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本文以不同河湖沉积泥沙为研究对象,探讨水环境条件、泥沙理化特性对不同粒径泥沙吸附磷动力学和热力学过程的影响,进而分析不同粒径泥沙共存吸附磷的作用机理。 通过组合试验开展了北京大兴南海子表层泥沙吸附磷过程研究,含沙量分别为5g/L,10g/L,30g/L,50g/L,四组不同粒径泥沙0.147-0.246mm(细砂)、0.074-0.147mm(极细砂)、0.0385-0.0740mm(粉粒)和＜0.0385mm(粉粒粘粒混合物),以及PH分别从2到11的10个处理。结果表明:二级动力学方程和Langmuir模型能较好地描述南海子不同粒径泥沙的吸附动力学及等温吸附过程。粒径对单位质量泥沙吸附磷量具有明显影响,粉粒粘粒混合物＞粉粒＞细砂＞极细砂。随着泥沙浓度的增大,水溶液中磷被吸附的绝对量升高,但单位质量泥沙吸附磷量降低,泥沙之间吸附磷存在竞争吸附。在pH为4-10之间,吸附量变化不大,这可能与在pH(3-8)之间水溶液中H2PO4-为磷的主要形态有关。总体上,泥沙有机质(OM)、TP、Fe、Al、Ca、Mn含量随粒径的减小而增大,且粘粒对其影响较大。不同粒径泥沙(OM)、Fe、Al、Ca、Mn含量之间存在极显著正相关关系(P＜0.01),且均对单位质量泥沙最大吸附量(Xm)和饱和吸附量(Cse)具有正效应,其中Al含量对该参数的影响更为显著。这说明泥沙对磷的吸附行为可能受到粒径和化学成分的共同影响。 以官厅水库,永定河,玉米地表层以下0-10cm,10-20cm,20-30cm泥沙为研究对象,测试分析了＜0.246mm泥沙吸附平衡过程及化学成分,研究化学成分对泥沙吸附磷过程影响,研究结果表明:纯砂不吸附水溶液中的磷,这说明对于泥沙吸附磷来说吸附发生在表面,即包裹在二氧化硅上的粘土矿物、有机质、活性金属水和氧化物在吸附磷。泥沙的最大吸附容量与Fe、Al、Ca、Mn,有机质含量正相关。 在以上试验基础上,进一步分析了上述四种粒径泥沙在不同混合方式下对磷的吸附协同或竞争行为。结果表明,南海子泥沙四种粒径五种混合方式吸附磷实验结果的理论值与实际值存在极显著差别,不同粒径泥沙间吸附磷存在竞争作用,粒径越粗,理论值与实际值差别越小,即:大粒径会削弱泥沙之间吸附磷的竞争作用,混合方式在有粉粒粘粒混合物存在时,理论值和实际值差别明显要大,即:粘粒粉粒混合物在影响泥沙之间的竞争作用起较大作用,不同粒径泥沙共存吸附磷受水溶液中磷初始浓度的影响。渭河支流的沣河秦镇断面泥沙四种粒径物种混合方式吸附磷实验结果的理论值与实际值存在极显著差别,不同粒径泥沙之间吸附磷存在协同效应。粒径越小,粒径间的协同作用越强,且这种协同作用随着磷初始浓度的增大而升高。