合成铁氧化物矿物对苯酚的吸附实验研究

采用TEM、X射线衍射分析及BET比表面积测定等手段对合成的针铁矿、赤铁矿两种矿物进行表征,对此两种矿物对苯酚的吸附特性并批处理吸附实验研究结果表明,针铁矿对苯酚的吸附量大于赤铁矿的吸附量;针铁矿吸附苯酚的pH吸收边为峰型曲线,且峰值在pH 7～8。Langmuir方程拟合结果的吻合程度较之Henry线性方程与Freundlich方程高。实验中氧化铁矿物表面对苯酚的吸附则主要表现为表面分子吸附,可能存在表面疏水性作用,而静电离子交换和表面配合吸附模式不明显。     

铁氧化物对土壤解吸阿特拉津的影响

阿特拉津是一种典型的环境激素, 铁氧化物是土壤矿物质的主要成分之一, 研究铁氧化物对阿特拉津的吸附行为有助于深入了解环境激素在环境中的行为.在研究阿特拉津的污染土壤与铁氧化物的混合物对阿特拉津吸附与解吸作用机理的基础上, 通过采用不同配比的土壤与铁氧化物的混合物对农药阿特拉津进行解吸行为过程的模拟, 并改变解吸时间、温度、pH值等因素, 研究影响解吸行为的主要因素.结果表明: 温度、pH值、铁氧化物与土壤的不同配比等因素均会对阿特拉津的解吸作用产生不同程度的影响.混合物对阿特拉津的解吸一般在4h左右便可达到动态平衡, 酸性或碱性环境以及适当的温度条件均会在一定程度上增强解吸作用, 且发现混合物比原土壤的解吸效果更明显.      

聚合羟基铁铝蒙脱石复合体对磷的吸附行为及其动力学

在一定条件下利用钠基化蒙脱石合成了聚合羟基铝-蒙脱石复合体(HyA1-Mt)、2个不同铁含量的聚合羟基铁-蒙脱石复合体(HyFe-Mt)和3个不同Fe:Al摩尔比的聚合羟基铁铝-蒙脱石复合体(HyFeAl-Mt),研究了酸性和弱酸性条件下(pH=3.0～6.5)以上蒙脱石复合体对磷的吸附行为和动力学特征。结果表明,HyFeAl-Mt对磷的吸附容量大于HyA1-Mt和HyFe-Mt复合体,且随着Fe:Al摩尔比的增大,对磷的吸附容量依次增加。随pH升高,蒙脱石复合体对磷的吸附量容量变小。但随Fe:Al摩尔比增大,HyFeAl-Mt复合体零电荷点(pHZPC)升高,pH对磷的吸附的影响越来越小,HyFe-Mt对磷的吸附几乎不受pH的影响。随Fe:A1摩尔比的增大,HyFeAl-Mt对磷的吸附能力增强,铁含量是磷吸附量的重要控制因素。磷在各蒙脱石复合体上的吸附实验数据可很好地用Langmuir吸附等温方程拟合。磷在各蒙脱石复合体上的吸附动力学过程可分为快速和慢速两个过程,快速过程中的动力学受铁含量影响明显。动力学数据可同时用准二级动力学方程和Elovich方程拟合。     

铁氧化物改性坡缕石粘土对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以铁氧化物对坡缕石粘土进行包覆改性,通过静态吸附实验研究了改性坡缕石吸附Cr(Ⅵ)的特性,探讨了吸附的动力学特征、吸附平衡、热力学参数和吸附机理。结果显示,改性坡缕石对Cr(Ⅵ)的吸附随溶液初始pH值的升高显著减弱,在初始pH值为4.0时,吸附90 min可达平衡,吸附过程能较好地符合pseudo-second-order动力学方程,速率常数k₂随温度的升高增大,表观活化能为18.90 kJ/mol;吸附平衡能较好地符合Langmuir方程,吸附过程吸热,ΔH为28.29 kJ/mol,ΔG为-25～-20 kJ/mol,是物理吸附和化学吸附并存的过程。     

沉积物中铁氧化物的定量方法及其 在白垩纪大洋红层中的应用

赤铁矿和针铁矿是自然界中最稳定的两种铁氧化物,广泛存在于地球的各个圈层。很多沉积物的颜色都是由它们引 起的,它们的形成和保存具有重要的环境指示意义。实验室中赤铁矿和针铁矿的表征和鉴定手段很多,但受其含量低、结 晶差、颗粒细小难分离等因素的困扰以及某些测试方法自身的限制,能用于铁氧化物定量分析的方法很少。文中就常用的 基于X射线衍射（XRD） 和漫反射光谱（DRS） 的铁氧化物定量方法进行了系统评价。在定性分析的基础上,采用基于 XRD的K值法获得西藏床得剖面红色页岩中赤铁矿的含量为3.81％~8.11％,采用DRS与多元线性回归相结合的方法获得北 大西洋ODP1049C孔12X岩芯段棕色层中赤铁矿和针铁矿的含量分别为0.13％~0.82％和0.22%~0.81％,橙色层中赤铁矿和 针铁矿的含量分别为0.19%~0.46％和0.29%~0.67％。与其它分析结果的比较表明,这两种定量方法在白垩纪大洋红层中的 应用是可行的。但在实际应用时,首先要通过XRD和DRS相结合来提高定性分析的准确性,然后通过综合分析铁氧化物的 预判含量范围和结晶程度来选择合适的定量方法。     

几种氧化锰矿物的合成及其对重金属的吸附和氧化特性

以改进或优化的方法合成土壤中常见的几种氧化锰矿物,对其形貌、结构、组成和表面性质进行表征,研究其对几种重金属的吸附和对Cr(Ⅲ)的氧化特性及与其结构和表面性质的关系。结果表明,合成的水钠锰矿、钙锰矿、锰钾矿和黑锰矿均为单相矿物,具有典型的形貌特征。水钠锰矿、钙锰矿和锰钾矿的PZC较低,分别为1.75、3.50和2.10,其表面可变负电荷量的大小顺序为水钠锰矿≥锰钾矿>钙锰矿;黑锰矿的PZC较高,表面可变负电荷量远低于其他3种矿物。供试矿物中,水钠锰矿对Pb2 、Cu2 、Co2 、Cd2 和Zn2 等重金属的吸附能力最强,黑锰矿的吸附能力最弱,除黑锰矿吸附更多的Cu2 外,供试氧化锰矿物对Pb2 的吸附量最大。氧化锰矿物对重金属的吸附受重金属的水解常数和矿物的表面负电荷的影响较大,它们均影响氧化锰矿物表面诱导水解作用及吸附离子形态。供试氧化锰矿物对Cr(Ⅲ)氧化能力和氧化过程中Mn2 释放量不同,受矿物结构、氧化度、表面性质以及结晶度等因素影响,氧化能力顺序为水钠锰矿>锰钾矿>钙锰矿>黑锰矿,最大氧化量分别为1330.0、422.6、59.7和36.6mmol/kg。     

低分子有机酸对聚合羟基铁铝-蒙脱石复合体吸附磷的影响

在一定条件下,利用钠基化蒙脱石(Na-Mt)合成聚合羟基铁铝-蒙脱石复合体(HyFeAl-Mt),M3+/Mt比为10mmol/g,Fe3+/Al3+摩尔比分别为0.1、0.2和0.5。研究了酸性和弱酸性条件下低分子有机酸(以柠檬酸、草酸和苹果酸为代表)及其添加顺序对HyFeAl-Mt复合体吸附磷的影响。结果表明,低分子有机酸对HyFeAl-Mt复合体吸附磷有抑制作用,且随着低分子有机酸浓度的增加愈加明显,酸性条件下的抑制作用比弱酸性条件下明显;低分子有机酸羧基个数越多、分子结构越大,对HyFeAl-Mt对吸附磷的影响越大;酸性环境中低分子有机酸与磷共存时,磷吸附曲线较好地符合Freundlich方程,且其对磷在HyFeAl-Mt0.2上的最大吸附量影响较小;磷与低分子有机酸的添加顺序不同也影响HyFeAl-Mt复合体对磷的吸附。     

羟基铁聚合阳离子插层蒙脱石对盐酸四环素的吸附特性研究

成功制备了羟基铁聚合阳离子插层蒙脱石(Fe-Mt),采用XRD、FT-IR、TEM和BET比表面积测定等方法对其结构进行表征,并以盐酸四环素(TC)作为目标污染物,系统开展了Fe-Mt对TC的吸附性能研究,最后考察了溶液pH值、阴离子种类及其浓度对TC吸附的影响。研究结果表明,采用Langmuir和Freundlich两种等温吸附模型均可很好描述pH=3.0时Fe-Mt对TC的吸附,但前者(R20.98)相对优于后者(R20.98)。酸性条件有利于TC的吸附,同时Fe-Mt对TC的吸附随着背景电解质浓度的升高而增强,这种现象正好与蒙脱石的情况相反。在优化反应条件下(吸附剂投加量为1.0 g/L),阴离子类型显著影响Fe-Mt对TC的吸附,对TC的理论最大吸附量的增大顺序为:SO2-4NO3-Cl-,分别对应500.0、339.0和316.5 mg/g。在酸性条件下Fe-Mt对TC的吸附机理表现为多种吸附模式并存,其中以表面配位和阴离子静电作用为主。     

五氯苯酚在氧化物和粘土矿物表面吸附:表面反应模式及其环境意义

石英、高岭石、伊利石、蒙脱石和铁氧化物对五氯苯酚(PCP)吸附的pH关系等温线和浓度关系等温线已用批量平衡技术进行研究。所有矿物的pH关系等温线都表现出典型的峰形曲线特征,峰位在pH=5~6之间,依矿物不同而不同。基于矿物表面羟基位化合态和PCP的化合态考虑,研究提出一种包含表面络合反应和表面静电吸附反应的模式,对pH关系等温线计算拟合发现有很好的相关性。模式计算还表明,石英和层硅酸盐矿物对PCP吸附以表面络合反应为主,而氧化铁矿物则既包含表面络合反应,又包含表面静电吸附反应,但以后者占主导,其反应平衡常数比前者大1~3个…     

高岭石和硅／铝-氧化物对腐殖酸的吸附实验研究

矿物结合的腐殖质可改变矿物的表面性质,矿物对腐殖酸的吸附强度与矿物的吸附位性质、密度、荷电性及比表面积有关.若按比表面积计算,矿物对腐殖酸的吸附强度顺序为氢氧化铝>高岭石>石英;按单位质量计算,吸附强度顺序为高岭石>氢氧化铝>石英.研究表明,矿物表面活性受水溶液pH值的调控,且当pH值在4～7时,上述3种矿物对腐殖酸的吸附机理为石英主要表现为氢键作用;氢氧化铝主要表现为配体交换表面配位作用;高岭石表现为多种形式并存,包括氢键、配体交换表面配位和疏水性作用以及金属离子桥键作用.     

冻融作用对黑土和棕壤中Pb、Cd吸附/解吸特征的影响

冻融作用对土壤理化性质具有重要影响,进而影响了土壤中重金属迁移转化过程和环境效应。通过实验模拟研究了冻融作用对黑土和棕壤中Pb、Cd吸附/解吸特征的影响。结果表明：黑土对Pb和Cd的吸附能力大于棕壤;冻融作用降低了土壤对Pb和Cd的吸附能力,这与冻融作用改变了土壤的理化性质有关;随着Pb和Cd吸附量的增大,黑土和棕壤中Pb和Cd的解吸量和解吸率也相应增大;冻融作用促进了黑土和棕壤中Pb和Cd的解吸,并且在同一冻融条件下黑土的解吸能力小于棕壤;冻融作用使得黑土和棕壤对Pb和Cd的解吸量大于未冻融土壤,这与冻融作用使解吸溶液pH的下降幅度增大有关。冻融作用降低了土壤对Pb和Cd的固持能力,增加了土壤中Pb和Cd的生态风险。     

尾矿酸浸液制备氢氧化铁过程中施威特曼石的形成与转变

尾矿酸浸液在制备氢氧化铁的过程中,由于逐渐滴加碱液正好形成了pH值为2.8～3.8的高SO2-4、高Fe环境,因而生成了施威特曼石.施威特曼石是一种亚稳定矿物,随着时间的延长和体系状态改变,它可以转变为更稳定的针铁矿(氢氧化铁).考查了pH值、温度及时间对施威特曼石相转变的影响.结果表明,在60℃条件下,在pH值为12的碱溶液中转化36 h,施威特曼石可完全转变为Fe(OH)3.     

重庆南山老龙洞地下河表层沉积物重金属环境地球化学特征及生态风险评价

2013年12月采集了重庆南山老龙洞地下河表层沉积物样品,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICPMS)、电感耦合等离子体发光质谱仪(ICP-OES)分析样品中Mn、Pb、Cu、As和Cr的含量,并用地累积指数法和潜在生态风险指数法对重金属的生态风险进行评估。结果表明:地下河表层沉积物存在重金属富集现象,富集程度依次为CrCuMnPbAs,其中UGR0处重金属污染相对较严重;地下河表层沉积物重金属含量主要受总有机碳(TOC)控制,与沉积物pH、粒径无显著相关性,TOC也控制着重金属稳定度,影响着重金属的迁移性,进而影响上覆水水质;地累积指数法评价显示地下河表层沉积物重金属整体上处于轻度污染状态,潜在生态风险指数法评价表明老龙洞地下河表层沉积物重金属含量水平引发有害生物效应的可能性不大。     

聚铁改性絮凝剂的合成与水处理试验

研究了一种通过用聚铁改性来制备聚硅酸硫酸铁的方法,考察了改性剂中的SiO2质量分数、铁硅比、活化时间、pH值等参数对PFSS(聚硅酸硫酸铁)性能的影响,并进行了水处理实验.结果表明,PFSS制备适宜参数条件为SiO2质量分数为2.0%、铁硅比10:1、活化时间4.Oh,此时其对原水中的浊度和高锰酸盐指数去除率可分别达到98.4%～72.4%,处理后的原水达到饮用水的水质要求.     

Effects of low molecular weight organic acids on sorption and desorption behavior of p-chlorophenol by yellow earth

Low molecular weight organic acids （LMWOAs） are important components of root exudates. They play an important role in immobilizing and remobilizing contaminants in rhizospheric soil. Effects of four LMWOAs on the sorption and desorption behavior of p-chlorophenol by yellow earth was studied in batch mode. The results showed that the previous application of LMWOAs to enhanced adsorption capacity of p-chlorophenol of the soil in the order of maleic acid〉malic acid〉oxalic acid〉citric acid. However, when LMWOAs were applied to soil where p-chlorophenol had been previously adsorbed, substantial p-chlorophenol was desorbed from soil by oxalic acid, whereas citric acid, malic acid and maleic acid didn＇t desorb as much p-chlorophenol from soil as deionized water.     

南京地区表土镉汞铅含量的空间统计分析

在南京城区和周围郊区近2500km2的区域内,采集了670个表层土壤样品,分析了Cd、Hg、Pb等重金属含量。在ARCGIS等地理信息系统软件的支持下,用地统计学等空间分析方法,分析了数据的概率分布特征、空间自相关特征以及变异函数特征。结果表明,研究区内表层土壤中Cd、Hg、Pb等重金属元素平均含量显著高于其全国平均水平;并且不同的元素具有不同的空间自相关特征;变异函数分析显示,Cd和Hg的分布具有明显的空间异质性,而Pb的方向性不明显。元素空间分布特征的研究对研究污染源和污染扩散具有一定指示和引导作用。     

炼锌固体废渣中重金属(Pb、Zn)的存在状态及环境影响

利用XRD、TEM/EDS和连续提取实验研究了土法炼锌固体废渣中重金属的矿物学特征及不同粒度中重金属的相态分布特征。与通常发现的重金属一般富集在小粒径废渣中的情况不同,本工作所研究的废渣样品中大粒径废渣与细粒径废渣相似,甚至有更高的金属含量。化学形态研究表明,冶炼过程形成的矿物(或玻璃质)集合体和堆积后的风化过程形成的次生矿物是废渣中重金属存在的主要化学相。同时发现Pb的残渣态很少(0.39%～15.75%),而Zn的残渣态较高(14.3%～46.2%),这可能与冶炼工艺所形成较多Zn的硅酸盐矿物有关。尽管可交换态Pb、Zn在不同相态中的相对比例非常小(Pb0.03%～1.30%;Zn0.03%～3.30%),但其绝对含量却比一般土壤或沉积物要高(Pb1.5～385μg/g;Zn3～590μg/g)。由于重金属可交换态有比其他化学相态更高的活动性和生物可利用性,因此,对环境有较大的潜在影响。废渣样品的微束分析表明,Pb在废渣中见有金属Pb存在形式或呈纳米金属Pb颗粒包裹于其他矿物或铁合金及熔球集合体中。同时不排除有Pb的碳酸盐矿物存在的可能。而以硅锌矿Zn2(SiO4)、锰硅锌矿(Zn,Mn)2犤SiO4犦和纤维状的丝锌铝石Zn8Al4犤(OH)8(SiO4)5犦·7H2O等矿物形式存在以及Fe、Mn等的铝硅酸盐形式存在的Zn,可能是导致Zn的残渣态较高的原因。与连续提     

小秦岭金矿带农田土壤重金属的时空变异趋势及其意义

研究农田土壤重金属累积的时空变异特征及定量化预测变异趋势,是探讨土壤重金属地球化学累积效应及预警方法的关键。收集整理小秦岭金矿区以往调研资料和陆续的动态监测数据,对比分析了近28年来研究区农田土壤重金属特征污染物Hg、Pb、Cd、Cu的时空变异特征和扩散速率,并利用年均增长量和总变化率2个参数,定量计算了研究区土壤Hg、Pb、Cd、Cu的累积速率,探讨其环境意义。分析表明,1985年至今研究区农田土壤重金属Hg、Pb、Cd含量平均值持续增长,Cu有所波动,但总体也呈增长趋势。在区域分布上,Hg、Pb、Cd基本以双桥河流域为浓集中心,随着时间的推移,污染范围均逐渐扩大,且向下游有加重的趋势,Cu和Pb的污染范围虽然也在扩大,但极重污染区正在减小甚至消失。     

小秦岭金矿带农田土壤重金属的时空变异趋势及其意义

研究农田土壤重金属累积的时空变异特征及定量化预测变异趋势,是探讨土壤重金属地球化学累积效应及预警方法的关键。收集整理小秦岭金矿区以往调研资料和陆续的动态监测数据,对比分析了近28年来研究区农田土壤重金属特征污染物Hg、Pb、Cd、Cu的时空变异特征和扩散速率,并利用年均增长量和总变化率2个参数,定量计算了研究区土壤Hg、Pb、Cd、Cu的累积速率,探讨其环境意义。分析表明,1985年至今研究区农田土壤重金属Hg、Pb、Cd含量平均值持续增长,Cu有所波动,但总体也呈增长趋势。在区域分布上,Hg、Pb、Cd基本以双桥河流域为浓集中心,随着时间的推移,污染范围均逐渐扩大,且向下游有加重的趋势,Cu和Pb的污染范围虽然也在扩大,但极重污染区正在减小甚至消失。