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。     

水动力作用下泥沙对磷的吸附特征

为了研究水动力作用下泥沙对磷的吸附规律,在加长型环形水槽中进行不同流速、初始磷质量浓度及含沙量条件下泥沙对磷的吸附以及磷在水深方向的分布规律试验。结果表明,加长型环形水槽内试验段流速的垂向分布满足对数规律。溶解性活性磷酸盐质量浓度在水深方向非均匀分布,中部水深处磷质量浓度达到最大值。流速影响下的吸附规律取决于水相磷质量浓度:磷质量浓度较低时,流速越大对应的单位泥沙吸附量越小;磷质量浓度较高时,流速越大对应的吸附量就越大。泥沙质量浓度越小,初始磷质量浓度越大,单位质量泥沙对磷的吸附量越大。一阶、二阶动力学方程能够更好地表征淮河泥沙的吸附行为。伴随着泥沙沉降,水体磷质量浓度先增大、后降低,且在沉降0.25 h达到最大值。     

香溪河库湾沉积物及库岸土壤对磷的吸附特征

采集香溪河沉积物及库岸土壤,进行磷的吸附动力学实验和等温吸附实验,研究吸附特性.结果表明准二级动力学模型为描述香溪河土壤磷吸附的最优方程(R2:0.997 9~0.999 8);垂直方向上,沉积物对磷的吸附能力较库岸土壤更强;时间上,夏季沉积物对磷的最大吸附量为273.16mg/kg,秋季最大吸附量为415.31mg/kg,夏季沉积物对磷的吸附能力较秋季弱.根据Langmuir模型对等温吸附线性拟合得到的最大吸附量(Q_(max))、平衡吸附系数(KL)和最大缓冲容量(MBC)空间差异较大,Q_(max)所得规律与等温吸附线实际规律一致;Q_(max)、KL和MBC均表现为秋季吸附量大于夏季吸附量.沉积物的本底吸附态磷NAP和沉积物对磷的吸附解吸平衡浓度EPC0高于消落带及上缘土壤,其磷释放风险更大;沉积物EPC0浓度高于上覆水P浓度,香溪河沉积物表现为"源".     

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。     

富磷水系中方解石吸附铀的探究

运用静态实验方法,探讨了不同p H、离子强度、磷酸盐浓度、固液比、铀初始质量浓度以及接触时长等条件下富磷水系中方解石吸附铀的机制.通过对平衡浓度、吸附量、吸附时长等的分析,实验结果表明富磷水系中方解石吸附铀受p H、磷酸盐浓度、固液比、铀初始质量浓度、离子强度及接触时长等多因素影响.平衡条件下,在7

11时,随p H的升高方解石吸附铀的量呈下降趋势;当其他条件一定时,吸附率随固液比增加而减小;随着铀初始浓度的增加,方解石吸附铀量增加;随着离子强度、吸附时长的增加,方解石吸附铀的量增加,在反应10 h时达到最大吸附量,反应基本达到平衡.实验还对富磷水系方解石吸附铀的等温吸附和不同接触时长的吸附数据进行了拟合,结果表明,Freundlich型等温吸附模型和Ho准二级反应动力学方程能较好地描述富磷水系方解石吸附铀的过程.     

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.     

钢渣吸附去除水溶液中磷的研究

研究了钢渣对水溶液中磷素的等温吸附特征和吸附动力学过程,考察了初始溶液浓度、钢渣粒度和温度对吸附作用的影响,计算了钢渣对磷素的吸附速率.结果表明:钢渣的吸附除磷作用主要是通过化学沉淀和配位体交换两种途径实现的,符合Langmuir等温吸附模型,理论饱和吸附量为4.27×104mg.kg-1.钢渣对磷素的吸附量受粒度和温度影响不大,但随初始溶液浓度的增大而增大.钢渣粒度越小,吸附速率越高,对吸附作用越有利.温度较高,初始浓度较低的条件下,吸附速率较大.钢渣吸附除磷的吸附动力学过程符合准二级动力学模型,由该模型可以估算出钢渣对水溶液中磷素的平衡吸附量,误差基本在14%之内.     

天然煤渣吸附水中β-HCH的动力学和热力学研究

以天然煤渣为吸附剂,采用批量实验方法,研究了有机氯农药β-HCH在25℃等温条件下的吸附动力学和热力学行为。结果显示,煤渣对100μg/L的β-HCH吸附12 h后趋于平衡,最大吸附量为1.76μg/g;4种动力学模型的拟合和回归分析显示,煤渣对β-HCH的吸附动力学特征很好地遵循准二级动力学模型(R~20.99);采用3种等温模型对吸附过程进行了模拟,Linear(R~20.99)和Freundlich(R~20.98)模型均能较好地用于拟合β-HCH在天然煤渣上的等温吸附曲线。     

甘蔗渣和玉米芯对水中亚甲基蓝的吸附去除作用

 合理处理处置农业生产过程中产生的大量固体废弃物,已成为农业和环境领域共同关注的焦点。选取了两种常见的农业固体废弃物甘蔗渣、玉米芯,用批量平衡吸附实验研究其对水中亚甲基蓝染料的吸附作用。吸附动力学结果表明,甘蔗渣和玉米芯对亚甲基蓝的吸附平衡时间小于4 h,吸附动力学过程可用准二级动力学模型精准拟合(R²>0.9),表明化学吸附主导了整个吸附过程;等温吸附曲线为典型的非线性吸附,可用Langmuir 等温吸附模型拟合。结果表明,甘蔗渣和玉米芯对水中亚甲基蓝有较好的吸附去除能力,最大吸附量分别为22.03 和19.72 mg/g。     

吸附剂浓度效应下高岭土对Cu~(2+)的吸附特性

选取重金属Cu~(2+)为吸附质,土壤中典型的黏土矿物高岭土为吸附剂,研究了吸附剂浓度效应对重金属Cu~(2+)在高岭土上吸附特性的影响,通过平衡吸附试验对几种经典等温吸附模型以及吸附剂浓度效应模型进行了验证.试验结果表明,吸附等温线以及平衡吸附量qe随着吸附剂浓度CS的增大而降低;在三种经典的等温吸附模型中,Freundlich模型最适于描述重金属Cu~(2+)在高岭土上的吸附规律,但仍无法解释吸附剂浓度效应;高岭土吸附Cu~(2+)以物理吸附为主,反应极易进行且几乎不具有可逆性;在三种吸附剂浓度效应模型中,幂函数模型的拟合效果较为理想.     

黄河表层沉积物对磷的吸附与释放研究

研究了黄河内蒙古包头段和喇嘛湾段沉积物对磷的吸附与释放动力学及吸附等温线,探讨了影响沉积物吸附磷的因素.结果表明:(1)各沉积物对磷的吸附不仅与沉积物种类和粒径有关,还直接受沉积物含量和初始磷酸盐浓度的影响,但这些影响各不相同.各沉积物对磷酸盐的吸附与释放均主要在前8 h内完成,在前0.5 h内无论是对P的吸附速率,还是释放速率均最快,并逐渐达到吸附及释放平衡;(2)沉积物对磷的吸附等温线很好地符合线性方程,且等温线穿越浓度轴,存在负吸附,由此获得沉积物对磷的吸附/解吸平衡质量浓度(EPC0值),分别为0.011 mg.L-1和0.022 mg.L-1.通过EPC0值判断,所研究区域沉积物表现为磷"源",有向上覆水释磷的趋势.     

活性白土吸附去除苯酚废水的实验研究

研究活性白土对苯酚的等温吸附特性,考察了初始溶液浓度、活性白土粒径、pH值、温度4种因素对吸附作用的影响,并分析了不同条件下活性白土吸附苯酚的动力学过程.结果表明: Langmuir等温方程能较好地描述活性白土对苯酚的等温吸附特征; 初始溶液浓度越高,活性白土对苯酚的吸附量越大; 随着活性白土粒径的减小,其对苯酚的吸附量增大; 碱性条件有利于活性白土对苯酚的去除; 吸附动力学过程符合准二级动力学模型.     

温度对煤吸附瓦斯的动力学特性影响实验研究

为进一步揭示煤层瓦斯吸附特性,选择典型矿井煤样进行不同温度(40,50,60,70,80℃)下煤样瓦斯等温吸附实验,采用准一级、准二级、颗粒内扩散以及Elovich等吸附动力学模型分析瓦斯等温吸附规律及机理,进而探讨温度对煤吸附瓦斯动力学特性的影响。研究表明:温度升高,瓦斯吸附量、吸附饱和平衡时间减小;相同温度条件下,吸附速率与时间呈负相关关系;4种吸附动力学模型中,准一级动力学模型拟合效果最好,准二级动力学模型次之,颗粒内扩散模型最差,准一级动力学模型得到的平衡时吸附量与实验结果最为吻合;温度与准一级吸附速率常数k1,准二级吸附速率常数k2,Elovich吸附速率常数β呈正线性相关,与颗粒内扩散速率常数kp,准一级及准二级动力学平衡吸附量Qe1,Qe2均呈负幂函数关系,与Elovich吸附常数α呈负线性关系。温度影响煤体吸附瓦斯分子体系的反应速率,相同条件下,温度升高,瓦斯分子脱附速率增大,煤体瓦斯吸附量减小。     

黄河沉积物对磷酸盐吸附的固体浓度效应研究

研究黄河沉积物对磷的吸附特征.用修改的Langmuir吸附模型将黄河沉积物对P的吸附数据进行有效拟合,通过吸附实验和模型计算得到描述黄河天然沉积物对P吸附特性的参数值.研究结果表明:黄河沉积物有向上覆水释放磷的倾向;沉积物对磷的吸附存在明显的固体浓度(Cs)效应,吸附滞后角随着Cs的增加而增大,在解吸过程中表现出一定的滞后性,即不可逆性.     

竹炭对亚甲基蓝的吸附平衡和动力学研究

研究了室温下竹炭对亚甲基蓝的吸附平衡和动力学,考察了亚甲基蓝初始浓度和吸附剂用量的影响。由Langmuir吸附等温模型、Freundlich吸附等温模型对吸附平衡数据进行拟合;动力学由准一级反应方程和准二级反应方程进行拟合。研究结果表明:Freundlich吸附等温线模型(R2=0.99)更为精确地描述了亚甲基蓝在竹炭上的吸附;吸附动力学由二级动力学模型拟合更为准确。对动力学数据进行了计算和讨论。     

铝改性竹炭的磷吸附性能研究

为了改善竹炭的磷吸附性能,以氯化铝为改性剂,采用铝盐水解共沉法对竹炭进行改性,并对改性前后竹炭物化特性进行表征.通过批次吸附实验对比研究了改性竹炭对水溶液中磷的吸附特性.结果表明:Langmuir和Freundlich等温方程能很好地描述竹炭磷吸附等温特性,Freundlich等温方程拟合效果更优,改性后竹炭磷吸附容量为10.0mg·g-1,是改性前竹炭的1.3倍;铝改性竹炭磷吸附过程符合Lagergren二阶动力学模型;溶液pH值对磷吸附影响显著,酸性条件有利于磷吸附,腐植酸对吸附磷有明显负面作用,而NO3-对吸附磷无明显抑制作用.     

蚯蚓粪吸附水中Cu2+的动力学和热力学分析

以蚯蚓粪为吸附剂,测定了Cu2+初始质量浓度、温度、pH、吸附时间对水中Cu2+吸附性能的影响,并对等温吸附特征、吸附动力学和热力学进行了系统分析。结果表明:在温度25℃、Cu2+初始质量浓度87.9～575.0 mg/L、蚯蚓粪用量0.25 g/10mL、振荡速率200 rpm、吸附时间12 h的条件下,吸附效率可达95.27%～98.07%;pH对吸附影响甚小;蚯蚓粪对溶液中Cu2+的吸附过程符合伪二级动力学模型;不同温度下吸附呈现相似的非线性吸附等温线,且Freundlich模型对吸附过程有良好的拟合;反应的吉布斯自由能?G0,表明吸附过程是自发进行的吸热反应。     

灭活面包酵母菌对水溶液中镉离子的吸附特性

以灭活面包酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)作为生物吸附剂,研究了初始液相pH值、吸附剂质量浓度ρa、Cd~(2+)初始质量浓度ρ0等因素对面包酵母菌吸附Cd~(2+)过程的影响,并进行吸附动力学、等温吸附和SEM/EDS分析.结果表明,较佳吸附条件:pH=4.5~7.0,ρa=4.0~6.0g/L,ρ0=112.4~224.8mg/L.吸附动力学分析表明面包酵母菌对Cd~(2+)的吸附是一个快速反应的过程,吸附过程可用准二级动力学模型来描述.等温吸附结果较好地符合Langmuir和Freundlich吸附模型.SEM/EDS分析发现,大量的Cd~(2+)被吸附在细胞表面,这说明灭活面包酵母菌对Cd~(2+)的吸附效果较好.     

超临界CO2中SBA-15对无机盐吸附的动力学

研究超临界环境中物质在吸附剂颗粒中的动力学行为十分关键．用Langmuir吸附模型、修正的Langmuir等温吸附模型及Freundlich吸附模型对实验数据进行了拟合,结果表明这3个模型都能较好地拟合超临界CO2中介孔基材SBA-15对前驱物AgNO,和Cu（NO3）2的吸附,其中Freundlich模型拟合误差最小．在此基础上,建立了基材颗粒内部吸附动力学模型,基于质量平衡微分方程,使用Polymath软件对吸附的平衡浓度及平衡时间进行模拟,与实验测定结果吻合良好．采用修正的Langmuir模型拟合吸附量与浓度的关系,结合动力学模型进行模拟计算可以较好地描述介孔氧化硅在超临界氛围中对无机盐的吸附行为．