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1、氨氮在砂土中的吸附氨氮在砂土中的吸附/解吸解吸动力学研究动力学研究 无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布研究背景研究背景目的意义目的意义实验研究实验研究论文结论论文结论无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布1.1.研究背景研究背景研究表明，铵态氮的环境行研究表明，铵态氮的环境行为中，吸附作用是一个可以为中，吸附作用是一个可以阻滞和延缓氮素进一步迁移阻滞和延缓氮素进一步迁移和转化，在一定程度上抑制和转化，在一定程度上抑制氮素流失的重要过程。氮素流失的重要过程。NH4+有机氮溶解在土中有机氮溶解在土中主要存在形式主要存在形式 一部分被植物吸收，另一部分被土吸附一部分被植物吸收，另一部分被土吸附吸附作

2、用吸附作用“三氮三氮”衡量水质的重要指标衡量水质的重要指标无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布2.目的意义目的意义u研究岩土研究岩土对氨氮的吸附氨氮的吸附/解吸的解吸的规律，探律，探讨其其吸附吸附/解吸的模型解吸的模型u着重考着重考虑“三氮三氮”中氨氮在砂土介中氨氮在砂土介质中的吸附中的吸附/解吸的解吸的动力学力学过程，是程，是进行行围岩介岩介质与地与地热水水中中“三氮三氮”迁移机理研究的基迁移机理研究的基础性工作之一。是性工作之一。是理理论基基础的奠定的奠定阶段，段，对于以后的于以后的进一步研究和一步研究和分析具有重要的意分析具有重要的意义无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布3.实验研究实验

3、研究3.1 研究现状研究现状3.2 土样基本性质土样基本性质3.3 实验方法实验方法3.4 实验过程实验过程3.5 实验分析实验分析无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布3.1 研究现状研究现状u氨氮的吸附和解吸基本都符合氨氮的吸附和解吸基本都符合一级反应动力学方程一级反应动力学方程u氨氮的吸附氨氮的吸附/解吸速率先增大解吸速率先增大,而后逐渐变缓。不同粒径的而后逐渐变缓。不同粒径的土壤对氨氮的吸附平衡时间土壤对氨氮的吸附平衡时间几乎相同，但是吸附量不同几乎相同，但是吸附量不同,可以说土壤粒度的大小只影可以说土壤粒度的大小只影响土壤吸附和解吸速率，而响土壤吸附和解吸速率，而对吸附和解吸平衡时间影

4、响对吸附和解吸平衡时间影响不大不大u国外学者采用多种动力学国外学者采用多种动力学方程对土的反应动力学数方程对土的反应动力学数据进行拟合据进行拟合,探讨方程的适探讨方程的适应性应性u不同方程的适宜程度不同不同方程的适宜程度不同u土壤化学反应中一些动力土壤化学反应中一些动力学方程只是在一定时间范学方程只是在一定时间范围内显示具有较好的适应围内显示具有较好的适应性性无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布3.2 土样基本性质土样基本性质土样背景氨氮测量土样背景氨氮测量 编号编号12345质量（质量（g）20.00320.00320.003720.003720.002620.002620.003320.0

5、03320.007820.0078振荡时间（振荡时间（h）0.51234离心后吸光度离心后吸光度0.0380.0470.0450.0470.041浓度（浓度（mg/L）1.18912.51032.21672.51031.62952mol/L氯化钾氯化钾 进一步计算可得，土样中氨氮的含量为进一步计算可得，土样中氨氮的含量为0.0125mg/g 纳氏试剂比色法纳氏试剂比色法无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布3.2 土样基本性质土样基本性质粒径粒径/m5m5-75m75-2000m2000m-60mm含量含量/%13.2%22.24%64.56%0%粒径分析一览表粒径分析一览表 土样粒径分析土样粒

6、径分析 无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布3.2 土样基本性质土样基本性质粒径粒径/m200卵石（碎石）卵石（碎石）60d200粗粒粗粒砾粒砾粒粗砾粗砾20d60中砾中砾5d20细砾细砾2d5砂粒砂粒粗砂粗砂0.5d2中砂中砂0.25d0.5细砂细砂0.075d0.25细粒细粒粉粒粉粒0.005d0.075粘粒粘粒d0.005土的工程分类标准（GB/T50145-2007）土的粒组划分 无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布3.2 土样基本性质土样基本性质粒径粒径/m5m5-75m75-2000m2000m-60mm含量含量/%13.2%22.24%64.56%0%土类土类粒组含量粒组含量土类

7、代号土类代号土类名称土类名称砂砂细粒含量细粒含量5%5%级配级配Cu5Cu5，1Cc31Cc3SWSW级配良好砂级配良好砂级配：不同时满足上述级配：不同时满足上述要求要求SPSP级配不良砂级配不良砂含细粒土砂含细粒土砂5%5%细粒含量细粒含量15%15%SFSF含细粒土砂含细粒土砂细粒土质砂细粒土质砂15%15%细粒含量细粒含量50%0.950.95无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布常温下吸附实验ExpAssoc模型 y=y0+A1(1-exp(-x/t1)+A2(1-exp(-x/t2)筛孔数筛孔数2mm2mm0.9mm0.9mm0.15mm0.15mm震荡时间震荡时间minmin吸附量吸

8、附量mg/gmg/g吸附量吸附量mg/gmg/g吸附量吸附量mg/gmg/g0 00 00 00 01 10.29430.29430.25790.25790.2840.2843 30.28930.28930.28110.28110.30720.30725 50.30490.30490.31230.31230.31260.312615150.31610.31610.29580.29580.28930.289330300.31350.31350.31510.31510.31260.312660600.31510.31510.30850.30850.28390.28391201200.31240.3

9、1240.31480.31480.28270.2827无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布常温下吸附实验拟合结果为拟合结果为R R2 2=0.99288=0.99288过过2.0mm筛：筛：q=2.6286q=2.62861010-19-19+0.02842+0.02842(1-exp(-t/6.15219)(1-exp(-t/6.15219)+0.28622 +0.28622(1-exp(-t/0.00187)(1-exp(-t/0.00187)过过0.9mm0.9mm筛：筛：q=8.1063q=8.10631010-19-19+0.08552+0.08552(1-exp(-t/2.1073

10、8)(1-exp(-t/2.10738)+0.2241 +0.2241(1-exp(-t/0.00534)(1-exp(-t/0.00534)过过0.15mm0.15mm筛：筛：q=2.4543q=2.45431010-18-18+0.04783+0.04783(1-exp(-t/0.02612)(1-exp(-t/0.02612)+0.24822 +0.24822(1-exp(-t/0.00616)(1-exp(-t/0.00616)ExpAssoc模型 y=y0+A1(1-exp(-x/t1)+A2(1-exp(-x/t2)无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布常温下吸附实验过过2mm筛土样

11、筛土样0.31464mg/g62.93%过过0.9mm筛土样筛土样0.30962 mg/g61.92%过过0.15mm筛土样筛土样0.29605mg/g59.21%吸附量吸附率还有还有40%左右的左右的氨氮会流失，氨氮会流失，对地下水造成对地下水造成潜在的污染潜在的污染吸附量差别不大，吸附量差别不大，随粒度增加吸附随粒度增加吸附量略有增加量略有增加无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布不同温度下吸附实验ExpAssoc模型 y=y0+A1(1-exp(-x/t1)+A2(1-exp(-x/t2)常温（常温（20.720.7）40406060震荡时间震荡时间minmin土样吸附量土样吸附量mg/g

12、mg/g土样吸附量土样吸附量mg/gmg/g土样吸附量土样吸附量mg/gmg/g0 00 00 00 01 10.29430.29430.30160.30160.30290.30293 30.28930.28930.29590.29590.27940.27945 50.30490.30490.29180.29180.26550.265515150.31610.31610.29220.29220.25710.257130300.31350.31350.29630.29630.2570.25760600.31510.31510.2810.2810.25980.25981201200.31240.3

13、1240.27960.27960.29320.2932180180 -0.27530.27530.25850.2585无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布不同温度下吸附实验常温条件下：常温条件下：q=-1.06510-18+0.02842(1-exp(-t/6.15219)+0.28622(1-exp(-t/0.00187)40条件下：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：条件下：q=9.431110-16-0.06772(1-exp(-t/1.76574)+0.33254(1-

14、exp(-t/0.00086)ExpAssoc模型 y=y0+A1(1-exp(-x/t1)+A2(1-exp(-x/t2)拟合结果为拟合结果为R R2 2=0.99472 无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布不同温度下吸附实验常温条件下常温条件下0.3146mg/g62.93%4040条件下条件下0.2796 mg/g55.92%4040条件下条件下0.2648 mg/g52.96%吸附量吸附率温度越小温度越小吸附量吸附量越大越大无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布常温解吸实验ExpAssoc模型 y=y0+A1(1-exp(-x/t1)+A2(1-exp(-x/t2)振荡时间振荡时间h h

15、解吸量解吸量mg/gmg/g解吸量解吸量mg/gmg/g0 00 00 00.250.250.04480.04480.02860.02860.50.50.0560.0560.03480.03481 10.05350.05350.03850.03852 20.05850.05850.03980.03983 30.07840.07840.03730.03735 5 0.07680.07680.03730.03737 70.07840.07840.0510.05124240.06970.06970.05980.0598无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布常温解吸实验过过20目筛土样解吸方程：目筛土样

16、解吸方程：q=-0.00002+0.0313(1-exp(-t/1.72807)+0.04389(1-exp(-t/0.0902)过过100目筛土样解吸方程：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/t2)拟合结果为拟合结果为R R2 2=0.95396无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布常温解吸实验过过2020目筛土样目筛土样0.07517 mg/g24.28%过过100100目筛土样目筛土

17、样0.05996mg/g20.25%解吸量解吸率经过较大经过较大孔径筛的孔径筛的土样解吸土样解吸率大率大无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布（1）该类型粉土质砂对氨氮的吸附、解吸速率均）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为先增大，而后逐渐变得缓和，最后达到一个平衡的吸附附/解吸量。解吸量。（2）该土在）该土在10min左右时吸附量即已经达到平衡时的吸左右时吸附量即已经达到平衡时的吸附量。而解吸却在附量。而解吸却在5h左右才达到平衡解吸量，这充分说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；明了一旦氨氮的水溶

18、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。而解吸过程却进行的十分缓慢。4.论文结论论文结论无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布（3）土的粒度的大小对吸附）土的粒度的大小对吸附/解吸平衡时间的影响不大，解吸平衡时间的影响不大，而对吸附而对吸附/解吸率却有一定的影响。随粒度增加，吸附解吸解吸率却有一定的影响。随粒度增加，吸附解吸率增加。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）温度对吸附平衡量的影响较大，温度越低，吸附量越大大.无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布常温条件下：常温条件下：q=-1.06510-18+0.02842(1-exp(-t/6.1521

19、9)+0.28622(1-exp(-t/0.00187)40条件下：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：条件下：q=9.431110-16-0.06772(1-exp(-t/1.76574)+0.33254(1-exp(-t/0.00086)无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布经过一定的变形，动力学吸附的方程为：经过一定的变形，动力学吸附的方程为：常温条件下：常温条件下：ln（0.31464-q）=ln0.02842-t/6.1521940条件下：条件下：ln（0.32326-

20、q）=ln0.02543-t/84.5860860条件下：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。程。说明，实验用土的氨氮的吸附符合一级反应模型。无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布 经过一定的变形，动力学解吸的方程为：经过一定的变形，动力学解吸的方程为：过过20目筛土样：目筛土样：ln（0.0752-q）=ln0.0313-t/1.7281过过100目筛土样：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）实验用土的吸附/解吸动力学均符合解吸动力学均符合一级反应动力学模型。一级反应动力学模型。