氯苯類(lèi)化合物在有機(jī)粘土和沉積物上的吸附行為及其機(jī)理.pdf

1、疏水性有機(jī)污染物(HOCs)在沉積物上的吸附與解吸是影響其在水體環(huán)境中的化學(xué)與生物活性、遷移、降解、生態(tài)毒理學(xué)和最終歸宿的主要物理化學(xué)過(guò)程之一。為了控制和修復(fù)地下水的有機(jī)污染，就需要了解和控制HOCs在沉積物各組分上的吸附-解吸行為。就沉積物本身而言，其中的自然有機(jī)質(zhì)(NOM)一直以來(lái)被認(rèn)為是沉積物吸附HOCs的主要成分，而沉積物中各種類(lèi)型粘土中的無(wú)機(jī)陽(yáng)離子被有機(jī)陽(yáng)離子替換后，其滯留HOCs的能力得到大大的提高，這一點(diǎn)可以用來(lái)對(duì)沉積物進(jìn)

2、行原位或者異位的表面活性劑改性，從而形成一個(gè)有效的吸附區(qū)，然后結(jié)合生物降解途徑來(lái)提供一種綜合的修復(fù)工藝。因此，研究HOCs在有機(jī)粘土和沉積物上的吸附行為及其機(jī)理，對(duì)開(kāi)發(fā)受HOCs污染的沉積物修復(fù)技術(shù)具有重要意義。目前，對(duì)于HOCs在有機(jī)粘土和沉積物上吸附機(jī)理及影響因素認(rèn)識(shí)的局限性，為受其污染的沉積物的修復(fù)工程帶來(lái)很大的困難。本研究以氯苯類(lèi)化合物(CBs)為代表性HOCs，通過(guò)靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，從吸附/解吸等溫線、吸附熱力學(xué)、吸附/解吸動(dòng)力學(xué)

3、、競(jìng)爭(zhēng)吸附等方面，定性定量地探討了CBs在不同類(lèi)型的有機(jī)粘土以及幾種NOM特性不同的沉積物上吸附作用及機(jī)理，取得了以下研究成果： 1.從吸附等溫線、吸附動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)的角度對(duì)比研究了CBs在CTMAB-膨潤(rùn)土和CTMAB-高嶺土上的吸附機(jī)理，發(fā)現(xiàn)這兩種有機(jī)粘土都能有效地從水溶液中吸附CBs，吸附過(guò)程主要是CBs在有機(jī)粘土中CTMAB烷基鏈所形成的有機(jī)相中的分配作用所致，并且，改性時(shí)CTMAB與不同類(lèi)型的粘土結(jié)合方式的不同，影響著

4、有機(jī)粘土對(duì)CBs的吸附性能及機(jī)理。 2.仔細(xì)研究低濃度范圍內(nèi)1,2,4-三氯苯在CTMAB-膨潤(rùn)土上的吸附過(guò)程時(shí)，發(fā)現(xiàn)吸附等溫線存在非線性現(xiàn)象。通過(guò)用CTMAB-膨潤(rùn)土和預(yù)負(fù)載了共溶質(zhì)1,4-二氯苯和苯胺的CTMAB-膨潤(rùn)土對(duì)1,2,4-三氯苯進(jìn)行了等溫吸附和動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)共溶質(zhì)1,4-二氯苯和苯胺因其極性的不同，對(duì)1,2,4-三氯苯吸附過(guò)程的影響方式和作用機(jī)理也不同；另外，對(duì)于同一種共溶質(zhì)，在混合吸附體系和預(yù)負(fù)載吸附體系中對(duì)

5、1,2,4-三氯苯吸附的影響也不同。 3.四種CBs在NOM特性不同的幾種沉積物上的吸附等溫線均表現(xiàn)出明顯的非線性和吸附-解吸滯后現(xiàn)象。等溫線的非線性程度、沉積物對(duì)CBs的吸附親和力、CBs在沉積物上吸附-解吸滯后效應(yīng)都隨著沉積物NOM聚合度的增大而增大。另外，溶質(zhì)分子CBs本身的分子尺寸越大，其在沉積物上吸附的非線性程度和吸附-解吸滯后現(xiàn)象越弱。 4.隨著沉積物NOM聚合度的降低、吸附質(zhì)初始負(fù)載水平的提高和溫度的升高，

6、1,2,4,5-四氯苯在沉積物上解吸過(guò)程的速度和程度都隨著增大。并且，吸附質(zhì)慢解吸速率常數(shù)ks要比其相應(yīng)的快解吸速率常數(shù)kr低兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上。 5.共溶質(zhì)1,2,4-三氯苯和四氯乙烯在三種沉積物上對(duì)1,2,4,5-四氯苯都表現(xiàn)出明顯的競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)。1,2,4-三氯苯因?yàn)樵诜肿哟笮?、極性和增水性等方面的性質(zhì)與主溶質(zhì)更為相似，所以比四氯乙烯表現(xiàn)出對(duì)1,2,4,5-四氯苯更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。同時(shí)，沉積物NOM的聚合度在決定HOCs的競(jìng)爭(zhēng)性能方

7、面起著控制作用，NOM的聚合度越高，共溶質(zhì)對(duì)主溶質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)也越明顯。 6.沉積物不同粒徑組分所含NOM的質(zhì)和量的不同，導(dǎo)致其對(duì)1,2,4,5-四氯苯吸附性能的不同。顆粒最細(xì)的沉積物組分因其主要結(jié)合聚合度較低的無(wú)定型腐殖物質(zhì)，導(dǎo)致1,2,4,5-四氯苯吸附等溫線的非線性程度最低，在沉積物上的吸附親和力和吸附-解吸滯后現(xiàn)象也最弱。而顆粒最粗的組分因?yàn)楹幸恍┟禾亢湍咎康雀弑缺砻娣e碳黑類(lèi)物質(zhì)的緣故，導(dǎo)致1,2,4,5-四氯苯吸附等溫