【摘要】：隨著科研技術的不斷發(fā)展,PAM在土壤保持、節(jié)水灌溉、環(huán)境保護等領域應用廣泛。目前,PAM的應用領域研究多集中在關注宏觀、面尺度上提高土壤抗蝕能力和增加土壤對水分的入滲、保蓄能力的研究,而PAM與土壤顆粒的吸附機理的研究鮮有報道。對于生產(chǎn)實踐過程中PAM與土壤顆粒的吸附過程是研究的重點內(nèi)容,但是PAM與土壤顆粒的吸附影響因素有很多,例如,不同質(zhì)地的土壤顆粒、PAM和土壤自身物理化學性質(zhì)及反應所處的環(huán)境條件等因素,對于這些因素的影響以及吸附發(fā)生的機理內(nèi)因沒有一個廣泛的定論。針對以上問題,本試驗基于內(nèi)蒙古地區(qū)不同質(zhì)地的土壤特點(主要為土壤質(zhì)地的粒徑組成),以已往實驗為基礎,選取砂土、壤砂土、粉粘壤土三種質(zhì)地的土壤樣品為試驗供土,結(jié)合室內(nèi)定量分析實驗,研究PAM在三種質(zhì)地土壤中的吸附反應條件和吸附機理,確定三種質(zhì)地土壤在最佳液固質(zhì)量比,吸附平衡時間條件下的飽和吸附容量,繼而得出不同質(zhì)地土壤的吸附等溫線。并基于SigmaPlot12.0擬合分析各質(zhì)地土壤對PAM吸附機理,尋找符合各質(zhì)地土壤等溫吸附PAM的理論模型,為PAM在不同質(zhì)地土壤上的吸附研究和有關領域中的合理利用提供理論依據(jù)和技術支持。通過探究不同質(zhì)地土壤,以吸附動力學、吸附熱力學等科學研究方法確定PAM在不同質(zhì)地土壤上的吸附規(guī)律,了解PAM在土壤上的吸附行為和吸附機理,初步得出下列相關結(jié)論： 1.PAM在不同質(zhì)地的土壤中,隨著液固質(zhì)量比,吸附平衡時間的增加,土壤顆粒隨機接觸PAM分子吸附的反應數(shù)量提升,致使吸附容量與這兩個因素在一定范圍內(nèi)呈正比例,使吸附容量快速增加,但當土壤吸附容量達到吸附平衡時,土壤對PAM的吸附容量趨于穩(wěn)定。實驗得出,25℃溫度下PAM在砂土、壤砂土及粉粘壤土中的最佳液固質(zhì)量比分別是15：1、20：1和20：1,吸附平衡時間分別是8h、10h和12h；當實驗環(huán)境溫度為35℃時,PAM在砂土、壤砂土及粉粘壤土中的最佳液固比分別是20：1、25：1和25：1,吸附平衡時間分別是10h、12h和12h。 2.25℃溫度下,PAM在砂土、壤砂土及粉粘壤土最佳液固質(zhì)量比下達到吸附平衡時間的飽和吸附容量分別是1.400mg/g、5.181mg/g和6.833mg/g；35℃溫度下,PAM在砂土、壤砂土及粉粘壤土最佳液固質(zhì)量比下達到平衡時間的飽和吸附容量分別是1.256mg/g、2.144mg/g和1.478mg/g。即25℃溫度下,PAM在這三種不同質(zhì)地土壤中的飽和吸附容量表現(xiàn)為粉粘壤土＞壤砂土砂土；35℃溫度下,PAM在這三種不同質(zhì)地土壤中的飽和吸附容量表現(xiàn)出相對于正常的溫度下飽和吸附容量大幅減小。 3.通過調(diào)節(jié)相關系數(shù)對比發(fā)現(xiàn),Langmuir模型對于PAM在三種質(zhì)地土壤上的吸附平衡等溫線更有代表性和效果性,其調(diào)節(jié)相關系數(shù)都在0.91以上。三種質(zhì)地土壤對PAM吸附的相對吸附容量變化區(qū)間為1.613和10.167之間。因此,選用Langmuir方程模型擬合PAM在土壤上的吸附作深入研究。 4.吸附動力學中雙室一級動力學模型表現(xiàn)的吸附轉(zhuǎn)折點前后的快吸附速率和慢吸附速率對于三種質(zhì)地土壤吸附PAM的作用效果。吸附反應的前9個小時,砂土、壤砂土和粉粘壤土對于不同濃度PAM的吸附主要為快吸附速率影響吸附動力。砂土、壤砂土和粉粘壤土在吸附反應的前9個小時內(nèi),快吸附速率占土壤相對吸附總量百分比的60%以上。吸附反應的后7個小時,砂土、壤砂土和粉粘壤土對于不同濃度PAM的吸附主要為慢吸附速率影響吸附動力。砂土、壤砂土和粉粘壤土在吸附反應的后7個小時內(nèi),慢吸附速率占土壤相對吸附總量百分比的72%-95%之間。分析得出,快吸附速率和慢吸附速率在三種質(zhì)地土壤上的吸附轉(zhuǎn)折點前后時間段內(nèi)分別成為吸附動力不同的主要成因。 5.將三種質(zhì)地土壤作為吸附劑,測試不同溫度條件下PAM的吸附行為特性。通過實驗計算得出,吸附焓變△H為負值,說明三種質(zhì)地土壤對PAM的吸附反應是一個放熱過程,這與之前的假設相一致；由于三種質(zhì)地土壤的對PAM吸附反應過程中,計算得出的吉布斯自由能改變量△G為負值,說明三種質(zhì)地土壤對PAM的吸附反應是自發(fā)進行的,不需要酶促作用進行反應；當吸附環(huán)境溫度從華氏溫度298度升高到華氏溫度308度,吸附吉布斯自由能的絕對值逐漸降低,阻礙著三種質(zhì)地土壤對PAM的吸附反應,從而發(fā)生三種質(zhì)地土壤對PAM的解吸反應,降低三種質(zhì)地土壤對PAM吸附的相對吸附容量。吸附熵變AS為負值,說明三種質(zhì)地土壤對PAM的作用反應情況,25℃溫度下發(fā)生吸附反應,35℃溫度下吸附熵絕對值變小,故發(fā)生的解吸反應。研究作用力與能量的關系可知三種質(zhì)地土壤對PAM的吸附作用力主要是化學鍵力,而有可能同時存在著范德華力、偶極距力及氫鍵力等。
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圖3 HELOS-OASIS激光粒度分析儀Figure 3 HELOS-OASIS of laser particle size analyzer驗數(shù)據(jù)分析驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010和SigmaPlot 12.0數(shù)據(jù)分析軟件進行作圖
【學位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：S156.2

【參考文獻】

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1 關淑霞;范洪富;吳松;宋春紅;;聚丙烯酰胺質(zhì)量濃度的測定——濁度法[J];大慶石油學院學報;2007年02期

2 趙振國;Langmuir方程在稀溶液吸附中的應用[J];大學化學;1999年05期

3 劉東;任樹梅;楊培嶺;;聚丙烯酰胺(PAM)對土壤水分蓄滲能力的影響[J];灌溉排水學報;2006年04期

4 劉海濱;聚丙烯酰胺的性質(zhì)及應用[J];國外油田工程;2001年09期

5 李金雄;潘涌璋;;膨潤土對水中聚丙烯酰胺的吸附行為研究[J];工業(yè)用水與廢水;2010年06期

6 匡麗;王寶輝;張學佳;阮琴;紀巍;閆雪;;聚丙烯酰胺在土壤上的吸附研究[J];環(huán)境污染與防治;2008年01期

7 王樹芹;羅松濤;李國忠;趙秀蘭;;陰離子型聚丙烯酰胺相對分子質(zhì)量和水解度對污泥脫水性能影響的研究[J];環(huán)境科學學報;2011年08期

8 王寶輝;張學佳;紀巍;阮琴;匡麗;;聚丙烯酰胺在黑土上的吸附解吸特性研究[J];化學工程;2009年07期

9 沈麗萍;應用聚丙烯酰胺改善砂土保水性的試驗研究[J];吉林水利;2005年03期

10 李沖;呂志剛;陳洪齡;沈斌;常健;;陰離子型聚丙烯酰胺在廢棄樁基泥漿處理中的應用[J];環(huán)境科技;2012年01期

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