【摘 要】
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氮、磷是导致采煤沉陷区水体富营养化的限制因素,研究底泥与周边土壤对氮、磷的交互作用是判断采煤沉陷水域富营养化趋势的重要证据。而粘土矿物是土壤和底泥中的重要组成成分,因此,弄清采煤沉陷区粘土矿物对氮、磷的吸附机理具有重大意义,为讨论沉陷积水区的富营养化潜能和保护水资源环境提供了理论依据。本文分别选取淮南潘集矿土壤和底泥,孙疃矿土壤和涡北矿底泥为研究对象,用X射线衍射法对土壤和底泥样品中提取出的粘土矿
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氮、磷是导致采煤沉陷区水体富营养化的限制因素,研究底泥与周边土壤对氮、磷的交互作用是判断采煤沉陷水域富营养化趋势的重要证据。而粘土矿物是土壤和底泥中的重要组成成分,因此,弄清采煤沉陷区粘土矿物对氮、磷的吸附机理具有重大意义,为讨论沉陷积水区的富营养化潜能和保护水资源环境提供了理论依据。本文分别选取淮南潘集矿土壤和底泥,孙疃矿土壤和涡北矿底泥为研究对象,用X射线衍射法对土壤和底泥样品中提取出的粘土矿物进行定性和定量分析。并选取膨润土和高岭土为实验原料,经过盐改性和复合改性得到Na基膨润土和焙烧Na基膨润土,研究了这四种粘土矿物对氮、磷的吸附特征,并通过SEM、XRD、FTIR等方法对吸附前后的四种粘土矿物进行表征,来进一步探讨粘土矿物对氮、磷的吸附机理。得到的结论主要如下:(1)两淮采煤沉陷区土壤和底泥中粘土矿物主要包括伊利石、蒙脱石、高岭石、绿泥石或绿泥石-蛭石-蒙脱石混层矿物等。其中,伊利石、石英及高岭石的相对含量稳定在一个较高的水平上,而蒙脱石和绿泥石/混层矿物的相对含量波动很大。(2)盐改性(Na)和复合改性膨润土(Na+700℃)对氨氮的去除率明显高于未改性的膨润土(PRT)和高岭土(G)。四种粘土矿物对氨氮的去除率均受反应时间、pH、吸附剂的量的影响。四种粘土矿物吸附动力学数据均能很好的用准二级动力学模型进行拟合。高岭土和膨润土的吸附等温线数据符合Henry模型。Na基膨润土和焙烧Na基膨润土的吸附数据符合Freundlich模型。吸附机制主要包括阳离子和配位体交换作用。(3)盐改性(Na)和复合改性膨润土(Na+700℃)对磷酸根的去除率远高于未改性的膨润土(PRT)和高岭土(G)。四种粘土矿物对磷酸根的去除率均受反应时间、pH、吸附剂的量的影响。四种粘土矿物对磷酸根的吸附动力学数据能很好的用准二级动力学模型进行拟合,吸附等温线数据能很好的用Langmuir模型进行拟合。吸附机制主要包含静电、阴离子交换、氢键、共沉淀和配位体交换作用。图[45个]表[10个]参[122个]
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