泥沙质量浓度和pH对不同粒径泥沙吸附磷影响研究

以北京大兴南海子湖表层沉积物为研究对象,测试分析了粒径φ0.246mm、泥沙在含沙质量浓度为5、10、30、50g·L-1对磷的吸附过程,以及细砂(0.147～0.246 mm)、极细砂(0.074～0.147 mm)、粉粒(0.038 5～0.074 0mm)和粉粒粘粒混合物(≤0.038 5mm)4种粒径泥沙在不同pH值条件下对磷的吸附行为.研究结果表明:二级动力学方程能够比较理想地反映南海子泥沙对磷的吸附动力学过程(R20.98),吸附平衡时单位质量泥沙饱和吸附量由大到小排序为:粉粒黏粒混合物(0.107mg·g-1)、粉粒(0.096mg·g-1)、细砂(0.095mg·g-1)、极细砂(0.051mg·g-1)·pH值对极细砂、粉粒、粉粒黏粒混合物影响相似,pH值为4～10之间,吸附量变化不大,在pH10时,吸附量降低,pH4时,吸附量升高.在磷初始质量浓度ρ01.2mg·L-1时,随着泥沙质量浓度增大水溶液中磷吸附的绝对量升高,从最大吸附容量(Xm)来看,单位质量泥沙吸附磷量降低,泥沙之间对磷的吸附存在竞争且与磷初始质量浓度有关.     

三峡库区泥沙对磷的吸附试验研究

采用三峡库区长寿段、忠县段、奉节段泥沙为研究对象,通过室内试验,研究了泥沙对磷的吸附动力学及等温吸附过程。结果表明,泥沙对磷的吸附存在一个先快后慢的过程,快速反应基本都在前5h,随后水中磷酸盐浓度下降速度逐渐变缓,12h后基本可达平衡,准二级动力学方程能很好地拟合泥沙对磷的吸附动力学过程;单位质量泥沙对磷的平衡吸附量与液相磷平衡质量浓度成正比,且在液相磷平衡质量浓度较低时上升较快,Langmuir及Tempkin模型对等温吸附过程的拟合优于Freundlich模型,等温模型参数随着泥沙浓度的变化表现出一定的规律性;随着泥沙浓度的增大,三地区泥沙对磷的吸附速率增大,但单位质量泥沙对磷的平衡吸附量减少;长寿、忠县、奉节三个地区的泥沙在相同实验条件下表现出不同的吸附特性,考虑是由于其理化特性的差异而引起。     

淮河中游泥沙对磷吸附/解吸规律

选取淮河中游泥沙,通过室内静态试验,研究泥沙对磷的吸附/解吸动力学和平衡过程。吸附/解吸动力学试验结果表明:泥沙对磷的吸附/解吸动力学过程均可分为快、慢2个阶段,快速反应阶段均发生在前1.5 h,但吸附速率远大于解吸速率,约为解吸速率的16倍。吸附/解吸平衡试验结果表明:泥沙对磷的固相平衡吸附量随液相磷质量浓度的增大而增大,在低浓度区其增速较快,当液相磷浓度进一步增大时其增速逐渐变缓;泥沙对磷的固相平衡解吸量随固相平衡吸附量的增加而增大;单位质量泥沙对磷的平衡解吸量约为平衡吸附量的16%~40%,被吸附的磷不能完全解吸,吸附过程与解吸过程并非可逆过程。泥沙对磷的截留能力与单位质量泥沙固相平衡吸附量呈线性正相关,淮河中游泥沙对磷的截留率达到0.847。     

水环境中营养盐磷在生物膜上吸附热力学研究

营养盐磷是浮游藻类生长繁殖乃至水体发生富营养化的最重要的限制性元素之一,受到水环境中生物膜的强烈吸附作用,探究生物膜对磷的吸附特性对水环境治理有着重要意义.采集天然水体中的生物膜吸附不同初始浓度的正磷酸盐溶液,并分析了多种环境因素对吸附作用的影响,研究了天然水体生物膜吸附磷的热力学特征,获得了多种环境因素影响下的吸附等温线.研究结果表明,天然水体生物膜吸附磷的热力学特征符合Langmuir模型;温度和振荡速率能显著影响生物膜对磷的吸附作用,25~30℃为最佳吸附温度,振荡速率越大,饱和平衡吸附量越大;pH对吸附的影响主要表现为在碱性条件下天然水体中生成的絮状体的间接作用;磷负荷是影响平衡吸附率和单位干质量生物膜平衡吸附量的主要因素,磷的总质量和生物膜的总用量是影响总吸附量的主要因素.     

花生壳对水溶液中铜离子的吸附特性

研究了花生壳对水溶液中重金属铜离子的吸附特性.得到结论:0.25 g花生壳与Cu2 初始浓度为100-200 mg/L溶液充分接触10 h后,达到对Cu2 的最大吸附量.当Cu2 溶液pH值为定值,初始浓度范围在100-200 mg/L时,金属离子初始浓度越大吸附越有利;当Cu2 溶液初始浓度为定值时,溶液pH值升高,花生壳对Cu2 的吸附能力增强.且Cu2 溶液的pH值变化范围在2.0-5.6之间.在恒定pH值下,使用Langmuir模型和Freundlich模型描述花生壳对Cu2 离子的吸附特性.另外,其它金属阳离子的存在使花生壳对Cu2 的吸附量降低.     

水滑石对水溶液中牛血清白蛋白的吸附

采用水相沉淀热结晶法制备水滑石(LDHs),研究其对牛血清白蛋白(BSA)的吸附量及LDHs可能存在的结构变化,探讨pH值、初始质量浓度以及偶联剂质量分数对BSA吸附量的影响.结果表明,pH值对LDHs吸附BSA的影响最大,在pH值为6.2,BSA初始质量浓度为6.0 g/L时饱和吸附量可达到56.82 mg/g.偶联...     

松果粉末对废水中Cr（Ⅵ）的吸附特性研究

采用松果粉末作为吸附剂,进行了模拟含铬废水中Cr（Ⅵ）吸附试验研究,考察了不同吸附条件（吸附剂投加量、初始溶液pH值、Cr（Ⅵ）初始浓度、温度）对Cr（Ⅵ）去除效果的影响,并用红外光谱分析了吸附机理．结果表明：温度越高、pH值越低、投加量越大、Cr（Ⅵ）初始浓度越低越有利于Cr（Ⅵ）的去除．红外光谱分析表明,与Cr相互作用的基团主要是氨基、羟基、羧基和硫酸基．     

三峡库区泥沙对磷吸附热力学实验及模型研究

利用三峡库区原状水沙开展泥沙吸附磷的热力学实验,以获得泥沙吸附磷的热力学方程和临界平衡磷浓度(EPC0)。结果表明,吸附平衡时磷在水沙之间的分配关系符合Langmuir吸附等温式,并且不同泥沙含量对应于不同的等温式。基于实验数据,对传统的Langmuir吸附等温式进行了改进,建立了反映泥沙含量影响的吸附等温式,并且得到了河流原型观测数据的验证。基于实验数据得到不同泥沙含量相应的临界平衡磷浓度,结果显示相同泥沙背景吸附条件下的EPC0同样与泥沙含量相关。     

水体泥沙污染物起动再悬浮释放的物理过程和影响因素

水流流动、泥沙运动与污染物迁移转化之间存在较强的相互作用,形成了一个彼此紧密联系的综合环境系统.复杂水动力条件使得沉积底泥和悬浮泥沙对水环境的影响体现为一种动态耦合的综合效应.采用室内水槽实验研究了污染物通过底泥的静态扩散释放、泥沙起动再悬浮释放以及随悬浮泥沙的紊动释放3种主要方式进入水体的物理过程.结果表明,底泥沉积物可以依据颗粒特征分为泥质和沙质两种不同的底质;颗粒粒径、孔隙率和初始污染物浓度是决定底泥-水界面污染物静态释放特性的主要因素,并由此建立了沉积物中污染物总量的衰减公式,其衰减时间与污染层厚度、密度以及污染物分配系数正相关.泥沙污染物起动再悬浮释放过程大致上可以分为起动初期,悬浮沉降交替期和悬浮沉降平衡期3个阶段,在后两个阶段水体中污染物固液分配比值先增加后减小.基于质量守恒推导了底泥再悬浮污染物释放量的经验公式,和实验结果对比表明污染物的吸附解吸性质一定程度缓解了其释放的速率.水体中污染物的浓度分布和水流流速分布以及悬浮泥沙浓度分布密切相关,呈现出一致的变化规律.泥沙污染物的分布随着流速的增加在水体垂向上差异也变大,而水体的含沙量越大,泥沙污染物的分布反而越趋向于均匀.     

鄱阳湖黏性底质淤泥固结起动规律试验

为研究鄱阳湖黏性底质淤泥固结起动规律，采用玻璃水槽测量了不同淤积历时及水深条件下黏性底质淤泥起动流速，根据试验数据拟合得到鄱阳湖底质淤泥起动与淤积历时和水深的经验公式，并将结果与相关文献泥沙起动经验公式计算结果进行对比。结果表明，鄱阳湖黏性底质淤泥固结程度随着淤积历时的增加经历了新落淤、固结初期、加速固结、固结稳定4个阶段，起动流速与水深呈正相关关系；淤积1 d起动流速与相关文献泥沙起动经验公式计算结果较接近，淤积历时越长，试验结果与经验公式计算结果相差越大。     

二维均匀流悬沙垂向扩散系数的实验研究

利用波-流-泥沙实验水槽,进行二维均匀流输沙实验,研究悬沙浓度垂向分布、悬沙扩散系数及其垂向分布.结果表明,悬沙浓度沿垂线分布与Rouse公式吻合良好;悬沙垂向扩散系数与水流紊动垂向扩散系数成正比;悬沙垂向扩散系数的垂向分布可用抛物线描述,其最大值与水动力和泥沙条件紧密相关.     

Remobilization of heavy metals during the resuspension of Liangshui River sediments using an annular flume

The release and transport of heavy metals(Ni,Cr,Cu and Pb) from Liangshui River sediments into the overlying water column during the resuspension event were determined using an annular flume with a velocity ranging from 0.15 to 0.35 m/s.It is shown that the suspended particulate matters(SPM) increased as much as nearly 25 times from 165 to 4220 mg/L as the velocity increased.Heavy metals showed an increase in dissolved phase as the velocity increased due to their desorption from the SPM.Acid-soluble heavy metals increased as the velocity increased,indicating that part of the heavy metals transformed from stable phase to labile phase during resuspension.Heavy metal concentrations in the SPM on volume normalization increased by approximately 2-6 times.However,on the mass weighted basis they decreased,approaching the bulk-sediment contents at high velocity,due to the "particle concentration effect".The distribution coefficients(K D) of heavy metals were higher at slower velocity during the sediment resuspension,which could be attributed to the decrease of fine particles(silt/clay fraction) during resuspension.     

挟沙水流速度与含沙量垂向分布关系探讨

采用数据拟合构造的挟沙水流掺混长度,结合Prandtl掺混长度理论,得到新的挟沙水流流速分布。类比动量传递系数表达式与掺混长度的关系,结合挟沙水流流速分布公式,得到新的含沙量垂线分布公式。分别利用水槽及河道实测资料验证,结果表明流速公式与含沙量公式可以客观准确地描述流速、含沙量垂向变化规律,对含沙量有更高的精度。误差分析表明:近底层流速误差较大,说明底部边界层的选取与判别仍需深入探究;近表层含沙量误差较大,说明含沙量参考点的选取在理论上仍需研究,以摆脱其随机影响。     

城市河道底泥疏浚深度对氮磷释放的影响

利用苏州市古城区南园河底泥柱状样,研究了不同疏浚深度下,底泥中营养物氮和磷的释放规律.结果表明:不同层位底泥样中氮的质量分数随着沉积深度的增加而减小;底泥中TOC的质量分数及释放量对总氮的累积与释放有较大影响;底泥中氮和磷的释放量与疏浚深度有关,当疏浚深度为5 cm或15 cm时,从泥水界面向水中扩散的氮和磷的通量均较小.     

南湖疏浚后底泥中氮、磷分布规律研究

为了解疏浚后南湖底泥中氮磷等营养元素的分布规律,选取湖泊周围及中心6处取样。通过实验测定底泥中总磷、总氮含量,发现：（1）在疏浚后,湖泊底泥中氮磷含量仍然很高,比大型浅水湖底泥中含量要高得多;（2）从水平分布来看,湖泊四周的氮、磷营养元素含量比湖中心处要高,且西部自北向南形成较高区域,、整个湖泊各监测点处总氮含量要比总磷含量高得多;（3）从垂直分布看,湖泊底泥中营养元素在表层下约100cm处达到最大值,总氮、总磷含量随深度的变化关系并不单一的增减。底泥疏浚时,需考虑合理的疏浚深度。     

波浪作用下悬沙垂向扩散特性的实验研究

采集长江口潮滩的天然沙,利用华东师范大学河口海岸学国家重点实验室的波、流水槽,进行了波浪作用下悬沙垂向扩散特性的实验研究.根据实验数据,分别获得规则波和随机波作用下悬沙浓度垂线分布,并确定了在不同波浪作用条件下的悬沙垂向扩散系数以及其它垂向分布.     

明渠非恒定流及输沙试验系统

为研究明渠非恒定流运动特性和输沙机理,建立了长20m,宽29.5cm,高40cm的水槽非恒定流实验系统。该系统包括变坡水槽、供水控制、水位和流速量测、推移质循环及测量5个部分。通过计算机控制生成设定的非恒定流过程;沿水槽架设的6个压力传感器监控沿水槽的水位变化;采用二维激光流速仪测量垂线流速分布。初步试验结果表明:该系统可以生成稳定可重复的非恒定流过程,得到包括水深、流量、流速及输沙率变化的大量非恒定流试验数据,为洪水波的运动特性及输沙特性研究奠定了基础。     

长江口启海港枯季悬沙浓度的特征分析

分析2012年枯季启海港海域的实测水文泥沙数据,得到如下结论：该港区海域的悬沙浓度与流速成正相关关系;悬沙浓度的峰值一般出现涨、落急后。港区海域悬沙浓度在垂向上分布为：斜线型、准直线型和混合型,近岸水域的泥沙在中上层运动紊乱,离岸水域的泥沙紊乱则集中在下层。盐度对泥沙的再悬浮作用起一定作用,在流速较大时,底部悬沙浓度变化幅度很小,最大含沙量出现在中层。