有机粘土矿物对污染环境修复的研究进展

本文综述了国外在有机粘土矿物对污染环境修复研究方面的最新进展，具体介绍了利用表面活性剂制备有机粘土矿物的方法，不同类型有机粘土矿物的特征，有机粘土矿物对各种有机污染物的吸附行为及机理，在地下水污染的现场修复，土地填埋防渗添加材料和去除工业废水有机污染物等方面的应用。     

北京地区3种污灌土壤镉最大吸附容量的推求

土壤对重金属的吸附容量是土壤重金属污染风险评价的一项重要指标,研究土壤对重金属的最大吸附容量对加强土壤环境的科学管理具有重要意义.采用阳离子交换量、平衡吸附方程和实验实测法推求了北京地区3种污灌土壤对重金属镉的最大吸附容量.由阳离子交换量(CEC)推求的北野厂、衙门口和永乐店3种污灌土壤对镉的最大吸附容量分别为:4822、4148和4721mg·kg-1;由单表面Langmuir方程推求的3种污灌土壤对镉的最大吸附容量均为5000mg·kg-1,由传统双表面Langmuir方程推求的3种土壤对镉的最大吸附容量分别为7040、6950和6994mg·kg-1,由双表面Langmuir方程的Sposito方法推求的3种污灌土壤对镉的最大吸附容量均为6200mg·kg-1;恒温25℃条件下,上述3种污灌土壤对镉的单分子层最大吸附容量实测值分别为5700、5600和5600mg·kg-1,多分子层最大吸附容量实测值分别为9000、8000和8120mg·kg-1.比较而言,双表面Langmuir方程是目前推求污灌土壤对镉最大吸附容量的较好方法.     

几种粘土矿物和粘土对溶液中磷的吸附效果

通过磷等温吸附与饱和吸附后释放试验,研究了高岭土、蒙脱土、凹凸棒土、蛭石和沸石对溶液中磷的吸附效果及其影响因素。结果表明,蛭石磷理论饱和吸附量最大,为3473mg·kg-1,其他依次为凹凸棒土、黄褐土、蒙脱土、下蜀黄土和沸石,高岭土磷理论饱和吸附量最低,为554mg·kg-1。影响粘土矿物和粘土磷理论饱和吸附量的主要因素是钙含量和胶体氧化铁及氧化铝的含量,pH值、阳离子交换量和比表面对磷理论饱和吸附量影响不大,粘土矿物和粘土吸附磷的机制主要为化学吸附。粘土矿物和粘土磷饱和吸附后释放试验表明其磷释放量很低。     

TMA改性粘土矿物对模拟地下水中苯系物的吸附

用短链季铵盐阳离子表面活性剂四甲基铵离子（ＴＭＡ）改性膨润土和凹凸棒土,研究它们对模拟地下水中苯系物的吸附作用。二种ＴＭＡ改性粘土矿物均可以有效地吸附模拟地下水中的苯系物,吸附机理较复杂,主要以表面吸附为主。     

密度梯度级分法研究痕量金属在湘江底泥表层中的分配

为了研究重金属在沉积物中的分布、迁移、转化及其生物效应,近年来国内外多采用一些选择性好的化学试剂对沉积物中的重金属按其不同的结合态进行分批提取或逐级提取。我们曾对湘江的表层底泥进行了逐级提取研究,初步了解了重金属在湘江底泥表层中的地球化学结合形态。为了更全面地了解重金属在底泥中的分配和行为,已有人将选矿工业和土壤粘土矿物表征方面所用的密度梯度级分法引用于环境研究中,该法的优     

海带对镉、铅的吸附作用及其机理

利用大型海藻海带(Laminaria japonica)作为可降解性生物吸附材料,对有害重金属镉离子和铅离子的吸附作用和机理进行了研究.结果显示,通过电位差滴定法,得到海带的酸性基数量为1.25mmol.g-1,其解离常数为0.18 mmol.l-1.对平衡吸附量与pH的关系进行了模型模拟.海带对于金属离子的吸附为Bidentate型,吸附平衡常数分别为5.72×103L.mol-1,6.28×104L.mol-1.同时,采用拟二次速度模型对镉离子和铅离子的吸附速度进行了模拟,得到的吸附速度常数分别为0.010 min-1,0.014min-1.结论,海带对二价镉、铝离子的吸附量大于很多其它藻类吸附剂,对它的研究可为重金属化湖泊水质的改善和生态修复提供参考依据.     

几种粘土矿物和粘粒土壤吸附净化磷素的性能和机理

通过磷素等温吸附实验和磷素饱和吸附后磷素的形态变化,研究了高岭土、蒙脱土、凹凸棒土、蛭石和沸石5种粘土矿物,以及黄褐土和下蜀黄土2种粘粒土壤中磷素的吸附净化性能和机理,结果表明：除高岭土和沸石以外,其它类型的粘土矿物和粘粒土壤均有较好的磷素吸附净化能力,蛭石的磷素吸附净化能力最强,其次为黄褐土、凹凸棒土、蒙脱土和下蜀黄土．粘土矿物和粘粒土壤磷素的吸附能力与其化学组成关系密切,表现为全钙及水溶性钙、胶体氧化铁和胶体氧化铝含量愈多,其磷素的吸附量愈大,磷素的净化能力愈强．此外,粘土矿物和粘粒土壤磷素饱和吸附后的形态转化也受其化学组成的影响,表现为全钙及水溶性钙、胶体氧化铁和胶体氧化铝含量较高,其对应形成的磷酸钙盐、磷酸铁盐和磷酸铝盐含量较高,粘土矿物和粘粒土壤吸附磷素的机制主要为化学吸附,包括专性化学吸附和非专性化学吸附．     

碱性条件下胡敏酸吸附镉的特征研究

为了探讨胡敏酸在碱性条件下的吸附镉机理,了解碱性盐化土壤中镉污染机理和生态环境之间的关系,实验研究了胡敏酸在碱性条件吸附镉的特征。采用批吸附试验方法,研究不同Cd初始浓度、反应时间、不同pH和离子强度对胡敏酸吸附镉的影响,结果表明：胡敏酸具有较强吸附镉的能力,可以用Langmuir吸附模型和Temkin吸附模型很好地拟合其等温吸附过程（r分别为0.9809和0.9816）;在60 min内的快速反应阶段和60 min至6 h间的慢速反应阶段,胡敏酸对镉的吸附量分别为2.895 mg·g-1和3.342 mg·g-1,吸附反应平衡前6 h的动力学过程可以用Elovich方程进行很好的拟合（r为0.9285）;随着pH增加,吸附率表现出逐步增加趋势,并以pH为4.5和8.5为界,呈现两端增加速度快,中间增加慢的规律性;在较低浓度离子强度下,离子强度的增加促进胡敏酸吸附镉;而在高离子强度下,表现出相反的规律性;在相同的条件下,不同离子强度对胡敏酸吸附镉的影响大小为：氯化钙〉氯化镁〉氯化钾〉氯化钠。土壤在盐化的过程中,由于无机盐浓度的增加,增加了重金属离子的生物可利用性,加大了重金属离子的生态风险。     

超声波强化电动-膨润土吸附处理土壤镉污染的研究

电动修复和吸附技术广泛应用于土壤中重金属镉的去除。为提高电动修复土壤镉污染的去除效率、解决修复过程中引起的土壤pH突变、降低处理成本,该研究将超声波强化与电动力修复-吸附技术结合起来。实验结果表明:钠基膨润土是一种非常良好的吸收材料,对重金属镉具有很强的吸附特性,吸附速率非常快,一般35min就能吸附完成。在电动修复处理过程中采用的电场强度、土壤的pH值是影响镉去除效果的主要因素,电压强度1 V·cm~(-1),每隔2 d周期切换电极条件下,镉的去除率能达到69.5%;最终处理结束后,土壤pH值仅比初始值略有降低。进一步实验表明,超声波强化后能显著提高电动-膨润土吸附修复装置对镉的去除率,在同样电压强度1 V·cm~(-1)、超声波装置功率100 W条件下,土壤中的镉具有更高的去除率,能达到84.8%,比不施加超声波强化时镉的去除率提高了15.3%,并在一定程度了节约了能耗;超声波强化电动-膨润土吸附联合修复技术,不使用有机酸等化学淋洗剂,基本保持原有土壤环境,是一种对环境友好的原位土壤重金属镉去除技术。     

胶团强化超滤中SDS胶团与镉离子的吸附特性

以十二烷基硫酸钠(SDS)作为表面活性剂,对含有Cd2 的水溶液进行胶团强化超滤分离.考察胶团强化超滤中表面活性剂与镉离子比值对镉离子吸附总量、截留率的影响,以及胶团与镉离子的吸附等温规律和吸附动力学规律,并对吸附机理进行了初步探讨.实验结果表明:Cd2 截留率可以达到97%以上,SDS与镉离子的吸附过程符合Langmuir吸附等温方程,并遵循Lagergren二级动力学规律,其吸附作用主要是化学吸附.     

南黄海沉积物间隙水中重金属(Fe,Mn,Cu,Co,Ni)的地球化学特征

本文主要研究了南黄海(32°N)沉积物间隙水中的Fe,Mn,Cu,Co,Ni与其硫化物及粘土矿物间的关系,结果表明:间隙水中的Mn~(2+),Cu~(2+)硫化物趋向于沉淀,Co~(2+),Ni~(2+)硫化物趋向于溶解,Fe~(2+)则有其硫化物的溶解-沉淀控制,Mn~(2+),Cu~(2+)还有其他体系和硫化物体系共同控制其浓度,间隙水中的Fe~(2+)可被蒙脱石吸附,Mn~(2+)被绿泥石吸附,Ca~(2+),Ni~(2+)被蒙脱石、绿泥石吸附,Co~(2+)被绿泥石、蒙脱石吸附,Fe~(2+),Mn~(2+)对粘土矿物吸附剂的专属性要求远比Cu~(2+),Co~(2地+),Ni~(2+)高,蒙脱石是南黄海沉积物中最重要的阳离子吸附剂,绿泥石次之。     

磁性海泡石吸附水中重金属离子的特性及机理

以化学共沉淀法制备磁性海泡石,通过设置一个外加磁场实现对其的分离回收.主要研究了磁性海泡石吸附水中重金属离子的特性,并结合XRD、FT-IR分析结果探讨了吸附机理,结果表明,磁性海泡石对重金属阳离子的吸附效果优于阴离子;初始pH对磁性海泡石吸附重金属离子的影响不仅取决于磁性海泡石表面的电荷性质,而且与重金属离子的水解能力有关;在吸附过程中,磁性海泡石的物相结构没有发生明显改变,吸附机理表现为离子交换和配合吸附作用.     

中国土壤与沉积物中邻苯二甲酸酯污染水平及其吸附研究进展

邻苯二甲酸酯（PAEs）是一类重要的环境激素化合物,具有致畸性、致癌性、致突变性及生殖毒性的特点。在环境中普遍存在,对人体及生态环境的威胁极大,已经引起了人们广泛的关注。吸附作用是影响污染物在土壤及沉积物环境中迁移转化的关键因素之一。分析了近年来我国土壤及沉积物中PAEs的污染现状,归纳了影响PAEs吸附过程的主要因素。我国与世界其他各国的土壤及沉积物的PAEs主要污染组分较为一致,但PAEs污染相对严重。土壤有机质及粘土矿物对PAEs的吸附影响成为了学术界的研究热点。有机质中的腐殖质对PAEs的吸附起着决定作用;腐殖质由胡敏酸、富里酸及胡敏素,部分含有碳黑组成,各组成对PAEs的吸附影响大小不一,相应的吸附机理还有待于深入的研究,而且土壤与沉积物中的溶解性有机物（DOM）对PAEs的吸附双重影响认识还不够。在有机质含量低的土壤中,粘土矿物对PAEs的吸附起着主要作用,然而PAEs的吸附与粘土矿物类型及其表面电场的关系、是否能与水分子竞争表面电场等问题还不甚清楚,需要进一步探索。今后将引入并开发先进的分析测试技术,从土壤及沉积物的有机质组成及微观结构研究其对PAEs的吸附机理。     

不同粘土矿物对磷污染水体的吸附净化性能比较

比较了凹凸棒石粘土、高岭土、膨润土和蛭石等4种粘土矿物共8个样品对不同程度磷污染水体的吸附净化能力.结果发现,4种供试粘土矿物对水体磷均有一定的吸附净化潜力,但针对不同程度磷污染水体存在一定差异,且同一种粘土矿物的吸附净化能力也会因矿物组成差异而不同;针对模拟Ⅴ类水(ρ(P)=0.4 mg·L-1),高岭土的吸附净化能力最强,其次凹凸棒石粘土和膨润土的吸附净化能力与活性炭接近,而蛭石的吸附净化能力较差;针对模拟劣Ⅴ类水(ρ(P)=1.0 mg·L-1),膨润土的吸附净化能力最强,蛭石次之,高岭土因矿物组成不同而有很大差异,凹凸棒石粘土的吸附净化能力与活性炭较为接近.结果表明,凹凸棒石粘土和膨润土针对不同程度磷污染水体的应用范围较宽,高岭土最适用于Ⅴ类磷污染水体,而蛭石可应用于劣Ⅴ类磷污染水体.     

粘土矿物作用下铬的迁移转化机理研究进展

铬含量超标威胁生态环境安全,探究多种粘土矿物作用下铬的迁移转化机理,可以为铬污染土壤修复提供理论依据。主要从粘土矿物对铬的氧化-还原、吸附-解吸、催化作用等几个方面归纳分析了粘土矿物作用下铬迁移转化机理的研究现状,探讨了氧化物及微生物作用、pH、温度、有机质、矿物类型等因素对铬迁移转化的影响。首先,锰氧化物是氧化Cr(Ⅲ)的唯一天然矿物,其结构中Mn(Ⅱ)或Mn(Ⅲ)含量越高,氧化能力越强;低温、碱性条件下,Cr(Ⅲ)稳定性较高。锰氧化细菌会加速Cr(Ⅲ)的氧化,矿物表面吸附的Mn(Ⅱ)会抑制Cr(Ⅲ)的氧化。其次,黄铁矿、黑云母、绿泥石、柯绿泥石、磁铁矿等矿物常用于Cr(Ⅵ)还原,黄铁矿组成中的Fe(Ⅱ)和S2~(2-)能有效地还原Cr(Ⅵ),而黑云母、绿泥石只有经生物作用产生Fe(Ⅱ)才能还原Cr(Ⅵ),蒙脱石、伊利石、高岭石、黄铁矿对Cr(Ⅵ)的还原速率在pH4.5时较大。最后,高岭石、伊利石、蛭石、蒙脱石可吸附固持Cr(Ⅵ),且酸性、有机质含量低的条件下吸附效果明显,吸附顺序为:高岭石伊利石蛭石=蒙脱石;粘土矿物层间结合比表面结合更强,可对粘粒矿物进行改性以提高吸附效果。在吸附机理方面,研究者广泛采用Langumiur、Freundlich等方程来描述矿物对铬的吸附。粘土矿物作用下铬的迁移转化机理探究,可以使我们更加深入的了解沉积物、土壤对铬的解毒原理以及矿物在其中所起的作用,这对于矿物材料吸附性能的提高、铬污染土壤的治理具有深远的意义。     

阿特拉津在天然水体沉积物中的吸附行为

本文研究了阿特拉津在几种水体沉积物中的吸附、解吸规律,并进一步探讨了沉积物浓度、pH值和离子强度对其吸附行为的影响．结果表明,不同沉积物对阿特拉津的吸附程度由沉积物本身的总有机碳、粘土矿物、阳离子交换容量、比表面积以及铁锰氧化物等理化特性综合作用的结果,有机碳不是影响阿特拉津吸附的唯一重要因素．连续吸附实验结果指出,化合物的起始浓度愈大,吸附时间愈长,阿特拉津的最大吸附容量也愈大,且在解吸过程中表现出一定的滞后性(即不可逆吸附)．沉积物浓度与其吸附量呈负相关;溶液的pH值增大,沉积物对阿特拉津吸附能力减弱;离子强度愈大,沉积物对阿特拉津吸附能力愈强．     

无机阴离子对镉、铅解吸特性的影响

土壤中重金属的解吸直接影响重金属在环境中的形态转化和植物有效性.而地表水环境及土壤中的无机阴离子能与重金属离子络合,影响重金属在环境中的迁移和作物的吸收.因此,有关无机阴离子对重金属解吸特性影响的研究,将有利于了解重金属的吸附-解吸机制及其控制措施.文章以我国东北地区草甸棕壤作为研究对象,采用静态解吸实验研究无机阴离子(C1-、SO42-、F-)对土壤中镉、铅的解吸行为的影响.结果表明,土壤中镉、铅的解吸率与无机阴离子类型、浓度密切相关;随着解吸液中无机阴离子(C1-、SO42-、F-)浓度的增大,土壤镉、铅的解吸率随之提高.C1-、SO42-、F-这3种无机阴离子对解吸土壤中镉的影响力顺序是:C1- > SO42- > F-;对解吸土壤中铅的影响力顺序是:SO42- >C1- > F-.     

纳米铁去除水体中镉的反应动力学、吸附平衡和影响因素

镉(Cd)具有致癌、无生物降解性和生物累积性特点,日益严重的镉环境污染问题已引起人们广泛关注。纳米铁是一种能有效去除多种有机和无机污染物的吸附剂。采用批实验方式研究纳米铁(nZVI)吸附镉的动力学和去除效率,可为深入研究纳米铁在重金属Cd污染修复的可行性方面提供理论支撑。利用透射电镜和扫描电镜等对实验室合成的纳米铁颗粒进行了表征,结果表明,纳米铁颗粒平均BET比表面积为49.16 m~2·g~(-1),粒径为20—40 nm。探讨了多种影响因素对纳米铁颗粒吸附镉的影响,如溶液pH、反应时间、初始浓度和纳米铁投加量。同时研究了Cd2+的准一级和二级反应动力学,应用Freundlich、Langmuir和Temkin等温吸附模型进行平衡吸附研究。结果表明,纳米铁对水溶液中镉吸附是化学吸附。颗粒内扩散模型表明粒内扩散不是控制反应速率的唯一步骤。吸附动力学研究表明,nZVI吸附Cd2+过程符合准二级反应动力学模型。平衡吸附数据能够很好地符合Langmuir、Freundlich和Temkin模型(r~20.95)。通过Langmuir模型获得室温下吸附剂单层Cd吸附量为256.4 mg·g~(-1)。在pH 7和(25±1)℃条件下,纳米铁能够有效吸附镉。当nZVI颗粒投加量为1.00 g·L~(-1),Cd~(2+)初始质量浓度为74.51 mg·L~(-1)时,24 h之内,Cd2+去除率达到98.62%。纳米铁可作为一种用于水体镉去除的非常有应用前景的材料。     

椰壳生物炭对多种重金属在广东水稻土中的吸附解吸特性影响

土壤中有毒有害重金属会造成环境污染并危害人体健康.本文基于OECD 106实验准则,采用批量平衡实验方法,研究了多种有效态重金属镉(Cd2+)、钴(Co2+)和铜(Cu2+)在广东省水稻土中的吸附解吸行为特征以及添加椰壳生物炭对吸附解吸行为的影响,并探讨了pH值、温度和添加炭含量对吸附率的影响.结果表明,3种重金属在土壤中的吸附平衡时间为25 h,解吸平衡时间为30 h,添加质量浓度5％椰壳生物炭可使土壤对3种重金属的吸附率提高11.6％ ～20.0％,重金属离子在土壤中的吸附为不可逆吸附,具有明显滞后效应,Cd2+、Co2+和Cu2+的解吸滞后系数分别为33.838、1.347和0.972.在本试验条件下,土壤溶液的pH值随椰壳生物炭含量的增加而增大,温度和含炭量对吸附率的影响呈良好的线性关系(r2>0.951).这表明,在土壤中施用椰壳生物炭能有效缓解土壤中的重金属污染.     

活性炭吸附富集-火焰原子吸收分光光度法测定河水中微量铅、锌、镉、铜、镍的探讨

水中微量铅、锌、镉、铜、镍的测定,一般采用萃取法、加热浓缩法等。本文是利用活性炭在大体积水相中有吸附微量重金属的能力,富集河水中微量铅、锌、镉、铜、镍。探讨了吸附时pH条件、活性炭用量、洗脱条件及共存离子的影响,研究结果表明:镉、铅的富集浓度为0.002mg/L;锌、铜、镍的富集浓度为0.005mg/L。