北京城近郊区土壤对镉的吸附特征研究

在0．1～1200mg／L不同Cd^2＋浓度条件下，进行了五个地区土壤对重金属Cd^2＋的静态吸附实验。土壤分别采自于北京城近郊丰台区北天堂村、大兴区庑殿村、通州区永乐店镇、海淀区四季青乡和朝阳区来广营乡五个地区。实验结果表明：常温常压下，土壤对Cd^2＋的吸附量与加入到土壤中的Cd^2＋总量呈现出一定的正相关。四季青、永乐店的重粉质壤土、庑殿的中粉质壤土及北天堂的轻壤土对Cd^2＋的吸附量S与土壤溶液中的平衡浓度C都基本满足直线拟合。在相同外源Cd^2＋浓度下，土壤对Cd^2＋的吸附量为：庑殿的中粉质壤土〉四季青的重粉质壤土〉永乐店的重粉质壤土〉来广营的重粉质壤土〉北天堂的轻壤土。在所拟实验条件下，土壤对镉的吸附很大程度上受到土壤有机质含量、土壤的粘粒和粉粒所占比例的控制，而酸碱度pH和氧化还原电位Eh对类型不同的土壤的吸附影响效应不很明显。     

铁锰氧化物对苯酚氧化降解的实验研究

为了考察铁锰氧化物对酚类污染物的氧化降解能力,采用天然以及合成的铁锰氧化物对苯酚的氧化降解进行对比实验研究。土壤中铁锰氧化物样品分别为天然针铁矿及氧化锰,合成铁锰氧化物样品分别为合成针铁矿及软锰矿。结果表明：苯酚与铁锰氧化物发生氧化还原作用时,还可能与土壤中杂质发生吸附等作用;铁锰氧化物还原反应强度随着反应介质pH值的升高而迅速下降;可用零级反应动力学方程拟合铁氧化物还原溶解反应,针铁矿溶解反应的强度与介质的pH值呈负相关关系;天然针铁矿对酚类污染物的氧化降解能力明显高于合成针铁矿,pH值对天然针铁矿溶解反应影响较大;可用一级指数衰减方程拟合锰氧化物还原溶解反应,锰氧化物溶解反应的强度与介质的pH值呈指数衰减关系;pH值对软锰矿还原溶解反应的影响大于对土壤中氧化锰的影响,pH值越小,影响越显著;对比pH值对铁和锰还原作用的影响发现,在pH=6.5时,锰氧化物仍有较强的氧化性能。     

酸雨条件下成都平原黄壤镉的等温吸附模型研究

采用人工模拟酸雨方法,配制含主要阴、阳离子及一定范围pH值的母液,选取成都市近郊典型农业土壤黄壤,研究黄壤在自然条件下镉的静态吸附;探究黄壤对镉的吸附特征,确定酸雨中影响黄壤镉吸附行为的关键因素及影响程度,建立黄壤对镉的等温吸附曲线,讨论酸雨条件下影响黄壤镉分配系数的关键因素;采用Henry模型拟合等温吸附曲线。结果表明,在实验设定的浓度范围内,该模型相关系数均达显著,能较好地描述镉在黄壤中的吸附过程。     

铁锰铝氧化物对锑的吸附研究进展

锑(Sb)是一种对人体有毒的重金属元素。近年来由于矿业开采、冶炼与广泛的使用，其污染已经成为了全球性的环境问题。锑的毒性和迁移强烈依赖于它的化学形态和环境氧化还原条件。锑极易被沉积物、土壤中的铁、锰、铝(氢)氧化物和黏土矿物吸附。本文基于前人和作者的已有工作，对铁锰铝(氢)氧化物和黏土矿物吸附锑的热力学、动力学及吸附机制进行了详细综述，对温度、pH、离子强度、共存离子等因素对锑吸附的影响进行了讨论，指出铁(氢)氧化物吸附Sb(III)过程存在的氧化是由氧气导致，而锰(氢)氧化物吸附过程的Sb(III)氧化是由吸附剂中的Mn(IV)离子引起；铝氧化物、黏土矿物对Sb(III)和Sb(V)的吸附较弱；(氢)氧化物对Sb(III)和Sb(V)的吸附分为内层或外层吸附，但结合方式有差异。本文可为铁锰铝复合吸附剂以及吸附过程中Sb同位素的研究提供一定的理论基础。     

镉及其络合物在黏土上的吸附行为

淋洗剂EDTA 二钠和柠檬酸三钠与镉形成的络合物及镉本身在黏土上的吸附行为研究表明: 上述两种淋洗剂能有效提取表层土中的Cd,形成的络合物在迁移过程中又能较好地被黏土层吸附。黏土对Cd2 +、Cd--EDTA 和Cd--柠檬酸的吸附容量顺序为: Cd--柠檬酸＞ Cd2 + ＞ Cd － EDTA; 3 种形态的吸附过程均以离子交换吸附为主,并在15 min 内完成。黏土对Cd2 + 和Cd － 柠檬酸的吸附容量随溶液初始pH 的升高而增大,对Cd--EDTA 的吸附容量随pH 升高略有降低。     

镉在蒙脱石等粘土矿物上的吸附行为研究

研究了土壤中主要硅酸盐粘土矿物蒙脱石、伊利石、高岭石、海泡石对重金属镉的吸附行为.结果表明:硅酸盐粘土矿物吸附镉受酸度和离子强度的影响;吸附反应是快反应,能很好地符合Lagergren二级吸附速度方程;优化条件下的高岭石对镉吸附很弱,蒙脱石、伊利石、海泡石对镉的实验饱和吸附容量分别为2.88、1.08、2.82 mg/g,蒙脱石吸附镉更适合Freundlich拟合,伊利石、海泡石对镉的吸附结果更适合Langmuir拟合;相关性分析表明,硅酸盐粘土矿物对镉的饱和吸附容量大小与其理化性质有关,其中矿物中氧化锰含量高低与其对镉饱和吸附容量大小的相关性达到极显著水平.     

铁（氢）氧化物悬液中磷酸盐的吸附-解吸特性研究

铁（氢）氧化物对P的吸持和释放在一定程度上决定着P的生物有效性和水体富营养化。以两种环境中常见晶质铁氧化物（针铁矿和赤铁矿）为对照,采用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、热重分析（TGA）和孔径分析以及动力学和吸附-解吸热力学平衡等技术方法,研究了弱晶质水铁矿对P吸附-解吸特性,并探讨了相关机制。实验表明,三种矿物对P的吸附分为起始的快速反应和随后的慢速反应,它们均符合准一级动力学过程,反应中OH释放明显滞后于P吸附,P吸附经历了从外围到内囤配位、单齿到多齿配位过渡的过程,与晶质氧化铁比,水铁矿吸附容量和OH释放量更大、慢速吸附反应更快、存在缓慢扩散反应阶段,吸附容量依次是：水铁矿（436μmol／m^2）〉针铁矿（262μmol／m^2）〉赤铁矿（228μmol／m^2）,针铁矿和赤铁矿吸附P符合L（Langmuir）模型,而水铁矿更符合F（Fremldlictl）模型。中性盐介质（KCl）中在最大吸附量时P的解吸率依次为：水铁矿（85％）〈针铁矿（10％）〈赤铁矿（125％）,柠檬酸通过配体解吸和诱导溶解两种机制促进P的解吸,最大吸附量时解吸率依次是：针铁矿（25％）〈水铁矿（32％）〈赤铁矿（50％）。     

汞和镉在土壤中的吸附和运移研究进展

介绍了国内外近年来对重要的污染元素汞和镉在土壤中吸附和运移方面的研究成果。评价土壤吸附重金属离子多运用Langmuir、Freundlich及Temkin三种等温吸附曲线。影响土壤吸附汞和镉的因素主要有pH值、有机质、氯离子、土壤组分、土壤类型、竞争吸附离子的参与等。汞的活动性较差，其迁移性质缺乏研究；土壤中镉的二价离子在粘土衬层内的迁移过程中，可生成难溶性沉淀物质，阻碍了液体的渗透，因而导致渗透系数比纯水还低。引用参考文献45篇。     

铁锰氧化物/硅藻土复合物的制备及其对磷的吸附性能研究

采用氧化还原共沉淀法制备铁锰氧化物/硅藻土复合物,考察原料配比、反应温度、焙烧温度及溶液pH值、离子强度对该复合物吸附磷性能的影响,同时开展吸附等温线、XRD和IR等分析。结果表明,2. 5 g硅藻土与1. 0 mmol锰、3. 0 mmol二价铁、3. 0 mmol三价铁制备的复合物在20℃、pH值为6时对磷的吸附量为10. 84 mg/g,较硅藻土提高约3. 6倍;沉淀反应温度对复合物吸附性能影响很小,焙烧温度400～500℃有利于复合物对磷的吸附;吸附量随溶液pH值的增大而减小,pH值较低时吸附作用主要是静电吸引和内层络合,pH值较高时减弱的静电吸引和内层络合与有利于吸附的内层络合共吸附综合作用,表现为吸附量减小;吸附等温线符合Langmuir方程,饱和吸附量34～37 mg/g,与D-R方程、R-P方程有较好相关性,平均吸附能9. 9～11. 3 kJ/mol,复合物具有微孔结构,有单层也有多层吸附。     

土壤对镉离子的竞争吸附研究——以北京城近郊为例

对分别采自北京城近郊丰台区北天堂村、大兴区庑殿村、通州区永乐店镇、海淀区四季青乡和朝阳区来广营乡5个典型地区的土壤进行了Cd^2＋-Na^＋、Cd^2＋-Ca^2＋、Cd^2＋-Zn^2＋双阳离子竞争性静态吸附试验。结果表明，在不改变土壤的物理化学性质条件下，多种离子共同竞争吸附时，其吸附过程与单个外源金属阳离子的吸附结果不同；不同类型土壤对镉的吸附受钠、钙、锌离子的影响不是单方面的抑制作用或促进作用，影响机制随着外源镉离子浓度和外源钠、钙、锌离子浓度的大小而各异，而且其影响程度也有所不同。     

水锰矿与Fe2+的相互作用与转化过程

作为表生土壤环境中易生成且分布广泛的氧化锰矿物,水锰矿(γ-MnOOH)能参与铁氧化物的生成过程,影响Fe_(2+)的迁移、转化和归趋。本文考察了pH值为3.0~7.0的模拟水溶液体系中水锰矿与Fe_(2+)的相互作用及其生成铁氧化物的过程,分析了Fe_(2+)浓度、pH值和空气(氧气)对Fe(Ⅲ)氧化物晶体结构类型、化学组成和反应速率的影响。研究结果表明,水锰矿氧化Fe_(2+)产物主要为针铁矿和纤铁矿;pH值为3.0~5.0时产物为针铁矿,而pH值为7.0时产物为针铁矿与纤铁矿的混合物,且高浓度Fe_(2+)会促使纤铁矿生成;引入空气利于针铁矿生成;反应速率随着pH值升高、氧气分压的增大而加快。本工作丰富了对铁氧化物在常见锰氧化物表面形成和转化过程的认识。     

The ethylxanthate adsorption on copper-activated sphalerite under flotation-related conditions in alkaline media

Floatability and surface characteristics of sphalerite in the presence of different concentrations of copper sulphate and K-ethylxanthate, for various times of activation and collection, were studied. The resulting changes on the sphalerite surface were determined by infrated attenuated total reflection spectroscopy and correlated with electrokinetic measurement and floatability test results.The collectorless flotation of the examined sphalerite was very weak in alkaline media, independent of whether the mineral was activated with copper or without copper treatment. However, copper showed an activating effect on KEX sphalerite flotation in the alkaline region. Copper ions of high concentration provoked an “apparently depressing effect” on KEX sphalerite flotation, reacting with EX⁻ to form copper-ethylxanthate-like species in the bulk of the solution. After decantation of the solution, before KEX was added, the depressing effect disappeared and sphalerite flotation was virtually complete.Cu(I)-ethylxanthate was the main surface product under the different experimental conditions. The kinetics of the copper-ion adsorption and KEX adsorption was relatively fast.     

Form changes and bio-effect of cadmium in the alkaline soil operated by inorganic salts

Four soluble inorganic salts were used to examine their influences upon cadmium forms in the alkaline soil and the contents of cadmium absorbed by plants. After KCl solution added in the soil, the contents of effective form of cadmium in the soil increased from 28% to 122%, carbonate form decreased from 2% to 47%, iron-manganese oxidation form increased from 20% to 150%. As to the organic combination form, when the KCl solution of lower concentration was added in the soils, the organic combination form contents of cadmium would decrease, while the KCl solution of higher concentration was added in the soils, the organic combination form contents of cadmium would increase. After CaCl2 solution was added in the soils, the contents of effective form of cadmium in the soils increased from 7% to 33%, the carbonate form contents of cadmium decreased from 10% to 60%, the contents of the iron-manganese oxidation form of cadmium increased from 5% to 90%, the organic combination form of cadmium increased from 5% to 73%. After KH2PO4 solution was added in the soils, the contents of effective form of cadmium in the soils decreased from 20% to 46%, the carbonate form contents of cadmium decreased from 14% to39%, the contents of the iron-manganese oxidation form of cadmium increased from14% to 95%, the organic combination form of cadmium increased from 5% to 65%. After K2CO3 solution was added in the soil, the effective form contents of cadmium decreased from 5% to 22%, the carbonate form contents of cadmium increased from 12% to 64%, the contents of organic combination form of cadmium in the soils were similar to those of the carbonate form, increasing by 3%-38%. The content variation of the iron-manganese oxidation form of cadmium was slight after K2CO3 solution was added in the soils.     

成都经济区农业土壤Cd元素的解吸动力学

对不同酸雨条件下水稻土Cd释放的研究发现,吸附态Cd释放的过程可以分为快反应和慢反应2个阶段。采用常见的动力学方程和本文创建的反三角函数方程,对淋滤实验数据进行了拟合。结果表明,反三角函数方程对多种酸雨条件下水稻土吸附态Cd释放过程的拟合度最佳。此外,多项式方程也能较好地描述这一过程。     

成都经济区农业土壤Cd元素的解吸动力学

对不同酸雨条件下水稻土Cd释放的研究发现,吸附态Cd释放的过程可以分为快反应和慢反应2个阶段。采用常见的动力学方程和本文创建的反三角函数方程,对淋滤实验数据进行了拟合。结果表明,反三角函数方程对多种酸雨条件下水稻土吸附态Cd释放过程的拟合度最佳。此外,多项式方程也能较好地描述这一过程。     

同步辐射软X射线吸收谱与发射谱测定天然针铁矿能带结构

天然半导体矿物由于成分、缺陷复杂,传统测试方法如紫外可见漫反射等难以准确测定其禁带宽度.本文以针铁矿为例,通过第一性原理计算得到纯针铁矿及掺Al针铁矿的电子结构.计算结果显示,纯针铁矿导带底与价带顶均由Fe3d与O2p轨道组成,而当含杂质Al时,Al2p与O2p发生杂化参与了价带组成.在此基础上,利用同步辐射X射线氧的K边吸收谱与发射谱对纯针铁矿及天然针铁矿的能带结构进行了测定.结果表明,天然含Al的针铁矿禁带宽度为2.30eV,小于纯针铁矿(2.57eV).本研究提供了一种测定天然氧化物矿物禁带宽度的新方法,为深入研究天然半导体可见光催化活性产生机制提供了理论依据.     

柴达木盆地早始新世大暖期古土壤中赤铁矿和针铁矿的定量分析及其气候意义

赤铁矿和针铁矿是古土壤中常见的两种风化产物,定量研究赤铁矿和针铁矿有利于了解成壤时期古气候特征。文章利用可见光波段的漫反射光谱法对早始新世大暖期期间柴达木盆地大红沟剖面路乐河组古土壤中的铁氧化物矿物进行了定量分析。测试结果清晰显示了赤铁矿和针铁矿的存在,其中赤铁矿含量约在0.09~17.16 g/kg之间,针铁矿的含量大致为0.13~24.6 g/kg;针铁矿（Gt）相对赤铁矿（Hm）平均含量较高（Gt/Hm变化范围0.04~34.34,平均值约为2.18）,且数据存在较大波动。古土壤在早始新世大暖期时经历了3个阶段的古气候变化,早期古降雨量偏高,针铁矿/赤铁矿平均值为3.06,数据波动明显,指示相对温暖湿润且干湿波动大的气候条件;中期时古降雨量稍低,针铁矿/赤铁矿平均值降低至1.75,指示相对干旱的气候条件;晚期时古降雨量增加,针铁矿/赤铁矿平均值升高至1.80,指示相对温暖湿润的气候条件。其中早期的路乐河组古土壤对应了全球早始新世气候大暖期的峰值,路乐河组古土壤整体的古气候特征是对全球早始新世气候大暖期的区域响应。

     

The adsorption of plutonium IV and V on goethite

The adsorption of Pu(IV) and Pu(V) on goethite (αFeOOH) from NaNO₃ solution shows distinct differences related to the different hydrolytic character of these two oxidation states. Under similar solution conditions, the adsorption edge of the more strongly hydrolyzable Pu(IV) occurs in the pH range 3 to 5 while that for Pu(V) is at pH 5 to 7. The adsorption edge for Pu(V) shifts with time to lower pH values and this appears to be due to the reduction of Pu(V) to Pu(IV) in the presence of the goethite surface. These results suggest that redox transformations may be an important aspect of Pu adsorption chemistry and the resulting scavenging of Pu from natural waters.Increasing ionic strength (from 0.1 M to 3 M NaCl or NaNO₃ and 0.03 M to 0.3 M Na₂SO₄) did not influence Pu(IV) or Pu(V) adsorption. In the presence of dissolved organic carbon (DOC), Pu(V) reduction to Pu(IV) occurred in solution. Pu(IV) adsorption on goethite decreased by 30% in the presence of 240 ppm natural DOC found in Soap Lake, Washington waters. Increasing concentrations of carbonate ligands decreased Pu(IV) and Pu(V) adsorption on goethite, with an alkalinity of 1000 meq/l totally inhibiting adsorption.The Pu-goethite adsorption system provides the data base for developing a thermodynamic model of Pu interaction with an oxide surface and with dissolved ligands, using the MINEQL computer program. From the model calculations we determined equilibrium constants for the adsorption of Pu(IV) hydrolysis species. The model was then applied to Pu adsorption in carbonate media to see how the presence of CO₃^?2 could influence the mobility of Pu. The decrease in adsorption appears to be due to formation of a Pu-CO₃ complex. Model calculations were used to predict what the adsorption curves would look like if Pu-CO₃ complexes formed.     

针铁矿及其前体吸附亚砷酸根离子的反应及预处理方法的影响

观察了针铁矿及其前体对溶液中亚砷酸根离子的吸附过程和吸附性能。3种吸附剂分别为氢氧化铁凝胶、经微波真空干燥的凝胶和80℃烘干的凝胶,它们均转变成了针铁矿。氢氧化铁凝胶与亚砷酸钠溶液混和后,溶液的pH值在6min内从9.71上升到10.36,原因是亚砷酸根离子置换了针铁矿和氢氧化铁中的氢氧根;40min后开始持续下降,和亚砷酸根离子与吸附剂之间的缩合反应有关。pH值的转折点并不意味着吸附反应的结束,但代表了反应类型的转变。这两种类型的反应受温度和气体溶解组分的影响不大。吸附剂经超声波处理后,改善了其在介质中的分散性,吸附效率因此普遍提高,但也造成了固体微粒难以分离的问题。经真空微波处理的凝胶对砷阴离子的吸附率优于另外两种吸附剂,去除率分别提高了53.18%和17.22%。其主要原因可能是凝胶中的水分子在微波辐射场作用下的高频振动,使其内部在干燥脱水过程中保持了较高的孔隙度;此外,吸附剂的表面活性在微波处理过程中亦有可能得到了改善。