資源描述：
《泥沙表面特性及其對磷吸附的影響.pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、泥沙研究2011年12月JournalofSedimentResearch第6期泥沙表面特性及其對磷吸附的影響肖洋，陸奇，成浩科，朱小連，唐洪武(1．河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210098；2．河海大學(xué)水利水電學(xué)院，江蘇南京210098；3．水資源高效利用與工程安全國家工程研究中心，江蘇南京210098)摘要：泥沙顆粒的表面特性是影響泥沙吸附污染物的重要因素之一。首先采用篩分和吸管法將混合泥沙分成了4個粒徑組(粘粒和細(xì)粉沙組D1、中粗粉沙組D2、砂粒組D3和D4)，并通
2、過化學(xué)萃取法去除泥沙顆粒上的氧化物和有機(jī)物質(zhì)等活性組分，而后研究了不同粒徑清洗沙樣的比表面積、孔體積變化及不同粒徑下泥沙平衡吸附量的研究。結(jié)果表明泥沙的中值粒徑與比表面積呈指數(shù)關(guān)系，當(dāng)粒徑減小到粘粒或細(xì)粉沙時，比表面積顯著增大。在各個水相初始磷濃度下，泥沙對磷的平衡吸附量隨著泥沙粒徑的增大而減小，且存在最大吸附量。關(guān)鍵詞：泥沙顆粒；比表面積；磷；吸附中圖分類號：TV149．1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：0468—155X(2011)06-0064-05磷作為河湖富營養(yǎng)化的主要污染物之一，在水體中的遷移轉(zhuǎn)
3、化規(guī)律與泥沙密切相關(guān)，一方面，磷進(jìn)入水體后大多數(shù)被泥沙顆粒吸附，泥沙成為磷的主要載體和歸宿，同時，在變化的河湖水動力條件下，通過泥沙的再懸浮，磷被重新釋放到水體中，產(chǎn)生二次污染(內(nèi)源污染)。泥沙對磷的吸附過程主要發(fā)生在泥沙顆粒表面，泥沙由于來源、粒徑的不同，表面特性各異，對磷的作用、影響也不同。因此，要想正確理解泥沙對磷的吸附過程，必須考慮泥沙的表面特性。前人研究表明，天然泥沙一般由礦物成分、化學(xué)成分和有機(jī)質(zhì)等組成一，各種成分均會對吸附產(chǎn)生不同的影響，同時，泥沙的表面是不規(guī)則和粗糙的，泥沙內(nèi)部存在著
4、各種尺度的空隙，泥沙粒徑越小，比表面積越大，所含的活性物質(zhì)越多，對污染物的吸附量也越大，上述研究初步建立了對泥沙表面特性的定性認(rèn)識。泥沙吸附污染物后，空隙被污染物大量填充，比表面積、孑L體積減小，去除懸浮顆粒表面的有機(jī)物后，顆粒大小也會發(fā)生一定的變化，這些因素使得天然泥沙的表面特性十分復(fù)雜，給進(jìn)一步描述泥沙表面特性帶來了困難。由文獻(xiàn)[3]中黃河泥沙的礦物組成可看出，黃河中游泥沙的礦物組成類似黃河中游的黃土，沿程變化較小，由此推測去除泥沙的有機(jī)物和氧化物后，泥沙的表面特性應(yīng)比較穩(wěn)定，同時，礦物組成作為
5、有機(jī)物、氧化物等活性組分的機(jī)械基質(zhì)，不僅本身具有較強(qiáng)的吸附作用，而且對有機(jī)物和氧化物在泥沙表面的吸持具有顯著的影響。因此，定量研究去除有機(jī)物和氧化物的不同粒徑泥沙表面特性變化可為進(jìn)一步研究泥沙不同組分下表面特性的變化及其對磷的吸附行為提供基本數(shù)據(jù)和方法支持。本文在對泥沙進(jìn)行分級、去除有機(jī)物和氧化物的基礎(chǔ)上，研究了不同粒徑下泥沙表面特性變化，并用等溫吸附方程對泥沙的平衡吸附過程進(jìn)行模擬，為研究泥沙與污染物的相互作用機(jī)理提供依據(jù)。1材料和方法1．1樣品采集和分級收稿日期：2011-07-06基金項(xiàng)目：國
6、家科技支撐計劃課題九(2008BAB29B09)；教育部博士點(diǎn)新教師基金(200802941027)；國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51179055、50879020)；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助(2009B07614)；國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目(2010585512)作者簡介：肖洋(1974一)，男，貴州銅仁人，博士，副教授，主要從事水力學(xué)及河流動力學(xué)研究E-mail：sediment—lab@hhu．edu．cn64在長江南通河段邊灘上采集表層以下5cm的床沙樣品，共采集3個平行樣品，
7、混合均勻后冷藏保存。使用振動篩將烘干研碎的沙樣粗分為0～631xm、63～921xm、92～125m三個粒徑組，對63～921~m、92～125I~m兩組采用吸管法提純，分別去除粒徑大于901xm和1201xm的泥沙顆粒，并采用該方法將0—63m粒徑組分為0～301xm和30～601~m兩個粒徑組。將泥沙逐級分離后，經(jīng)LS13320型全自動激光粒度分析儀分析，若該粒徑組泥沙重量未達(dá)到整個沙樣重量的80％，則繼續(xù)分離操作，直至滿足要求；若該粒徑組泥沙重量達(dá)到整個沙樣重量的80％以上，則樣品分離結(jié)果滿足
8、要求，置于燒杯中，以待清洗。1．2泥沙的清洗天然狀態(tài)下的泥沙顆粒常含有有機(jī)質(zhì)和吸附著大量的化學(xué)離子，使得泥沙的表面特性會發(fā)生變化。?！?，因此，為了得到較為穩(wěn)定的泥沙顆粒表面特性，采用化學(xué)萃取法分別去除氧化物和有機(jī)物質(zhì)，天然泥沙經(jīng)清洗過后仍可能有少量的磷素存在于泥沙顆粒表面的孑L隙中，為了消除這部分磷素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，用鉬銻抗分光光度法¨u-測量出干凈泥沙磷背景值。1．3泥沙的表面特性測量采用LS13320型全自動激光粒度分析儀測量清洗后各組泥沙粒徑分布，使用Jw—B
