有机污染物在土壤界面上的吸附行为课件.ppt

1、LOGO“Add your company slogan”有机污染物在土壤界面上有机污染物在土壤界面上的吸附行为的吸附行为唐蔚唐蔚东华大学东华大学Contents土壤的组成1污染物在土壤界面上的吸附机理2不同土壤组分对污染物的吸附机制3展望4一、土壤的组成一、土壤的组成二、污染物在土壤界面上的吸附机理二、污染物在土壤界面上的吸附机理adsorptionSorptionpartition溶质分子与固溶质分子与固体表面或内部体表面或内部孔径表面相结孔径表面相结合的过程合的过程吸附质有机物吸附质有机物穿入某一有机穿入某一有机相而被该有机相而被该有机相吸收的过程相吸收的过程分配作用和吸附作用的比较分配

2、作用和吸附作用的比较1 1、线性分配吸附模型、线性分配吸附模型土壤-水体系中一些非离子型有机物的吸附等温线 土壤有机质被认为是具有三维空间结构的大分子聚合物，它具有有机亲脂相，能使疏水性有机物质从水环境中逃逸到亲脂相。吸附过程相当于有机污染物在土壤的有机相与水之间的分配作用。解吸滞后解吸滞后竞争吸附现象竞争吸附现象低浓度，非线性低浓度，非线性吸附速率随时间增加而减慢吸附速率随时间增加而减慢存在问题存在问题2 2、非线性表面吸附与分配吸附联合作用、非线性表面吸附与分配吸附联合作用要点一要点一要点二要点二要点三要点三三元反应模型三元反应模型土壤土壤/沉积物对有机污染物的吸附是由一系列线沉积物对有机

3、污染物的吸附是由一系列线性和非线性的吸附反应组合而成。性和非线性的吸附反应组合而成。土壤是高度不均一的吸附剂，竞争吸附是由土壤是高度不均一的吸附剂，竞争吸附是由土壤有机质本身的不均一性引起的土壤有机质本身的不均一性引起的吸附有机污染物的组分为无机矿物、无定形的有机吸附有机污染物的组分为无机矿物、无定形的有机质（软碳）、凝聚态的有机质（硬碳）。无机矿物质（软碳）、凝聚态的有机质（硬碳）。无机矿物和软碳的吸附以线性分配为主，快速可逆，硬碳则和软碳的吸附以线性分配为主，快速可逆，硬碳则为非线性吸附，吸附缓慢。为非线性吸附，吸附缓慢。要点一要点一要点二要点二要点三要点三有机污染物在溶解相上的吸附是分配

4、过程，孔有机污染物在溶解相上的吸附是分配过程，孔隙填充相的吸附服从朗格缪尔等温模式。隙填充相的吸附服从朗格缪尔等温模式。土壤有机质中有大量微小孔隙，这些空隙的物土壤有机质中有大量微小孔隙，这些空隙的物化性质不同。孔隙是发生吸附的确切位点，孔化性质不同。孔隙是发生吸附的确切位点，孔隙不同，吸附能力也不同。隙不同，吸附能力也不同。土壤有机质分为溶解相和孔隙填充相土壤有机质分为溶解相和孔隙填充相双态吸附模型双态吸附模型有机物的不可逆吸附有机物的不可逆吸附 Pignatello Pignatello认为，玻璃态（凝聚态的土壤有认为，玻璃态（凝聚态的土壤有机质）中的孔隙刚性强，一旦有机分子钻入则很机质）

5、中的孔隙刚性强，一旦有机分子钻入则很难出来，而橡胶态（无定形的土壤有机质）的孔难出来，而橡胶态（无定形的土壤有机质）的孔隙弹性较强，钻入这些孔隙的有机分子比较容易隙弹性较强，钻入这些孔隙的有机分子比较容易出来出来三、土壤黑碳对污染物的吸附三、土壤黑碳对污染物的吸附黑碳是有化石燃料和生物质等不完黑碳是有化石燃料和生物质等不完全燃烧生成，在土壤和底泥中普遍全燃烧生成，在土壤和底泥中普遍存在，占总有机碳含量的存在，占总有机碳含量的1%-20%1%-20%。从结构上看，黑碳和活性炭相似，从结构上看，黑碳和活性炭相似，由细小的石墨碎片经高度无序堆积由细小的石墨碎片经高度无序堆积而成的疏松，多孔的聚集混合

6、物。而成的疏松，多孔的聚集混合物。不同来源。燃烧方式以及燃烧条件不同来源。燃烧方式以及燃烧条件下制备的黑碳，在结构形态和化学下制备的黑碳，在结构形态和化学组成上差异显著。组成上差异显著。黑黑碳碳 黑碳对有机污染你具有很强的吸附能力，特别是当有机污染黑碳对有机污染你具有很强的吸附能力，特别是当有机污染物浓度较低时，其吸附能力远高于其他形态的土壤有机质，如腐物浓度较低时，其吸附能力远高于其他形态的土壤有机质，如腐植酸。植酸。一般认为，腐殖质对有机物的吸附为线性分配，黑碳对有机一般认为，腐殖质对有机物的吸附为线性分配，黑碳对有机物的吸附为非线性表面吸附。在物的吸附为非线性表面吸附。在375空气中灼烧

7、可以去除的有机空气中灼烧可以去除的有机质为腐殖质，而不能去除的有机质为黑碳质为腐殖质，而不能去除的有机质为黑碳(a)(a)苏州地区水稻土苏州地区水稻土(b)(b)沈阳地区淋溶土沈阳地区淋溶土q q和和CwCw分别为吸附平衡时固相和液相的浓度分别为吸附平衡时固相和液相的浓度tt影响黑碳吸附有机污染物的因素影响黑碳吸附有机污染物的因素黑碳表面黑碳表面化学性质化学性质黑碳孔黑碳孔隙结构隙结构特征特征-电电子交互子交互作用作用水化学水化学条件条件 水分子通过氢键作用，在黑水分子通过氢键作用，在黑碳表面含氧官能团周围形成团簇，碳表面含氧官能团周围形成团簇，从而减少了有机污染物的吸附位从而减少了有机污染物

8、的吸附位点，导致吸附量显著下降。点，导致吸附量显著下降。苯系列化合物在枫木炭上的吸附等温线苯系列化合物在枫木炭上的吸附等温线不同化合物在木炭、石墨上单位面积不同化合物在木炭、石墨上单位面积的吸附量（的吸附量（q qchch、q qgrgr）对比）对比小分子化合物因为孔隙填充小分子化合物因为孔隙填充机制，在木炭上的吸附量高机制，在木炭上的吸附量高于石墨于石墨大分子化合物因为分子筛效大分子化合物因为分子筛效应，在木炭上的吸附量低于应，在木炭上的吸附量低于石墨石墨木炭表面含有微孔，石墨木炭表面含有微孔，石墨表面不含孔隙，且不带有表面不含孔隙，且不带有任何官能团任何官能团TNTTNT、PHENPHEN

9、分别与石墨表面分别与石墨表面电子供体结构、电子供体结构、电子受体结构间的电子受体结构间的-电子交互作用示意图电子交互作用示意图芳香族化合物与黑碳表面可发生芳香族化合物与黑碳表面可发生-电子交互作用。电子交互作用。在石墨表面在石墨表面电子受体化合物和电子受体化合物和电子供体化合物间的电子供体化合物间的吸附亲和力明显比非吸附亲和力明显比非电子供体、受体化合物要强。电子供体、受体化合物要强。在石墨表面缺陷或边缘附近区域，电子极化度较高，具在石墨表面缺陷或边缘附近区域，电子极化度较高，具有有电子供体能力，而远离这些区域则具有电子供体能力，而远离这些区域则具有电子受体电子受体能力。石墨可通过该类型表面结

10、构分别与能力。石墨可通过该类型表面结构分别与电子受体、电子受体、供体发生交互作用，导致吸附增强。供体发生交互作用，导致吸附增强。ZhuZhu等研究表面，将木炭与土壤悬浊液混合或在木等研究表面，将木炭与土壤悬浊液混合或在木炭上预吸附土壤腐殖质后，腐殖质可吸附在黑碳表炭上预吸附土壤腐殖质后，腐殖质可吸附在黑碳表面，引起孔阻塞和竞争效应。面，引起孔阻塞和竞争效应。ChenChen等认为共存金属离子也可影响木炭对有机污染等认为共存金属离子也可影响木炭对有机污染物的吸附。物的吸附。CuCu2+2+为硬离子，其与黑碳表面官能团配位后，周围为硬离子，其与黑碳表面官能团配位后，周围可形成致密的水圈层，减少有机

11、物的吸附位点，表可形成致密的水圈层，减少有机物的吸附位点，表现为抑制作用。现为抑制作用。AgAg+为软离子，可缩小黑碳表面官能团周围水圈层，为软离子，可缩小黑碳表面官能团周围水圈层，增加了有机物的吸附位点，表现为促进吸附的作用增加了有机物的吸附位点，表现为促进吸附的作用。展望展望影响吸附动力学的因素影响吸附动力学的因素 不可逆吸附机制不可逆吸附机制新型有机污染物的吸附机制新型有机污染物的吸附机制 吸附态污染物的生物吸附态污染物的生物和化学活性和化学活性 LOGO“Add your company slogan”DiagramThemeGallery is a Design Digital Co

12、ntent&Contents mall developed by Guild Design Inc.TitleAdd your textThemeGallery is a Design Digital Content&Contents mall developed by Guild Design Inc.Cycle DiagramTextTextTextTextTextCycle nameAdd Your TextDiagram ThemeGallery is a Design Digital Content&Contents mall developed by Guild Design In

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