到不同吸附层之间的吸附作用.Langmiur模型与BET模型的假设条件与此机理不严格相符，可能对模型评价精度造成一定影响.对页岩气在孔隙表面赋存状态及其微观作用机理的研究，有望为吸附模型的优选或建立提供理论依据.      

钾化蒙脱石对硝基苯的强化吸附机理研究

测定分析蒙脱石的孔隙结构及化学组成,采用批量平衡实验研究了改性后蒙脱石对硝基苯(NB)的吸附特性,并从动力学及热力学角度探讨了NB的强化吸附作用机理。研究结果表明,吸附过程符合伪二级动力学方程,反应经过快速吸附、减速吸附和平衡吸附3个阶段,12 h达到吸附平衡。K+-蒙脱石对NB的吸附符合Henry方程,吸附过程主要由分配作用所致,随着改性的K+浓度越高,离子强度增强,EDA作用效果显著。另外,K+-蒙脱石对NB的吸附是一个放热过程,在303～323 K范围内,反应的吉布斯自由能变小,吸附反应为自发过程。     

黄土对Cr(III)的吸附特性及机理研究

铬是一种重金属痕量元素,人体通过食物链摄入过量的铬会在人体内富集,随之产生中毒反应。研究Cr(III)的浓度、反应时间、反应温度、pH值等因素对Cr(III)在黄土上吸附特性的影响,结果表明黄土对Cr(III)的吸附非常迅速,并且吸附量非常大,等温吸附模型Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)模型都能很好地解释Cr(III)在黄土上的吸附过程。热动力学分析表明,吸附是一个自发的过程,升温可促进吸附作用的进行。随着温度的不断升高,Cr(III)的吸附量逐渐增大。溶液的pH值是影响Cr(III)吸附效果的一个重要因素,当pH>6时,Cr(III)几乎完全被去除。利用X光衍射图谱和红外光谱分析,探讨黄土与Cr(III)的结合机制,黄土中的高岭土、石英等黏土矿物以及有机质成分对吸附过程起重要作用。     

阴阳离子改性甘肃平凉钙基膨润土吸附行为研究

针对甘肃平凉钙基膨润土,以十六烷基氯化吡啶(CPC)和十二烷基磺酸钠(SDS)进行改性,研究了原土及其改性土对亚甲基蓝溶液的吸附特性,并从热力学和动力学角度探讨了吸附作用机理.结果表明,改性前后的膨润土对亚甲基蓝吸附能力大小为:SDS-Bt > Bt > SDS-CPC-Bt > CPC-Bt,其吸附动力学行为均符合伪二级动力学方程,吸附活化能较小.在298～353 K范围内,吸附反应为自发过程,表现为物理吸附,且亚甲基蓝在SDS-Bt、Bt和SDS-CPC-Bt上的吸附符合Langmuir等温方程,在CPC-Bt上的吸附则符合Tempkin等温方程.     

蒙脱石对铬螯合物的吸附行为分析

研究了不同p H值、初始Cr3+浓度、温度、反应时间等条件下蒙脱石对Cr3+及螯合物[Cr(phen)3]3+的吸附行为,探讨了电动电位变化与吸附性能的关系。结果表明:蒙脱石吸附[Cr(phen)3]3+性能明显优于吸附Cr3+的性能,其主要原因在于蒙脱石对[Cr(phen)3]3+的吸附是静电引力及氢键、范德华力共同作用的结果,并且这种吸附能力基本不受介质酸碱性的影响。动力学研究表明两种吸附均符合准二级反应动力学模型。热力学研究表明蒙脱石对[Cr(phen)3]3+和Cr3+的吸附符合Langmuir的单层吸附模型。蒙脱石对[Cr(phen)3]3+和Cr3+的吸附的ΔG均小于零,而ΔH、ΔS都大于零,因此2种吸附均为自发、吸热和更无序的。     

高岭土吸附剂去除含锰废水中锰离子的实验研究

高岭土吸附剂处理含锰废水中锰离子的实验表明:高岭土的最佳粒度为0.177 mm,pH值控制在7.5～ 8.5间,常温搅拌30 min,吸附剂与水量比为12 g∶1 L,对锰离子质量浓度为100 mg/L的废水的处理效果最好,使锰离子质量浓度由100 mg/L降至0.1 mg/L,锰离子的去除率超过90%,达到GB8978-1996工业废水排放的一级标准.高岭土对锰离子吸附的等温吸附曲线符合Freundlich模型,其吸附机理主要是吸附作用和沉淀作用.     

天然斜发沸石吸附去除水中氨氮机理研究

采用天然斜发沸石吸附去除水中氨氮,利用X射线衍射(XRD)和X荧光光谱(XRF)分析沸石的物相组成和化学成分。通过批试验考察p H、氨氮初始浓度和温度对沸石吸附氨氮的影响,通过吸附等温线、吸附热力学和吸附动力学的研究探讨天然斜发沸石吸附氨氮的机理。溶液p H=8时沸石对氨氮的吸附效果最佳。Freundlich吸附等温线较Langmuir能更准确描述天然斜发沸石吸附氨氮的过程,该吸附过程属优惠吸附。对吸附热力学参数计算得到吉布斯自由能变ΔG~00,熵变ΔH~00,说明天然斜发沸石吸附氨氮是自发的吸热过程;熵变ΔS~00说明氨氮在沸石上的分布较在水溶液中的分布倾向无序。吸附动力学符合准二级动力学方程,且随着氨氮初始浓度的增大,吸附反应的优惠程度降低。运用颗粒内扩散模型对实验数据的拟合结果表明吸附过程分为两个阶段:前30分钟主要是外表面吸附,30分钟后主要是颗粒内扩散。     

高表面活性矿物对Zn~(2+)的吸附机理及其环境意义

本文利用高表面活性矿物蒙脱石、蛭石、沸石在一定的介质条件下对Zn2 +进行吸附实验研究。蒙脱石和蛭石对Zn2 +的等温吸附线呈双“S”型 ,而沸石对Zn2 +的等温吸附线则呈“Langmuir”型。三种矿物对Zn2 +的吸附容量大小顺序为 :蒙脱石 >蛭石 >沸石。运用粉晶X射线衍射、红外光谱、差热及热重分析等技术对矿物及矿物吸附Zn2 +后的结构特征进行了研究。结果表明 ,蒙脱石吸附锌后其层间域中吸附锌大量水解形成新的物相 ,而蛭石与沸石吸附锌后水解很少。这为利用高表面活性矿物控制和治理环境污染及其可循环利用提供了理论依据。