国家自然科学基金(21107065)
- 作品数：17 被引量：102H指数：6
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- 相关机构：陕西科技大学清华大学南京大学更多>>
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- 相关领域：理学环境科学与工程农业科学机械工程更多>>
- 应用FTIR和^(13)C NMR表征制革废水处理过程的溶解性有机物特性被引量：4
- 2015年
- 制革业是我国重要的工业门类,年废水排放量2亿t以上。制革废水中油脂、皮屑、胶原蛋白等大分子有机物含量较高,同时兼具高盐、高碱、高负荷的特点,已被相关部门列为重点监控的工业污染源。在制革废水的处理方面,不仅要关注进出水的水质参数,同时也要监测废水处理过程污染物的转化规律,以便为废水处理工艺的优化和废水处理设备的研发提供基本数据。溶解性有机物(DOM)广泛存在于各类水体中,是表征废水理化性质和净化程度的重要参数。目前,对于制革废水处理过程DOM性质的研究尚很欠缺。以此为切入点,采用元素分析、热重分析、红外光谱和核磁共振表征制革废水不同处理工段的DOM样品。研究发现:制革废水处理时间的延长导致DOM中C元素含量升高,H/C原子比先增加后降低,说明大分子有机物首先被分解为小分子链状结构,最终存在于水体的是极难降解的终极结构组分。DOM脂肪族化合物和蛋白组分的热解发生在第二阶段(110~530℃),第三阶段(530~800℃)主要完成芳环的降解或C—C键的断裂。废水原水DOM主要含有—OH,—NH2,CO等官能团,FTIR图谱证明了废水处理中后期高聚合度芳香族物质的存在,这是微生物新陈代谢作用的结果。DOM中烷基C含量先增加后减少,含量最大值(25.25%)出现在二级生化池;芳香C含量的最小值(28.28%)出现在二级生化池,而后迅速上升,暗示了废水处理过程含C官能团种类和数量的交替变化规律。对制革废水DOM性质的跟踪识别有助于从总体上推断污染物的净化机制。
- 范春辉张颖超唐泽恒王家宏
- 关键词：制革废水溶解性有机物FTIR^13C热重分析
- 复合污染黄土异位柱淋洗淋溶组分的光谱特性研究被引量：2
- 2015年
- 土壤污染已成为威胁全球人类生存的重大战略性问题。据统计,中国至少有1/5的耕地受到重金属污染,总面积达2 000万ha。由土壤污染引发的食品安全问题、人类健康问题、生态环境问题愈演愈烈,污染程度有逐年加重的趋势。及时有效地治理污染土壤已成为学者们关注的重点。化学淋洗法是较为有效的污染土壤修复方法,但土壤淋洗过程组分流失现象不可忽视,因为这可能在去除土壤污染物的同时,导致土壤肥力下降、理化属性改变或土壤生态功能的彻底丧失。土壤淋洗过程淋溶组分的光谱特性研究,可以为污染场地修复工程提供决策参考,对于恢复土壤生态功能具有重要的指导意义,但目前来看这方面的研究还略显欠缺。本研究以乙二胺四乙酸（EDTA）为淋洗液,通过异位柱淋洗实验研究铅/镉复合污染黄土淋洗过程中的组分淋失特性,主要包括黄土盐基离子、黄土养分、粘土矿物和有机质。借助X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）分析淋洗过程对黄土粘土矿物的影响,同时跟踪识别淋洗液中可溶性有机质（DOM）的三维荧光光谱（3D-EEM）特性。研究表明：EDTA对污染黄土的淋洗过程能够造成组分淋失。淋洗过程结束的240min时,EDTA对铅和镉最终淋洗率分别为49.86%和62.25%。盐基离子中的Na离子和黄土养分中的硝态氮最易淋失,淋洗过程对黄土粘土矿物的影响基本可以忽略。反应前期（10min）淋洗液中最先出现的是类富里酸类物质（Eex/em=240~250/320~340,Eex/em=260~290/450~470）;到淋洗中期（60min）类胡敏酸类物质荧光峰（Eex/em=290~320/430~490）开始出现,同时类富里酸荧光峰（Eex/em=240/320）有减弱趋势;反应后期（120和240min）荧光峰强度均明显降低,这反映了淋洗液中荧光组分组成特性差异。光谱联用技术可以有效表征污染黄土淋洗过程淋失组分特性差异。
- 范春辉张颖超杜波贺磊王家宏
- 关键词：复合污染光谱特性
- 锆改性凹凸棒土对水中氟的吸附热力学与动力学研究被引量：10
- 2016年
- 以锆改性凹凸棒土(Zr-ATP)为吸附剂,研究了其对水中F^-的吸附、脱附性能,探讨了Zr-ATP对F^-的吸附热力学和动力学规律.结果表明,随着温度的升高,Zr-ATP对F^-的吸附量逐渐增加;F^-在Zr-ATP上的吸附等温线可用Freundlich等温线方程拟合,吸附过程为熵驱动的吸热、熵增的自发过程;Zr-ATP对F^-的吸附量随着吸附剂中锆含量的升高而增加;F^-在Zr-ATP吸附剂上的吸附动力学符合拟二级动力学方程,且其吸附过程中受边界层扩散的影响.当pH=5时,Zr-ATP对F^-的吸附量最大(30.37 mg·g^(-1));阴离子的存在抑制F^-在Zr-ATP上的吸附效果,不同阴离子影响的大小顺序为:HCO_3^->SO_4^(2-)>NO_3^->Cl^-.吸附饱和的Zr-ATP可在NaOH溶液中脱附再生,经4次脱附后,F^-的吸附量为22.78 mg·g^(-1),有良好的再生性,可循环使用.
- 王家宏毛敏尹小龙
- 关键词：氟离子热力学动力学
- 以光谱技术对旱田黄土复合污染的异位柱淋洗修复研究被引量：4
- 2014年
- 土壤污染具有隐蔽性、滞后性、累积性和不可逆转性的特点,其毒性危害要通过长时间的作物富集和食物链循环才能显现出来。现阶段,土壤污染多具有复合污染属性,如何对典型地区复合污染土壤进行修复和治理,具有重要的现实意义和理论价值。西北黄土区是我国重要的黄土分布区,以模拟Pb和氯吡硫磷复合污染旱田黄土为研究对象,通过异位柱淋洗实验考察乙二胺四乙酸(EDTA)对污染黄土的修复效果,采用紫外分光光度法(UV)、原子吸收(AAS)、扫描电镜-X射线能谱(SEM-EDS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等光谱手段揭示黄土淋洗特性和机制。实验结果表明:淋洗液流速和pH值能不同程度地影响淋洗曲线。在实验条件下,经过240 min的淋洗反应,能去除黄土中70%以上的Pb和90%以上的氯吡硫磷,淋洗后黄土Pb的有效性大幅度降低。黄土形貌从淋洗前的表面致密、凹凸不平变为淋洗后的轮廓不清、颗粒分散,EDS数据初步解释了淋洗过程Pb的去除和部分土壤元素的淋洗损失。淋洗过程导致FTIR图谱中部分波峰位移、消失或峰强减弱,体现出黄土体系化学环境的变化,推测淋洗过程对以物理吸附方式与土壤结合的污染物处理效果更好。应用EDTA异位柱淋洗修复Pb和氯吡硫磷复合污染黄土是可行的,具有一定实际应用潜力。
- 范春辉张颖超王晓娜王家宏
- 关键词：光谱技术
- 复合污染旱田黄土中还田秸秆动态腐解的光谱学特性被引量：5
- 2014年
- 秸秆是农业生产的重要副产物,其资源化再利用一直是国内外学者关注的热点。目前,秸秆还田已成为秸秆资源化利用的主要途径之一。还田秸秆能在合适的土壤环境和土壤微生物的作用下腐烂分解,将腐殖质和矿质元素等组分释放进入土壤体系。这不仅能改变土壤固有的肥力属性,对于土壤重金属污染物的环境化学行为也将产生一定影响。实验土壤采集于西部典型黄土区,采用SEM-EDS、元素分析、FTIR和^(13)C NMR等光谱联用技术,研究复合污染黄土中还田秸秆腐解残体的表面特性及生成胡敏酸性质差异。实验结果表明:在秸秆还田全程,秸秆腐解残体呈现出"结构致密→表面崩解→骨架破坏"的表面形貌动态变化特性,EDS检测结果揭示了腐解残体元素组成的变化行为。新生成的胡敏酸脂族性较高、芳香性较低,属于较"新鲜"和"年轻"的胡敏酸,有利于提高黄土有机质活性。秸秆腐解各阶段FTIR图谱具有很高的相似性,波峰的变化揭示了胡敏酸生成过程的复杂性。^(13)C NMR结果说明胡敏酸芳香性逐渐降低、脂族性不断增加,证实了胡敏酸分子结构的简单化趋势。光谱联用技术对于揭示黄土区秸秆还田过程胡敏酸的性质差异是可行的。
- 范春辉张颖超许吉婷王家宏
- 关键词：胡敏酸黄土光谱学
- 多壁碳纳米管对水中腐殖酸的吸附行为研究被引量：6
- 2012年
- 以多壁碳纳米管为吸附剂对水中腐殖酸(HA)的吸附行为进行了研究,重点考察了各种因素下碳纳米管对腐殖酸吸附效果的影响,如吸附温度、吸附时间、溶液pH、共存离子等.实验结果表明,在15℃,25℃和35℃条件下,多壁碳纳米管对腐殖酸的吸附等温线可以用Freundlich模型模拟,其实验条件下的最大吸附量分别为37.77mg/g,41.89mg/g,52.95mg/g;吸附剂对水中腐殖酸的吸附在12h内可达平衡,且吸附动力学符合拟二级动力学方程;碳纳米管对腐殖酸的吸附量随溶液pH的增加而降低;水中金属阳离子的存在能促进腐殖酸的吸附,不同类型的阳离子对腐殖酸吸附效果影响的大小顺序为:Ca2+﹥K+﹥Na+.
- 王家宏毕丽娟马宏瑞赵倩
- 关键词：多壁碳纳米管腐殖酸
- 西北旱作农田黄土指纹图谱的光谱学鉴定被引量：3
- 2013年
- 采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等手段对西北典型旱作农田黄土样品进行表征,Tessier连续提取法分析黄土Pb的赋存形态及含量。结果发现:黄土样品比表面积较大(291m2·g-1),粉粒土壤占到80.87%的比例。黄土表面轮廓清晰,可见颗粒聚集形成叠片状结构,晶片厚约3～5μm。黄土矿物相主要为石英和钾云母,同时含有少量钾长石和蛇纹石等。FTIR图谱表明高岭石和方解石也是构成黄土样品的重要组分,但有机质的特征峰不明显,说明土样中有机质含量较低。Tessier连续提取法表明:土样中Pb全量比陕西省和全国土壤Pb的平均含量要高,其中残渣态Pb占Pb全量的64.04%。黄土指纹图谱的鉴定可以为后续污染土壤修复研究提供参考。
- 范春辉贺磊张颖超王家宏马宏瑞
- 关键词：黄土指纹图谱
- 热处理凹凸棒土去除水体中单宁酸的研究被引量：4
- 2015年
- 对凹凸棒土进行热处理,并以其作为吸附剂去除水中单宁酸.考察了焙烧温度、投加量、pH值等因素对单宁酸吸附的影响.结果表明,随着焙烧温度的增加,单宁酸的去除率呈现先增大后减少的趋势,在400℃条件下焙烧的凹凸棒土对单宁酸具有最佳吸附效果;随着吸附剂投加量的增加,单宁酸的去除率逐渐增大至平缓,当投加量为30 mg(0.75g/L)时效果最佳;随着溶液pH的增加,单宁酸的去除率呈现增大的趋势,在碱性条件下具有良好的吸附效果,其最佳pH为8.热处理凹凸棒土对单宁酸的等温吸附曲线可以更好地用Langmuir方程拟合,最大吸附量为54.64mg/g,吸附在700min时达到平衡,吸附动力学符合拟二级动力学方程.
- 王家宏刘少冲
- 关键词：凹凸棒土单宁酸
- 多孔污泥炭吸附剂的制备及其表征被引量：1
- 2016年
- 以城市污水处理厂的脱水污泥为原料,经过化学活化,高温碳化,氢氟酸浸泡,制备多孔污泥炭.通过实验确定了多孔污泥炭的最佳制备条件:固液比为1∶2,碳化温度为400℃,碳化时间为60min.在此实验条件下制备的多孔污泥炭的碘值为682.99mg/g.各因素对制备的多孔污泥炭的碘值影响大小顺序依次为:碳化温度>固液比>碳化时间.综合扫描电镜观察和比表面积测定的结果可以得知,氢氟酸浸泡去除了污泥碳中的灰分,制得的多孔污泥炭微孔更加丰富,比表面积为194.72m^2/g,平均孔径为4.25nm,孔容积为0.196 5cm^3/g.
- 王家宏何登吉
- 关键词：脱水污泥
- 西北旱田黄土对Pb(Ⅱ)和氯吡硫磷复合污染的共吸附机制研究被引量：1
- 2013年
- 通过静态批次实验研究旱田黄土对Pb(Ⅱ)和氯吡硫磷的共吸附行为,使用SEM,FTIR,XRD和理论分析揭示共吸附机制。实验结果发现:黄土对Pb(Ⅱ)和氯吡硫磷的共吸附符合Langmuir等温线方程,经计算得出的理论吸附容量qm分别为12.5和0.64mg.g-1,准二级动力学方程能更好地描述反应行为。吸附反应后,黄土表面形貌变化很小,FTIR图谱中的某些波峰红移、消失或强度减弱,综合XRD图谱及理论分析,认为:旱田黄土对Pb(Ⅱ)的吸附为表面配位络合和范德华力的作用,以化学吸附为主;而氯吡硫磷的去除涉及到黄土有机质对氯吡硫磷大分子的截留作用,以及氢键、范德华力的作用,以物理吸附为主,兼有化学吸附的贡献。旱田黄土有机质对Pb(Ⅱ)和氯吡硫磷的吸附有重要贡献。
- 范春辉张颖超王家宏
- 关键词：黄土
