两性—非离子复配修饰土对Cd2+、苯酚复合污染吸附的研究

论文摘要

土壤污染中有机物和重金属造成的危害最为严重,而土壤有机、重金属污染经常同时存在。两性表面修饰剂对有机物和重金属具有同时吸附固定的作用,非离子表面修饰剂对有机、重金属污染物也具有一定的效果。但非离子和两性表面修饰剂复配对土壤进行修饰,形成的两性-非离子复配修饰土对重金属、有机污染物具有什么样的吸附效果,目前尚未见到报道。本文采用批处理方法,首次研究了不同温度下,十二烷基二甲基甜菜碱（BS）单一修饰和不同比例十二烷基二甲基甜菜碱（BS）+辛烷基酚聚氧乙烯醚（OP）复配修饰（BP）塿土,分别对重金属Cd2+和有机污染物苯酚在单一、复合处理条件下的吸附动力学和平衡吸附特征,为两性-非离子复配修饰塿土对重金属和有机污染物的防治提供理论依据。研究所得主要结果如下:1.Cd2+吸附动力学结果表明,Cd2+单一处理和Cd2++苯酚复合处理条件下,两性-非离子复配修饰土对Cd2+的吸附分为快速反应和慢速反应两个阶段。Cd2+单一条件下20℃时,Vf的大小顺序为100BS>50BS≈50+50BP>100+100BP≈100+50BP>CK>50+100BP,40℃时为100BS>100+50BP>100+100BP >50BS>50+100BP≈50+50BP>CK;在Cd2++苯酚复合条件下,20℃、40℃时Vf的大小顺序均为100BS>100+50BP>100+100BP> 50BS>50+50BP>50+100BP>CK。说明两性-非离子复配修饰土中,BS具有加快Cd2+吸附的作用,而非离子修饰剂对Cd2+吸附速度起阻碍作用。双常数动力学模型是描述修饰土样吸附Cd2+的最佳模型。拟合参数A、B可作为描述两性-非离子复配修饰土对Cd2+吸附速度快慢的特征值。2.Cd2+平衡吸附结果表明,各修饰土对Cd2+的吸附能力均高于原土。两性-非离子复配修饰土对Cd2+的吸附是两种表面修饰剂共同作用的结果,总体上是随着BS修饰比例的增加,复配土对Cd2+的吸附量增大;而OP复配对复配土吸附Cd2+的影响因OP修饰比例和BS修饰比例的不同,具有不同的影响。Langmuir模型是描述复配修饰土样对Cd2+吸附的最佳模型。土样对Cd2+的吸附均为自发性反应,吸附反应均为吸热熵增控制过程。苯酚的加入对土样吸附Cd2+具有拮抗作用。3.苯酚吸附动力学结果表明,在苯酚单一处理和苯酚+Cd2+复合处理,两性-非离子复配修饰土对苯酚吸附同样具有快速反应（疏水性物理吸附）和慢速反应（化学吸附）两阶段特征。在苯酚单一处理和苯酚+Cd2+复合处理,20℃、40℃时,修饰土对苯吸附的Vt、Vf的大小顺序均为100+100BP>100+50BP>100BS>50+100BP>50+50BP> 50BS>CK。说明两性-非离子复配修饰土对苯酚的Vt、Vf起促进作用,增大BS或者OP修饰比例均能促进修饰土对苯酚的吸附。随温度由20℃升到高40℃,所有土样对苯酚吸附的Vt、Vf均呈下降趋势,呈现增温负效应。Cd2+的共存对修饰土吸附苯酚的速度具有一定的拮抗作用。双常数动力学模型是描述修饰土样吸附苯酚的最佳模型。4.苯酚平衡吸附结果表明,两性-非离子复配修饰土对苯酚的吸附能力明显增强,在苯酚单一处理和苯酚+Cd2+复合处理,在20℃、40℃两个温度下,其对苯酚的平衡吸附量顺序均为100+100BP>100+50BP>100BS>50+100BP>50+50BP>50BS>CK。增大BS或者OP修饰比例均能促进修饰土对苯酚的吸附。两性-非离子复配修饰土对苯酚吸附均为自发性反应。表观自由能变-ΔG的大小顺序与Henry模型拟合的分配系数K的顺序完全一致,证实吸附自发性越大吸附量越大的结果。各土样对苯酚吸附的均表现为增温负效应。Cd2+的共存对苯酚在修饰土中的吸附具有一定的拮抗作用。Henry模型是描述供试土样对苯酚吸附的最佳模型。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 土壤污染物种类和污染源
• 1.1.1 无机污染物
• 1.1.2 有机污染物
• 1.1.3 致病微生物
• 1.1.4 固体废弃物与放射性污染物
• 1.1.5 酸性大气酸雨大气及固体沉降污染物
• 1.2 重金属对土壤的危害
• 1.3 重金属污染土壤的修复方法
• 1.3.1 物理化学技术
• 1.3.2 植物修复技术
• 1.4 土壤有机污染物的危害
• 1.5 土壤有机污染物治理技术
• 1.5.1 物理治理方法
• 1.5.2 化学治理法
• 1.5.3 生物治理方法
• 1.6 表面活性剂的概念、分类及一般性质
• 1.6.1 表面活性剂的概念
• 1.6.2 表面活性剂的分类
• 1.6.3 表面活性剂的一般性质
• 1.7 表面活性剂对粘粒矿物或土壤表面修饰的研究进展
• 1.7.1 修饰有机粘土矿物的特征及稳定性
• 1.7.2 阳离子表面活性剂修饰土对土壤重金属和有机物修复的研究
• 1.7.3 阴离子表面活性剂修饰土对土壤污染修复的研究
• 1.7.4 非离子型表面活性剂修饰土对土壤污染修复的研究
• 1.7.5 阴-非离子表面活性剂复配修饰土对土壤污染修复的研究
• 1.7.6 阴-阳离子表面活性剂复配修饰土对土壤污染修复的研究
• 1.7.7 双阳离子表面活性剂复配修饰土对土壤污染修复的研究
• 1.7.8 两性修饰土对土壤污染修复的研究
• 1.8 吸附研究方法（马立新2003）
• 1.8.1 土壤柱淋洗法
• 1.8.2 土壤柱液相色谱法
• 1.8.3 批量平衡法
• 1.9 本文的研究意义、背景、目的和内容
• 2+的吸附动力学'>第二章 两性-非离子复配修饰塿土对Cd²⁺的吸附动力学
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验设计与方法
• 2.1.3 计算方法
• 2.2 结果与分析
• 2+吸附的动力学特征'>2.2.1 两性-非离子复配修饰土对Cd²⁺吸附的动力学特征
• 2.2.2 修饰比例对吸附速度Vf 的影响
• 2.2.3 温度对吸附速度参数的影响
• 2.2.4 复合处理对吸附速度参数的影响
• 2.3 讨论
• 2.3.1 双常数动力学模型的参数意义
• 2+吸附速度影响机制的初探'>2.3.2 两性-非离子复配修饰土对Cd²⁺吸附速度影响机制的初探
• 2.4 小结
• 2+的平衡吸附'>第三章 两性-非离子复配修饰塿土对Cd²⁺的平衡吸附
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验设计与方法
• 3.1.3 计算方法
• 3.2 结果与分析
• 2+的吸附特征'>3.2.1 两性-非离子复配修饰土对Cd²⁺的吸附特征
• 2+的平衡吸附的影响'>3.2.2 修饰比例对Cd²⁺的平衡吸附的影响
• 2+的吸附特征的影响'>3.2.3 温度对Cd²⁺的吸附特征的影响
• 2+的吸附特征的影响'>3.2.4 复合处理对Cd²⁺的吸附特征的影响
• 2+的吸附的热力学'>3.2.5 两性-非离子复配修饰土对Cd²⁺的吸附的热力学
• 3.3 讨论
• 2+的吸附机理的探讨'>3.3.1 两性-非离子复配修饰土对Cd²⁺的吸附机理的探讨
• 3.4 小结
• 第四章 两性-非离子复配修饰塿土对苯酚的吸附动力学
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验设计与方法
• 4.1.3 计算方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 两性-非离子复配修饰土对苯酚吸附的动力学特征
• t、V_f 的影响'>4.2.2 修饰比例对吸附速度V_t、V_f的影响
• 4.2.3 温度对吸附速度参数的影响
• 4.2.4 单一、复合处理对吸附速度参数的影响
• 4.3 讨论
• 4.3.1 双常数动力学模型的应用
• 4.3.2 两性-非离子复配修饰土对苯酚吸附速度影响机制的初探
• 4.4 小结
• 第五章 两性-非离子复配修饰塿土对苯酚的平衡吸附
• 5.1 实验材料与方法
• 5.1.1 实验材料
• 5.1.2 实验设计与方法
• 5.2 计算方法
• 5.2.1 数据处理
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 两性-非离子复配修饰土对苯酚的吸附特征
• 5.4 两性-非离子复配修饰土对苯酚平衡吸附机理的探讨
• 5.5 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介