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1、氨氮在砂土中的吸附/解吸动力学研究,研究背景,目的意义,实验研究,论文结论,1.研究背景,研究表明，铵态氮的环境行为中，吸附作用是一个可以阻滞和延缓氮素进一步迁移和转化，在一定程度上抑制氮素流失的重要过程。,NH4+有机氮溶解在土中 主要存在形式 一部分被植物吸收，另一部分被土吸附,吸附作用,“三氮” 衡量水质的重要指标,2. 目的意义,研究岩土对氨氮的吸附/解吸的规律，探讨其吸附/解吸的模型 着重考虑“三氮”中氨氮在砂土介质中的吸附/解吸的动力学过程，是进行围岩介质与地热水中“三氮”迁移机理研究的基础性工作之一。是理论基础的奠定阶段，对于以后的进一步研究和分析具有重要的意义,目的,意义,3.
2、实验研究,3.1 研究现状 3.2 土样基本性质 3.3 实验方法 3.4 实验过程 3.5 实验分析,3.1 研究现状,氨氮的吸附和解吸基本都符合一级反应动力学方程 氨氮的吸附/解吸速率先增大,而后逐渐变缓。不同粒径的土壤对氨氮的吸附平衡时间几乎相同，但是吸附量不同,可以说土壤粒度的大小只影响土壤吸附和解吸速率，而对吸附和解吸平衡时间影响不大,国外学者采用多种动力学方程对土的反应动力学数据进行拟合,探讨方程的适应性 不同方程的适宜程度不同 土壤化学反应中一些动力学方程只是在一定时间范围内显示具有较好的适应性,国内,国外,3.2 土样基本性质,土样背景氨氮测量,2mol/L氯化钾,进一步计算可
3、得，土样中氨氮的含量为0.0125mg/g,纳氏试剂比色法,3.2 土样基本性质,粒径分析一览表,土样粒径分析,3.2 土样基本性质,土的工程分类标准（GB/T50145-2007）土的粒组划分,3.2 土样基本性质,砂类土的分类,粘粒,砂粒,粉粒,粉土质砂,3.2 土样基本性质,矿质全量分析,3.3 实验方法,氨氮的测试方法：本实验选用操作简单且灵敏度高的纳氏试剂比色法。 方法原理：碘化汞和碘化钾的碱性溶液与氨反应生成淡红色棕色胶态化合物，此颜色在较宽的波长内具强烈的吸收。通常测量用波长在410-425nm范围。 检测范围：本方法最低检出浓度为0.025mg/L（光度法），测定上限为2 mg
4、/L。,3.4 实验过程,过2mm（10目） 筛土样,过0.9mm（20目） 筛土样,过0.15mm（100目） 筛土样,常温（20.7 ）吸附实验,40条件下吸附实验,60条件下吸附实验,常温解吸实验,主要实验,吸附实验,称样,加液,振荡,过滤,测量,吸附实验步骤,过2mm筛土样,过0.9mm筛土样,过0.15mm筛土样,40,60,解吸实验,称样,加液,振荡,过滤,测量,解吸实验步骤,高纯水,吸附平衡土样,较长,3.5 实验分析,本文主要研究了氨氮在砂土中的动力学吸附/解吸规律,本文对氨氮的动力学吸附/解吸曲线进NFLS（Nonlinear Least Squares Fitter，非线性
5、最小平方拟合）拟合。 利用多种模型进行拟合后发现ExpAssoc模型 y=y0 +A1(1-exp(-x/t1)+A2(1-exp(-x/t2) 具有较好的拟合效果，R20.95,常温下吸附实验,ExpAssoc模型 y=y0 +A1(1-exp(-x/t1)+A2(1-exp(-x/t2),数据拟合,常温下吸附实验,拟合结果为R2=0.99288,过2.0mm筛： q=2.628610-19+0.02842(1-exp(-t/6.15219) + 0.28622(1-exp(-t/0.00187) 过0.9mm筛： q=8.106310-19+0.08552(1-exp(-t/2.10738
6、) + 0.2241(1-exp(-t/0.00534) 过0.15mm筛： q=2.454310-18+0.04783(1-exp(-t/0.02612) + 0.24822(1-exp(-t/0.00616),ExpAssoc模型 y=y0 +A1(1-exp(-x/t1)+A2(1-exp(-x/t2),常温下吸附实验,吸附量,吸附率,还有40%左右的 氨氮会流失， 对地下水造成 潜在的污染,吸附量差别不大，随粒度增加吸附量略有增加,不同温度下吸附实验,ExpAssoc模型 y=y0 +A1(1-exp(-x/t1)+A2(1-exp(-x/t2),数据拟合,不同温度下吸附实验,常温条件
7、下： q=-1.06510-18+0.02842(1-exp(-t/6.15219) + 0.28622(1-exp(-t/0.00187) 40条件下： q=-9.627210-20-0.02543(1-exp(-t/84.58608) + 0.29783(1-exp(-t/ 0.00693) 60条件下： q=9.431110-16-0.06772(1-exp(-t/ 1.76574) + 0.33254(1-exp(-t/ 0.00086),ExpAssoc模型 y=y0 +A1(1-exp(-x/t1)+A2(1-exp(-x/t2),拟合结果为R2=0.99472,不同温度下吸附实验
8、,吸附量,吸附率,温度越小 吸附量 越大,常温解吸实验,ExpAssoc模型 y=y0 +A1(1-exp(-x/t1)+A2(1-exp(-x/t2),数据拟合,常温解吸实验,过20目筛土样解吸方程： q=-0.00002+0.0313 (1-exp(-t/1.72807) +0.04389 (1-exp(-t/0.0902) 过100目筛土样解吸方程： q=-1.273810-9+ 0.03189(1-exp(-t/ 11.52868) +0.03205(1-exp(-t/ 4.118410-11),ExpAssoc模型 y=y0 +A1(1-exp(-x/t1)+A2(1-exp(-x/
9、t2),拟合结果为R2=0.95396,常温解吸实验,解吸量,解吸率,经过较大孔径筛的土样解吸率大,（1）该类型粉土质砂对氨氮的吸附、解吸速率均 为先增大，而后逐渐变得缓和，最后达到一个平衡的吸附/解吸量。 （2）该土在10min左右时吸附量即已经达到平衡时的吸附量。而解吸却在5h左右才达到平衡解吸量，这充分说明了一旦氨氮的水溶液与土样接触，会马上被土所吸附；而解吸过程却进行的十分缓慢。,4.论文结论,（3）土的粒度的大小对吸附/解吸平衡时间的影响不大，而对吸附/解吸率却有一定的影响。随粒度增加，吸附解吸率增加。 （4）温度对吸附平衡量的影响较大，温度越低，吸附量越大.,常温条件下： q=-1
10、.06510-18+0.02842(1-exp(-t/6.15219) +0.28622(1-exp(-t/0.00187) 40条件下： q=-9.627210-20-0.02543(1-exp(-t/84.58608) +0.29783(1-exp(-t/ 0.00693) 60条件下： q=9.431110-16-0.06772(1-exp(-t/ 1.76574) +0.33254(1-exp(-t/ 0.00086),经过一定的变形，动力学吸附的方程为： 常温条件下：ln（0.31464-q）=ln0.02842-t/6.15219 40条件下：ln（0.32326-q）=ln0.0
11、2543-t/84.58608 60条件下：ln（0.40026-q）=ln0.06772-t/ 1.76574 可以看出，该方程是经过一定变化的一级反应动力学方程。说明，实验用土的氨氮的吸附符合一级反应模型。,经过一定的变形，动力学解吸的方程为： 过20目筛土样：ln（0.0752-q）=ln0.0313-t/1.7281 过100目筛土样：ln（0.0640-q）=ln0.0319-t/11.5287 可以看出，该方程是经过一定变化的一级反应动力学方程，说明，实验用土氨氮的解吸符合一级反应模型,（5）实验用土的吸附/解吸动力学均符合 一级反应动力学模型。,欢迎各位评委老师提出指导 谢谢！,
