混合钠-钙电解质溶液的物质的量比和胶体粒径对胶体在饱和多孔介质中运移的影响

通过室内砂柱实验,研究了饱和多孔介质中,相同离子强度条件下,混合钠-钙电解质溶液的Ca~(2+)/Na~+物质的量比和胶体粒径对胶体运移的影响.实验结果表明,胶体粒径相同时,随着背景电解质溶液物质的量比的增大,胶体的滞留量增多;物质的量比相同时,相同质量浓度条件下,粒径越小的胶体滞留量越大.经模型拟合,考虑Langmuirian动力学阻塞和与深度有关的沉积行为的对流-弥散-吸附-解吸方程能够很好地描述本次实验条件下胶体在饱和多孔介质中的运移行为.     

不同环境因子对黑土胶体在饱和多孔介质中运移特性的影响

为评价不同环境条件下黑土胶体在地下水多孔介质中的运移,采用离心法对采自于黑龙江海伦黑土样品中的胶体颗粒进行提取. 通过胶体在石英砂填充柱中的淋溶试验研究了pH、离子强度和溶解性有机质等环境因子对胶体在多孔介质中运移特性的影响. 结果表明:当pH在4～9的范围内变化时,MR(回收率)和k(沉积速率系数)没有发生显著变化,即其对胶体运移能力影响不显著. 随着离子强度从0.001 mmol/L升至1 mmol/L,黑土胶体穿透曲线MR降低,k值升高,说明高无机离子强度使胶体易于沉积在石英砂表面,运移能力降低. 当溶液中含有溶解性有机质HA(胡敏酸)和FA(富里酸)时,MR降低,k值增加,表明胶体运移能力受到抑制,并且FA对胶体颗粒运移的抑制作用比HA强. 溶液离子强度、HA和FA含量对黑土胶体在饱和多孔介质中的运移过程影响较大,是影响地下水中胶体运移过程的关键环境因子.      

离子强度对蒙脱石胶体在饱和多孔介质中运移与释放的影响

胶体在介质中的沉积和释放过程直接影响污染物的迁移和固定能力,本文以蒙脱石胶体作为主要实验材料,通过室内模拟实验,研究了不同离子强度条件下,蒙脱石胶体在多孔介质中的迁移和释放规律.结果表明:溶液离子强度的变化,会强烈影响蒙脱石胶体的运移及释放过程,随着溶液离子强度的增加,胶体在多孔介质中的沉积量增大,而当降低溶液的离子强度,又会使沉积在多孔介质中的胶体得以释放,并且离子强度改变次数越多,胶体的释放总量越大.     

背景离子类型和浓度对聚苯乙烯微塑料/铅在饱和石英砂中共运移的影响

为阐明水化学条件对微塑料和重金属运移的影响,初步明确两种环境污染物共运移过程中的耦合效应及其对环境条件的响应机制,研究了背景电解质离子不同价态和浓度组成条件下1μm聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)和Pb²⁺在饱和一维砂柱中的单独及共迁移行为.结果表明:背景离子浓度的增加或价态的升高均会抑制PS-MPs的单独运移能力,当Na⁺浓度从1mmol/L增加到100mmol/L,PS-MPs和石英砂之间的排斥势垒下降了1348kT;当Ca²⁺浓度从1mmol/L增加到100mmol/L,PS-MPs和石英砂之间的排斥势垒下降了956kT.PS-MPs/Pb²⁺二元体系中Pb²⁺能降低PS-MPs的迁移能力,背景离子浓度和价态的提升可削弱Pb²⁺对PS-MPs运移能力的抑制性.当Na⁺浓度从1mmol/L增加到100mmol/L,PS-MPs和石英砂之间的排斥势垒下降了1100kT;当Ca²⁺浓度从1mmol/L增加到100mmol/L,PS-MPs和石英砂之间的排斥势垒下降了543kT.背景离子浓度的增加或价态的升高能促进Pb²⁺的单独运移能力.PS-MPs/Pb²⁺二元体系中,PS-MPs能够促进Pb²⁺的运移,背景离子浓度较低时,PS-MPs负载Pb²⁺的迁移率较高,反之亦然.对于PS-MPs和Pb²⁺单运移体系,背景阳离子浓度和价态的提升可进一步屏蔽PS-MPs及石英砂表面负电荷,竞争吸附石英砂表面结合位点,抑制PS-MPs运移,促进Pb²⁺运移;对于PS-MPs和Pb²⁺共运移体系,背景离子浓度和价态的提升可通过调节Pb²⁺与PS-MPs及石英砂表面的相互作用,削弱Pb²⁺对PS-MPs迁移能力的抑制作用.背景离子对PS-MPs表面位点的竞争吸附及对电荷的屏蔽效应影响PS-MPs对Pb²⁺的负载迁移能力.     

雌酮(E1)在土壤中的吸附特性

研究了平衡时间、温度、pH、离子强度和土壤粒径对E1(雌酮)在土壤中吸附特性的影响. 结果表明:E1在土壤中的等温吸附平衡时间约为0.5h;在温度为10、20和30℃条件下,土壤对E1的K_f(吸附系数)分别为24.72、14.18和9.39,K_d(分配系数)分别为34.79、24.15和13.51,表明随着温度的升高,土壤对E1的吸附量显著降低;土壤对E1的吸附量在pH由3.0增至6.0时呈降低趋势,在pH>6.0～9.0时保持稳定,然后随着pH进一步升高(>9.0～11.0)而继续降低;土壤对E1的吸附量在离子强度由0.005mol/L升至0.1mol/L时显著升高,在离子强度>0.1mol/L时保持稳定;砂粒、粉粒和黏粒对E1的K_f分别为5.17、12.79和25.22,K_d分别为6.80、16.11和39.95,即随着土壤粒径的减小,对于E1的吸附作用显著增加.      

土壤垂向异质性及离子强度对全氟辛酸在饱和农田土壤中运移行为的影响

全氟和多氟化合物（Perfluoroalkyl and Polyfluoroalkyl Substances,PFASs）污染已对农田土壤-地下水环境构成严重威胁,掌握农田土壤中PFASs运移行为对准确评估其环境风险具有重要意义.本研究以全氟辛酸（Perfluorooctanoic Acid,PFOA）为代表性PFASs,选用南京市六合区水稻土为供试土壤,系统探究了土壤垂向异质性及离子强度对PFOA在不同深度农田土壤运移行为的影响.结果表明：土壤垂向异质性显著影响PFOA在不同深度饱和土壤中运移行为,土壤深度增加使PFOA运移迟滞性显著降低,原因是土壤有机质含量随深度增加而减小,PFOA与土壤间疏水作用减弱.离子强度增加导致PFOA运移阻滞性明显增强,这是由于高离子强度使土壤与PFOA间静电斥力减弱,PFOA在土壤表面吸附和解吸量均显著增加.此外,离子强度增加,上层土壤中PFOA阻滞变化程度显著大于下层土壤,表明离子强度对PFOA运移阻滞性的影响与土壤深度有关.因此,为准确预测和评估实际农田土壤中PFOA运移行为,必须考虑到土壤垂向异质性及离子强度的耦合影响.     

磺胺嘧啶在覆铁石英砂中迁移特征及数值模拟

为了探讨磺胺类抗生素在土壤中的迁移特征,以磺胺嘧啶（SDZ）为研究对象,以石英砂（QS）为介质,采用高温加热法制备覆铁石英砂（IOCS）,通过土柱出流实验,研究不同铁含量和离子强度对SDZ在IOCS中迁移的影响,并利用Hydrus-1D软件对结果进行模拟.土柱出流实验结果表明,随着IOCS表面铁含量增加,其表面粗糙度越大,且表面携带的正电荷越多,SDZ越容易吸附在IOCS表面,其相对浓度峰值越低,不利于SDZ的迁移;离子强度的增加,促进了SDZ在QS和IOCS中的迁移,这主要是受静电作用、表面络合作用和竞争吸附作用的控制.模拟结果显示,非平衡单点吸附模型（OSM）可以较好地模拟不同铁含量和离子强度下SDZ的迁移过程,拟合曲线与实测曲线几乎重合,R²>0.97,RMSE<0.032,拟合效果较好;反演所得吸附分配系数k_F随着铁含量的增加而增加,随离子强度的增加而减小;阻滞因子R_d与其呈现相同的变化趋势;吸附特征参数β>1,而一阶动力学速率常数α均较小.     

γ-MnO_2对Tl(Ⅰ)的吸附性能

通过静态批处理吸附试验,研究了γ-MnO2对Tl(Ⅰ)(铊)的吸附性能,考察了溶液的pH、离子强度、γ-MnO2投加量、接触时间、初始ρ〔Tl(Ⅰ)〕和温度等因素对吸附的影响.结果表明:在pH为2~3的酸性溶液中,γ-MnO2对Tl(Ⅰ)的吸附容量随着pH的增大而减小;当pH为4~6时,吸附容量随pH的增加而迅速增大;而当pH6时,吸附达到平衡.γ-MnO2对Tl(Ⅰ)的吸附量随着离子强度的降低、γ-MnO2投加量的减小而增大.γ-MnO2对Tl(Ⅰ)的吸附在15min内达到平衡,并满足准二级动力学方程.在温度为288、303、318K的条件下,初始ρ〔Tl(Ⅰ)〕为10~1000mg/L时,最大饱和吸附量分别为53.04、49.05、45.03mg/g,符合Freundlich吸附等温方程.γ-MnO2对Tl(Ⅰ)的吸附过程是自发的放热过程.脱附研究表明,γ-MnO2表面的吸附行为属离子交换,并受离子强度影响.试验证明,γ-MnO2是一种极具潜力的Tl(Ⅰ)吸附剂.     

基于TOUGH2/EOS9nT模拟饱和双区介质砂柱中纳米颗粒的运移

随着纳米材料的大量生产和广泛应用,纳米颗粒不可避免地进入环境中,对地下水系统和人体健康产生潜在影响,研究纳米颗粒在地下水中的迁移规律具有重要意义.采用TOUGH2/EOS9nT模块,基于多重相互作用连续体(MINC)概念和胶体过滤理论,数值分析示踪剂KNO_3和纳米氧化石墨烯在一维非均质砂柱中的运移.研究结果表明:1MINC方法能够有效模拟双重非均质介质,非均质介质渗透系数的差异是造成出流穿透曲线双峰和拖尾特征的主要原因之一;随溶液离子强度增大,纳米氧化石墨烯在饱和非均质介质中的迁移能力下降;基于EOS9nT模块中的线性平衡过滤模型可有效模拟低离子强度下双重非均质介质中纳米颗粒运移,但即使采用动态过滤模型仍无法精确模拟高离子强度下纳米颗粒的运移;2通过双渗模型中渗透率的敏感性分析发现:随渗透率比值增大,裂隙区穿透曲线峰值提前,基质区曲线峰值推后,穿透曲线双峰现象更明显;3比较三重介质和双重介质,发现总穿透曲线受三重区域各自曲线叠加时刻影响,也表现出峰值/拖尾的增强或削弱,在合适的渗透率比值下,可能出现三个峰值和拖尾.     

稻草生物炭对土壤中Cd2+和Pb2+的吸附特性

为了探究稻草生物炭对土壤中重金属Cd2+和Pb2+的吸附机制,采用水稻秸秆在500℃下热解制备稻草生物炭,设置不同吸附时间、Na+和Ca2+离子强度、pH等影响因素,拟合稻草生物炭对重金属的吸附动力学、吸附等温线;在此基础上,采用黄沙模拟土柱试验得出稻草生物炭固定Cd2+和Pb2+的穿透曲线,着重分析比较pH和Na+离子强度对稻草生物炭吸附固定重金属的影响.结果表明:在高pH、低离子强度下,稻草生物炭对重金属的吸附效果较好;当pH为6时,稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附效率分别为92.58%、63.36%;当离子强度为10 mmol/L时,稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的最高吸附效率分别为97.58%、68.35%;准二级动力学模型能很好地拟合稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附规律,拟合系数（R2）均大于0.995 8,表明稻草生物炭吸附速率主要由化学吸附机制决定;此外,稻草生物炭对Pb2+的吸附规律适合采用Langmuir等温吸附模型进行描述,而对Cd2+的吸附规律采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型均能进行很好的模拟,表明稻草生物炭对Pb2+的吸附是近似单分子层吸附,而对Cd2+的吸附存在多分子层吸附.由黄沙土柱模拟试验结果得出,稻草生物炭对Pb2+和Cd2+的滞留率随着pH的升高和离子强度的降低而增强.在Pb2+和Cd2+同时存在条件下,当pH为6、离子强度为1 mmol/L、稻草生物炭按黄沙质量的0.5%投加时,稻草生物炭对土柱中Pb2+、Cd2+的滞留效果最好.研究显示,高pH对稻草生物炭吸附固定重金属起到促进作用,而高离子强度对稻草生物炭吸附固定重金属起到抑制作用.      

微生物隔膜在生物阴极MFC中的应用及效能评价

本文构建了2.0L具有微生物隔膜的模块化生物阴极微生物燃料电池（MFC）,以实际生活污水为底物,在连续流运行模式中,系统考察了微生物隔膜（MS）在MFC长期运行过程中的功能特征.结果表明：发育成熟的微生物隔膜可以稳定维持MFC阴阳极室间的溶解氧（DO）浓度梯度,使阳极室平均DO浓度低于0.5mg/L,同时使完全混合的阴极室COD浓度低于50mg/L,避免了电解液性质对于电极反应的抑制.微生物隔膜可以实现离子的跨隔膜迁移,进而平衡阴阳极室间的pH值;阴阳极室间存在的跨隔膜离子梯度意味着微生物隔膜完全分隔了两极室内不同的微生物代谢类型,阴极快速的好氧代谢可能导致了阴极室离子强度的降低.微生物隔膜对于MFC中COD和DO梯度的保持以及pH值的平衡起到了决定性作用,这将严格保证MFC的正常运行.同时,本文论述了在面向规模化应用的MFC中装配微生物隔膜的巨大技术与经济优势,综合评价了微生物隔膜的效能特征,为进一步推广面向实际废水处理的微生物电化学设备提供了技术支撑.     

纳米SiO2和纳米高岭土对阿特拉津的吸附

随着纳米材料的广泛应用,其生态环境效应及其在环境中对有机污染物迁移转化过程的影响逐渐引起人们的重视.应用振荡平衡法研究了纳米SiO2 和纳米高岭土对阿特拉津(AT)的吸附,并讨论了离子强度、吸附剂浓度和pH值对吸附过程的影响.结果表明,纳米SiO2 和纳米高岭土对AT的吸附量都随离子强度的增大而减小.在离子强度 0.001～0.1 mol. L-1 范围内,纳米SiO2 吸附 AT 的 Freundlich 系数 (Kf)由25.55降低到18.35,而纳米高岭土则由85.85降至20.57.不同浓度纳米SiO2:对AT吸附量的影响不明显,而随吸附剂浓度的增高,纳米高岭土吸附AT的Kf由5g·L-1,的71.55降低至20g·L-1 的37.22,浓度效应显著.随着溶液碱性的增强,AT在2种纳米吸附剂上的吸附量明显呈下降趋势. AT的存在形态对其在2种纳米颗粒上的吸附起主导作用.     

Biosorption of copper ions from dilute aqueous solutions on base treated rubber (Hevea brasiliensis) leaves powder: kinetics, isotherm, and biosorption mechanisms

The effciency of sodium hydroxide treated rubber (Hevea brasiliensis) leaves powder (NHBL) for removing copper ions from aqueous solutions has been investigated. The e?ects of physicochemical parameters on biosorption capacities such as stirring speed, pH, biosorbent dose, initial concentrations of copper, and ionic strength were studied. The biosorption capacities of NHBL increased with increase in pH, stirring speed and copper concentration but decreased with increase in biosorbent dose and ionic strength...     

纳米TiO2-光催化灭活水中噬菌体MS2

提出了一种简易的水中病毒灭活方法,以噬菌体MS2为模式病毒,探讨了紫外光照射时间、TiO2浓度、紫外光强度对自来水中MS2灭活效率的影响;评价了太阳光代替紫外光用于光催化灭活病毒的可行性.研究结果表明,聚乙烯(PE)材质的样品袋能更好地透过紫外光;紫外光照射6h,50mg/L的TiO2可以灭活自来水中7.95Log的MS2;紫外光强度在45μW/m2以下时,灭活率随强度的提高而增加;在溪水中,50mg/L的TiO2仅有4.87Log的灭活效率. 在太阳光下,50mg/L的TiO2在自来水和溪水中对MS2的灭活效率差异不明显,都达到了6.1Log以上,表明太阳光-TiO2灭活水中的病毒可行且高效.     

Effects of surfactants on graphene oxide nanoparticles transport in saturated porous media

Transport behaviors of graphene oxide nanoparticles (GONPs) in saturated porous media were examined as a function of the presence and concentration of anionic surfactant (SDBS) and non-ionic surfactant (Triton X-100) under different ionic strength (IS). The results showed that the GONPs were retained obviously in the sand columns at both IS of 50 and 200 mmol/L, and they were more mobile at lower IS. The presence and concentration of surfactants could enhance the GONP transport, particularly as observed at higher IS. It was interesting to see that the GONP transport was surfactant type dependent, and SDBS was more effective to facilitate GONP transport than Triton X-100 in our experimental conditions. The advection–dispersion–retention numerical modeling followed this trend and depicted the difference quantitatively. Derjaguin–Landau–Verwey–Overbeek (DLVO) interaction calculations also were performed to interpret these effects, indicating that secondary minimum deposition was critical in this study.     

Ru(III) catalyzed permanganate oxidation of aniline at environmentally relevant pH

Ru（Ⅲ） was employed as catalyst for aniline oxidation by permanganate at environmentally relevant pH for the first time. Ru（Ⅲ） could significantly improve the oxidation rate of aniline by 5-24 times with its concentration increasing from 2.5 to 15 μmol/L. The reaction of Ru（Ⅲ） catalyzed permanganate oxidation of aniline was first-order with respect to aniline, permanganate and Ru（Ⅲ）, respectively. Thus the oxidation kinetics can be described by a third-order rate law. Aniline degradation by Ru（Ⅲ） catalyzed permanganate oxidation was markedly influenced by pH, and the second-order rate constant （ktapp） decreased from 643.20 to 2.67 （mol/L）^-1 sec^-1 with increasing pH from 4.0 to 9.0, which was possibly due to the decrease of permanganate oxidation potential with increasing pH. In both the uncatalytic and catalytic permanganate oxidation, six byproducts of aniline were identified in UPLC-MS/MS analysis. Ru（Ⅲ）, as an electron shuttle, was oxidized by permanganate to Ru（Ⅵ） and Ru（Ⅶ）, which acted the co-oxidants for decomposition of aniline. Although Ru（Ⅲ） could catalyze permanganate oxidation of aniline effectively, dosing homogeneous Ru（Ⅲ） into water would lead to a second pollution. Therefore, efforts would be made to investigate the catalytic performance of supported Ru（Ⅲ） toward permanganate oxidation in our future study.     

高效负载型光催化剂制备及其加铂修饰技术

通过光催化氧化五氯苯酚钠实验,结合对催化剂晶型结构、比表面积的表征分析,优化钛酸四丁酯水解制备TiO₂负载型催化剂并加铂修饰的制备条件:R值、烧结温度、粘合剂添加量、空心玻璃珠粒径大小及催化剂中铂含量,从而制备出高效、实用的负载加铂修饰型半导体光催化剂.实验结果表明,当R=10,温度为650℃烧结1h,TiO₂∶硅酸钠∶空心玻璃珠=10∶2.5∶20(W),铂在催化剂中的重量百分比为1.4%～1.6%,空心玻璃珠的粒径为0.5mm时,所制备的加铂修饰负载型催化剂催化活性、使用寿命和牢固度均比较理想.用该催化剂做光催化实验,当反应液初始五氯苯酚钠浓度为100mg/L、pH值为6.5,催化剂投加量为2g/L,通氧气量为1.6mL/s,光照强度为30kW/m²时,五氯苯酚钠2 h光催化氧化率达92.0%.     

影响镍在新疆荒漠土壤中形态分布因素研究

选择新疆荒漠区某石化污水库周边土壤作为研究对象,采用室内静态吸附和Tessier连续提取技术对影响供试土壤中镍的形态分布和生物有效性因素进行研究。实验结果表明,在100-400 mg/L浓度范围内,随着土壤中加入镍离子量的增加,镍的碳酸盐结合态和铁锰氧化态比例降低,生物有效性系数K呈递减的趋势,当浓度大于250 mg/L时,这种递减趋势趋于平缓;土壤pH值增大,镍的残渣态比例升高,在pH值小于8范围内,生物有效性系数K减小趋势不明显,当pH值大于8时,生物有效性系数K急剧下降;土壤环境离子强度小于0.01 mol/L时,镍的形态分布变化较小,但当离子强度大于0.01 mol/L时,镍向不易被植物吸收的形态转化。     

离子强度对粘土和改性粘土絮凝去除水华铜绿微囊藻的影响

研究了水体的离子强度对粘土和壳聚糖改性粘土絮凝去除铜绿微囊藻的影响 .离子强度的增加有利于粘土对藻类的絮凝去除 .与一般粘土除藻相反 ,壳聚糖改性粘土却在离子强度低的条件下具有更好的除藻效果 ,是适合在湖泊 ,水库和江河等淡水 (低含盐量 )水体中应用的应急除藻技术 .当离子强度从 0.17mol/L降到 0mol/L时 ,海泡石除藻率从 90 %以上降为 70 %以下(投加量700mg/L) ,而壳聚糖改性海泡石的除藻率却从 70%左右升至 95% (投加量仅为 11mg/L) .用粘度法研究了壳聚糖改性海泡石的絮凝机理 ,发现相对低的离子强度更有利于壳聚糖分子链上阳电荷的相互排斥作用 ,有利于壳聚糖分子链的舒展 ,从而可以充分发挥架桥网捕作用 ,利于絮凝除藻 .