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％）。     

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。     

坡缕石黏土负载铁锰复合氧化物吸附磷的性能

以氧化还原共沉淀的方法将铁锰复合氧化物负载于坡缕石黏土表面,制备负载型吸附剂,由静态吸附实验研究了吸附剂对磷的吸附性能,探讨了吸附的动力学特征、热力学参数和吸附机理。结果显示,吸附剂对磷的吸附受溶液初始pH值、吸附时间及温度的影响,在中性条件下吸附平衡时间为90 min,pseudo-second-order吸附动力学方程能较好描述吸附过程,吸附表观活化能为11.76 k J/mol;吸附等温线与Freundlich方程的拟合结果略优于Langmuir方程,由Langmuir方程得到最大吸附量为26~31 mg/g。吸附焓变为9.29 k J/mol,吸附熵变为正值,自由能变为-4.3~-5.8 k J/mol,吸附作用有多层不均匀吸附的性质,同时包含物理作用和化学作用,但不属强的化学键作用。     

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。     

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.      

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。     

铁细菌胞外多聚物对铁矿物的调控形成及其环境意义

环境介质溶液中铁的水解作用和稳定化作用主要受铁细菌及其代谢有机物质的影响。铁细菌普遍存在于自然环境中,可利用低价铁源为自身生长所需能量。铁细菌胞外有机物的主要组分如多糖和蛋白质等可与铁结合,并通过氧化或沉淀作用使铁稳定、沉积而形成铁矿物;此外铁细菌胞外多聚物可催化铁的氧化或促进铁的聚集。这些生物成因铁矿物因具有良好的表面吸附与氧化还原等化学活性,及有效固定环境中的重金属、放射性核素和催化降解有机污染物的良好环境属性,在环境生物矿物材料和环境治理研究领域被日益重视。故本文基于铁细菌及其胞外多聚物对铁矿物矿化形成的重要调控作用,介绍了环境中存在的铁细菌及其生物矿化特征,重点阐述了铁细菌胞外多聚物(组分、结构及特性)及其在铁矿物矿化过程中的作用,同时对铁细菌胞外多聚物及生物成因铁矿物的环境意义进行了概述。     

矿物组成对离子吸附型稀土矿中稀土元素浸出效率的影响

稀土开采本质上是利用离子交换作用将稀土元素从矿物(黏土矿物、铁(氢)氧化物)表面解吸下来的过程,厘清不同类型矿物对稀土元素浸出的影响,对于提高开采效率至关重要。(NH₄)₂SO₄溶液是稀土元素浸矿时的常用提取剂,SO₄^2-可以通过与稀土元素络合、改变矿物表面电荷性质以及键桥作用等影响稀土元素在矿物表面的吸附/解吸行为,进而影响浸出效率。本研究以高岭石和水铁矿分别作为黏土矿物和铁(氢)氧化物的代表,通过向离子吸附型稀土原矿中添加不同含量(0、5%和10%)的高岭石或水铁矿,结合批量实验、X射线衍射分析(XRD)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)及原位红外光谱(in situ ATR-FTIR)等分析表征手段,模拟不同浸取剂体系(NH₄Cl和(NH₄)₂SO₄)下,矿物类型对稀土元素浸取的影响。结果表明,在空白对照组中(未添加高岭石和水铁矿),NH₄Cl浸出稀土...     

坡缕石粘土的磷吸附机制及其铁负载效果研究

比较了3种天然坡缕石粘土对不同程度磷污染水体的吸附净化能力,通过等温吸附实验和吸附动力学实验探讨了坡缕石粘土的磷吸附机制,并研究了不同形态铁负载对坡缕石粘土吸附净化磷污染水体性能和机制的影响.结果发现,3种天然坡缕石粘土对不同程度磷污染水体均有一定的吸附净化能力,其中含白云石较多的坡缕石粘土的磷吸附能力最强,吸附等温曲线呈S型,且Freundlich方程(R2=0.977 6)比Langmuir方程(R2=0.924 9)拟合效果更好;准一级方程、冥函数方程、抛物线扩散方程、准二级方程均能较好地模拟坡缕石粘土对磷的吸附动力学过程,说明坡缕石粘土对磷的吸附可能属于不均匀介质的多分子层吸附.此外,不同形态铁负载均能显著增强坡缕石粘土对不同程度磷污染水体的吸附净化能力,吸附等温曲线呈L型,Langmnir方程(Fe2 :R2=0.96,Fe3 :R2=0.967 7)比Freundlich方程(Fe2 :R2=0.965 7,Fe3 :R2=0.936 1)能略好地拟合铁负载坡缕石粘土的磷吸附等温结果,说明铁负载坡缕石粘土的磷吸附过程可能是均匀介质的单分子吸附.适量白云石有助于提高坡缕石粘土的磷吸附净化性能,铁负载可能通过改变坡缕石的表面电荷和吸附活性位点来改变其磷吸附机制,从而提高其磷吸附性能.     

凹凸棒石铁/铝氢氧化物纳米复合材料对磷的吸附动力学研究

用铁/铝盐水解法制备了凹凸棒石/铝氢氧化物(PNCMⅠ)、凹凸棒石/铁氢氧化物(PNCMⅡ)和凹凸棒石/铁铝氢氧化物(PNCMⅢ)3种凹凸棒石纳米复合材料。对比了这3种纳米复合材料对水中磷的吸附净化能力,并利用吸附动力学实验探讨了3种材料对磷的吸附机理。结果发现:负载了铝/铁氢氧化物后凹凸棒石的晶体结构没有改变;温度对于3种吸附剂吸附磷的动力学参数影响不显著;3种吸附剂对磷的实际吸附量、理论吸附量和初始吸附速率均随着磷的初始浓度增大而增大。PNCMⅠ对磷的理论吸附量为18.18 mg/g,较其他2种吸附剂大。当磷的初始浓度从5 mg/L增加到50 mg/L,PNCM I对磷的初始吸附速率从0.125 mg/(g·min)增加到1.425 mg/(g·min)。3种凹凸棒石黏土纳米复合材料对磷的吸附符合准二级动力学方程,表明其吸附均为化学吸附。     

氧化铁矿物对五氯苯酚表面吸附实验及其反应模式

批量法实验研究表明,五氯苯酚 (PCP)在合成的针铁矿、纤铁矿和赤铁矿表面吸附的浓度等温线为饱和型特征,可用 Langmuir公式拟合,而 pH吸附等温线为峰型曲线,峰值在 pH≈ 5. 矿物表面化合态和 PCP溶液离子化合态分析与计算表明, PCP在氧化铁矿物表面存在两种吸附反应模式,即表面静电吸附反应和表面络合吸附反应,表面静电吸附反应常数比表面络合吸附反应常数高 1～ 2个数量级.并进一步从反应机制上证明了憎水型可离解有机化合物 (HIOCs)在矿物表面吸附的模式与趋向性.     

主要铁氧化物催化H2O2 氧化地下水中硝基苯实验

实验研究了含水层介质中主要铁氧化物催化H2O2 氧化地下水中硝基苯的机理和主要影响因素,为硝基苯污染地下水的原位化学修复技术提供了一定的理论依据。实验模拟在地下环境温度8 ℃ ～ 10 ℃条件下,利用动力学方程对硝基苯的衰减进行拟合,结果表明,其衰减系数K = 0. 044 3 min － 1 ; 硝基苯与H2O2 的最佳摩尔比为1∶200; 主要铁氧化物催化H2O2 氧化硝基苯能力依次为: 磁铁矿＞ 针铁矿＞ 氢氧化铁＞ 赤铁矿。     

苏州城市河道底泥对磷酸盐的吸附与释放特征

为了探讨苏州古城区河道底泥对磷酸盐的吸附-释放特征,文中分别从改变上覆水的pH值、底泥吸附-释放动力学和等温吸附实验三个方面进行了研究。结果表明:(1)随着上覆水pH值的增大,苏州河道底泥对磷的吸附量逐渐减小;(2)底泥对磷的吸附过程是一个复合动力学过程,通常包括快吸附和慢吸附两个过程。底泥对磷的快速吸附在2h内快速进行,之后为慢吸附过程,到6h左右,基本达到一种动态吸附平衡;底泥对磷释放的动力学过程也包括快释放和慢释放过程。底泥释放磷在1·5h内快速进行,之后进入慢释放过程,磷酸盐含量基本稳定,达到释放平衡;(3)底泥具有较大的吸附磷的能力。随着上覆水的磷酸盐浓度增高,底泥吸附磷酸盐的量也增加。上覆水与底泥的比值越大,底泥对磷的吸附率越小。     

Mutual effects of fluoride and phosphate on their adsorption and desorption in fluoride-contaminated softs

Phosphate is one of the important nutrients for plant growth. In acidic and highly weathered soils, phosphate is ready to adsorb on Al and Fe oxides and transform into sparsely soluble Fe-P and Al-P solid phases, greatly reducing phosphate bioavailability. Aluminum and iron oxides in soils are important sinks for both phosphate and fluoride. In acidic soils, fluoride adsorption can dramatically facilitate dissolution of Al- and Fe-containing phases, which may influence the distribution and migration of both pollutants and nutrients including phosphate. To date, little information is available on mutual effects of fluoride and phosphate in fluoride-contaminated acidic soils. The objective of this study is to evaluate mutual effects of fluoride and phosphate on their adsorption/desorption in red soil, collected fi＇om Yingtan, Jiangxi Province, China, using a batch equilibrium method. The following results and conclusions were obtained. In heavily fluoride-contaminated soils, the adsorption of both fluoride and phosphate decreases with an increase in solution pH. Phosphate adsorption decreases progressively with increasing concentration of fluoride, suggesting that fluoride competes with phosphate for adsorption sites.     

淋溶条件下石英砂柱中铁锰氧化物的形成特点

用不同浓度铁锰离子混合溶液对石英砂柱进行40次淋溶实验,研究砂柱中铁锰氧化物的形成状况.结果表明,淋出液中铁锰离子浓度与其pH值随着淋溶次数的增加呈现先降低后升高的趋势;各处理所形成的铁锰氧化物含量之间存在极显著差异,淋溶液中铁锰离子浓度越大,形成的铁锰氧化物含量越高,当淋溶液中铁锰摩尔浓度比即c(Fe2+)/c(Mn2+)为2∶1时最有利于铁锰氧化物的形成;随着淋溶次数的增加,铁锰氧化物含量的增长逐渐减慢;不同层次铁锰氧化物含量差异显著,下层(20～30 cm)含量明显高于其它层次;各阶段(每淋溶10次为一阶段)不同形态(非晶形态、晶形态)铁锰氧化物含量间的相关性存在差异,铁锰氧化物尤其是非晶形态的相对比例(Fe/Mn)随着淋溶次数的增加逐渐增大.     

Methane adsorption comparison of different thermal maturity kerogens in shale gas system

To determine the effect of thermal maturity on the methane sorption in shale gas system, two different thermal maturity kerogens of type II isolated from Barnett shale of Fort Worth Basin were used to measure the methane adsorption amount under the pressure ranging from 0 to 14 MPa at constant temperatures. One kerogen was called Lee C-5-1 with 0.58% of vitrinite reflectance; the other was called Blakely#1 kerogen with 2.01% of vitrinite reflectance. The results suggested that the methane sorption capacity of kerogen Blakely#1 was higher than the immature kerogen Lee C-5-1, and its Langmuir constant and Langmuir maximum sorption amount, which were reached by fitting the measured data for at least square method, greater than the immature kerogen Lee C-5-1. This may be associated with that nanopores opened up during the degradation of organic matter, and which increased the specific surface area of kerogen. Therefore, the over mature kerogen has greater methane adsorption capacity.     

柱子淋洗模拟研究磷酸铁膜抑制黄铁矿氧化效果

自然室温条件下用柱子淋洗模拟研究了接氧化亚铁硫杆菌（Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｆｅｒｒｏｏｘｉｄａｎｓ,简称Ｔ．Ｆ菌）时磷酸铁膜抑制黄铁矿氧化的效果。试验结果首次指出：用ＫＨ２ＰＯ４与Ｈ２Ｏ２淋洗黄铁矿,在其表面形成的磷酸铁膜不能抑制黄铁矿的生物氧化,反而在一定程度上加速其氧化进程。经包膜后的黄铁矿矿石柱子间歇循环淋洗一年后的收集液中ＳＯ４＾２－累积量高达３３７５６．１ｍｇ;为对照组的１．６倍,是