孙航 作品数:11 被引量:105 H指数:7 供职机构: 兰州交通大学环境与市政工程学院 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 更多>> 相关领域: 环境科学与工程 农业科学 更多>>
添加小麦秸秆生物炭对黄土吸附苯甲腈的影响 被引量:9 2016年 选择苯甲腈为目标污染物,研究添加不同热解温度制备小麦秸秆生物碳对黄土吸附苯甲腈的影响.研究表明:不加生物炭黄土对苯甲腈的吸附约8h达到平衡,而加入生物炭后,黄土对苯甲腈的吸附时间缩短,并随着加入生物炭热解温度的升高,吸附平衡时间缩短越明显,同时,黄土对苯甲腈的饱和吸附量也显著增加;添加生物炭黄土对苯甲腈的动力学吸附数据显示较好的符合了准二级动力学方程;无论是否添加生物炭,苯甲腈在黄土上的吸附都符合Freundlich吸附的等温模型,随系统温度升高,添加生物炭黄土对苯甲腈的饱和吸附量也显著增加,表明该吸附过程为吸热反应;苯甲腈在黄土上的吸附等温线符合C-型吸附等温模式.计算结果显示,平均吸附自由能E介于1.865~3.171k J/mol,表明苯甲腈在黄土上的吸附,无论是否添加生物炭,都以物理吸附为主;热力学参数计算结果显示,无论是否添加生物炭,黄土对苯甲腈的吸附过程中吉布斯自由能ΔGθ均小于0、熵变ΔS~θ和焓变ΔH~θ均大于0,表明土壤对苯甲腈的吸附为自发进行的吸热过程.研究结果说明,添加生物炭黄土对苯甲腈的吸附过程包含表面吸附和颗粒内部扩散、外部液膜扩散等机制. 蒋煜峰 Uwamungu Jean Yves 孙航 胡雪菲 慕仲锋 展惠英关键词:黄土 苯甲腈 吸附动力学 吸附热力学 对羟基联苯在黄河兰州段底泥上的吸附行为 被引量:1 2016年 为研究典型有机污染物在黄河兰州段的吸附规律及影响因素,以黄河兰州段的底泥为供试样品,选择对羟基联苯(phydroxy biphenyl,PHB)为代表性有机污染物,采用批量实验法研究了底泥对PHB的吸附动力学和热力学特征及其影响因素.结果表明,黄河兰州段底泥对PHB吸附动力学的最优模型为准二级动力学模型,吸附热力学过程更符合单分子层吸附的Langmuir等温吸附模型(R2>0.974),在25~45℃温度范围内,PHB在黄河兰州段底泥上的吸附平均自由能(E)在0.913~1.00 k J·mol^(-1)之间,吸附过程中,ΔGθ和ΔHθ均小于0,ΔSθ均大于0,表明黄河兰州段底泥对PHB的吸附过程主要是物理吸附,属于自发放热过程且体系的混乱度是增加的.分析黄河兰州段底泥对PHB吸附影响因素的结果表明,粒径越小,黄河底泥对PHB的吸附量越大;PHB的初始质量浓度越高,黄河底泥对PHB的吸附量越大;当p H在4.23~7.00之间时,吸附量随pH升高而缓慢下降,当pH>7.00时,吸附量随pH升高急剧下降,且在pH=10.3附近,吸附量几乎为零;体系中离子强度增大,PHB吸附量增大,但当离子强度到一定值时,由于竞争吸附作用,会抑制底泥对PHB的吸附,造成吸附量的下降. 周琦 蒋煜峰 孙航 慕仲锋 张振国 展惠英关键词:吸附动力学 吸附热力学 影响因素 黄河兰州段底泥对硝基苯的吸附行为 被引量:4 2017年 选择硝基苯为代表性污染物,研究了黄河兰州段底泥对硝基苯的动力学吸附和热力学吸附过程,并对离子強度、pH值和粒径等对吸附的影响进行了分析.结果表明,硝基苯在黄河兰州段底泥上的动力学吸附经历了3个阶段:快速、慢速和吸附平衡阶段,0~2h为快速吸附阶段,2~15h为慢吸附阶段,15h后吸附达到平衡.黄河兰州段底泥对硝基苯的动力学吸附过程较好地符合准二级吸附动力学模型;热力学吸附较好地符合Langmuir等温吸附模型;在吸附过程中,吸附自由能△G~θ小于0,焓变△H~θ及熵变△,S~θ均大于0,表明黄河兰州段底泥对硝基苯的吸附是ー个自发吸热且吸附体系的混乱度増大的等温吸附过程.吸附影响因素分析结果显示:当Ca^(2+)离子浓度在0~0.05mol/L时,黄河兰州段底泥对硝基苯的吸附量随Ca^(2+)离子浓度的増大而增加,当Ca^(2+)离子浓度増大到0.1mol/L时,吸附量減少,说明在此离子强度下,Ca^(2+)抑制了底泥对硝基苯的吸附.当pH3~5和7~10范围内时,底泥对硝基苯的吸附量随pH值增大明显减小,当pH5~7范围内时,吸附量随pH值增大基本保持不变.底泥粒径对黄河兰州段底泥吸附硝基苯有显著影响,其饱和吸附量随底泥粒径的减小而增大. 王兴荣 蒋煜峰 王拯 孙航 慕仲锋 展惠英关键词:硝基苯 底泥 吸附动力学 吸附热力学 生物炭对西北黄土吸附壬基酚的影响 被引量:12 2016年 以壬基酚(nonylphenol,NP)为目标污染物,采用批量实验法研究其在添加不同温度制备的小麦秸秆生物炭的黄土中的吸附动力学、吸附热力学,以及粒径、pH等影响因素.结果表明,不添加生物炭黄土吸附NP的快反应时间为10 h,而加入生物炭后,黄土对NP吸附的快反应时间缩短,为6 h;且快反应阶段添加生物炭黄土明显比不添加生物炭黄土对NP的吸附量多,但碳化温度不同的生物炭在此阶段吸附量差别较小.黄土和添加生物炭黄土对NP的吸附平衡时间均为16 h且符合准二级动力学模型.无论是否添加生物炭,NP在黄土上的热力学吸附过程都较好地符合Freundlich等温吸附模型,符合L-型吸附等温模式;随着系统温度的升高,黄土和添加生物炭的黄土对NP的饱和吸附量都呈增大趋势;NP的吸附自由能ΔGθ〈0,焓变ΔHθ〉0,熵变ΔSθ〉0,表明此吸附是一个自发吸热且混乱程度增大的吸附过程.在同一温度下,随着生物炭碳化温度的升高,NP在添加生物炭黄土中的吸附量逐渐增大.添加生物炭黄土的粒径越小,对NP的吸附量越大.pH值为4~7时,添加生物炭黄土吸附量随pH值的增大而增加;pH为7~10时,吸附量又随pH值增大而减小;表明添加生物炭黄土在中性范围内对NP的吸附效果最好,酸性和碱性都不利于NP的吸附. 张振国 蒋煜峰 慕仲锋 孙航 周琦 展惠英关键词:生物炭 黄土 壬基酚 吸附动力学 吸附热力学 我国西北黄土对阿特拉津的吸附行为及影响因素 被引量:7 2016年 为了探讨ATZ(阿特拉津)在黄土中的吸附/解吸行为及主要影响因素,以我国西北黄土为供试土样,采用批量试验法研究了黄土对ATZ的吸附动力学和热力学行为特征.结果表明:黄土对ATZ的吸附动力学过程更符合准二级动力学模型,吸附热力学过程更符合线性分配的Henry吸附模型(R^2〉0.90),吸附过程中ΔGθ(吉布斯自由能)及ΔHθ(焓变)均小于0、ΔSθ(熵变)大于0,25~45℃温度范围内E(吸附平均自由能)为0.86~1.30 k J/mol,表明黄土对ATZ的吸附过程以物理吸附为主,属于自发放热过程且导致吸附体系混乱度增加.黄土对ATZ的吸附影响因素分析结果显示,随着系统温度的升高,ATZ在黄土中的饱和吸附量下降;pH在2~10范围内变化时,ATZ在黄土中的饱和吸附量随pH的增加呈明显降低趋势;初始ρ(ATZ)从2.5 mg/L增至10.0 mg/L时,黄土对ATZ的饱和吸附量也相应地从0.082 5 mg/g增至0.621 0 mg/g.结果显示,ATZ在黄土中的吸附速率受内部扩散、表面吸附和液膜扩散的共同影响,并且吸附过程主要受到土壤有机质疏水性分配作用的影响. 蒋煜峰 慕仲锋 UWAMUNGU Jean Yves 孙航 胡雪菲 展惠英 刘鹏宇关键词:黄土 阿特拉津 吸附动力学 吸附热力学 兰州市西固区蔬菜重金属污染现状及健康风险评价研究 被引量:9 2016年 针对西北地区典型的工业区-兰州市西固工业区内种植的蔬菜进行重金属含量状况调查分析,对购自当地市场的8种蔬菜中Cu、Cd、Pb、Zn 4种重金属元素的含量进行分析,通过污染指数法和经蔬菜途径重金属暴露接触对人体的健康风险进行了系统评价。结果表明,蔬菜中均不含有Pb元素或Pb元素在蔬菜中的含量比较少,低于分析方法检测限;Cu元素含量最高的是茄子为0.067 mg/kg,含量最低的是菜花为0.015 mg/kg;Cd元素含量最高的是芹菜为0.067 mg/kg,含量最低的是白菜为0.023 mg/kg;Zn元素含量最高的是菠菜为1.001 mg/kg,含量最低的是辣椒为0.274 mg/kg。美国环境健康风险评估方法评价所得THQ值均小于1,表明实验所采集的大多数蔬菜样品的重金属含量符合农产品安全质量要求。 Uwamungu Jean Yves 蒋煜峰 孙航 展惠英 胡雪菲关键词:蔬菜 重金属 工业区 添加生物炭对西北黄土吸附克百威的影响 被引量:12 2016年 研究了不同温度下制得的生物炭对西北黄土吸附农药克百威的影响,并对溶液p H值和初始浓度对吸附的影响进行了探讨.结果表明,克百威在添加生物炭黄土上的动力学吸附过程较好地符合准二级吸附动力学模型;热力学吸附较好地符合Freundlich等温吸附模型;随着系统温度的升高,添加生物炭的黄土对克百威的吸附量增大,且其对克百威的吸附自由能变(ΔGθ)小于0,吸附焓变(ΔHθ)及吸附熵变(ΔSθ)均大于0,表明吸附是一个自发吸热且体系混乱程度增大的等温吸附过程.溶液p H值和克百威的初始浓度对添加生物炭的土样吸附影响较明显.当p H值为4-7时,添加生物炭的土样饱和吸附量随p H升高呈缓慢降低,当p H值大于7时,吸附容量随p H升高呈明显降低趋势.克百威初始浓度从20 mg·L^-1增至50 mg·L^-1的过程中,吸附量快速上升,初始浓度大于50 mg·L^-1时,吸附量随初始浓度的升高而缓慢增加并逐渐趋于平衡. 孙航 蒋煜峰 胡雪菲 展惠英 Uwamungu Jean Yves关键词:生物炭 吸附动力学 吸附热力学 克百威 不同温度下小麦秸秆生物炭的制备及表征 被引量:28 2017年 以小麦秸秆作为生物质原材料,在200、400、600℃温度条件下,采用限氧控温裂解法制备生物炭。采用热重分析、元素分析、红外光谱分析、比表面积分析和扫描电镜分析表征各物质结构特征,并分析不同制备方法对其元素组成、表面结构、表面性质的影响。结果显示:热重、红外光谱分析结果显示小麦秸秆在热解温度升高到350℃时失重率最大,为33.73%,秸秆的热解过程发生化学键的断裂及脂肪性烷基链的消失;小麦秸秆焚烧物的产率、灰分分别为12%、64.78%,灰分较大;生物炭随着碳化温度的升高,其产率降低,灰分含量增大;随着热解温度升高,生物炭逐渐成为"富炭颗粒",其极性降低,芳香性增大,疏水性增强;电镜扫描分析显示随着炭化温度升高,生物炭孔壁逐渐变薄,内部孔结构逐渐增大,甚至出现大量微孔。 常西亮 胡雪菲 蒋煜峰 孙航 慕仲锋关键词:生物炭 热解 秸秆 兰州西固区土壤中有机氯农药污染特征及风险评价 被引量:12 2017年 采集兰州西固区土壤样品,采用GC/μECD方法检测样品中有机氯农药(OCPs)污染残留,并分析调查区土壤中OCPs污染特征、来源及潜在生态风险。结果表明,8种OCPs异构体在兰州西固区土壤中的检出率均为100%,总质量比范围在18.34μg/kg^125.34μg/kg之间,平均值为54.84μg/kg;土壤中BCHs和DDTs残留质量比分别为0.742μg/kg^29.3μg/kg和10.9μg/kg^98.6μg/kg。OCPs残留以p,p'-DDT和β-BCH为主。不同采样点土壤样品中OCPs的残留量从高到低依次为路边样>绿化带样>树根土样>菜地样。对DDTs与BCHs异构体残留组分分析发现,调查区土壤中残留的BCHs主要源于历史应用,而DDTs源于近期污染。 魏雪芬 蒋煜峰 王蓓蕾 孙航 慕仲锋 展惠英关键词:有机氯农药 污染特征 生态风险 土壤 不同热解及来源生物炭对西北黄土吸附敌草隆的影响 被引量:15 2016年 以西北黄土为研究对象,采用批量法研究不同温度下制得的生物炭对西北黄土吸附敌草隆的影响.结果表明,敌草隆在添加不同质生物炭黄土上的动力学吸附过程较好地符合准二级吸附动力学模型,且吸附过程主要分为快吸附(0^8 h)和慢吸附(8-12 h)两个阶段,在12 h左右达到平衡;热力学较好地符合Freundlich等温吸附模型;添加生物炭的黄土对敌草隆的吸附量随着温度的升高而增大,且吸附过程中ΔG^θ小于0,ΔH^θ和ΔS^θ大于0;不加生物炭的黄土对敌草隆吸附量则随着温度的升高而降低,且吸附过程中ΔG^θ和ΔH^θ小于0,ΔS^θ大于0;在体系温度范围内,E(吸附平均自由能)为1.29-5.00 k J·mol-1,表明无论是否添加生物炭,黄土对敌草隆的吸附都以物理吸附为主.其影响因素分析结果显示,随着生物炭热解温度的升高,溶液中敌草隆的平衡浓度降低,平衡吸附量增大;添加生物炭的黄土对敌草隆吸附量在0.5-6 mg·L-1浓度范围内快速上升,之后吸附量随初始浓度的升高缓慢增加并逐渐趋于平衡;溶液pH对黄土吸附敌草隆有一定影响,但影响不大. 孙航 蒋煜峰 石磊平 慕仲锋 展惠英关键词:生物炭 黄土 吸附动力学 吸附热力学 敌草隆