利用紫外可见差分光谱法研究金属离子之间对溶解性有机物的竞争络合

利用紫外可见差分光谱法研究金属离子之间对溶解性有机物的竞争络合

论文摘要

各类地表水和地下水中存在着大量的天然有机物,在水化学过程中,天然有机物一方面控制着微生物的新陈代谢,易产生色度、臭味等水质问题;另一方面为无机污染物(如重金属等)的迁移转化提供了载体,提高了土壤或者水体的络合能力和离子交换能力,是污染物进入水源的主要介质。研究自然环境中天然有机物与金属离子之间的竞争络合是认识天然水化学过程的关键,对研究饮用水水质和自然环境的水化学过程具有十分重要的意义。本研究使用了紫外可见差分光谱法和NICA-Donnan模型定量研究了不同金属离子与NOM的络合量,使用PIKAIA软件计算了不同金属离子与NOM络合的贡献度。本论文研究在不同pH、背景离子浓度、竞争离子浓度、离子强度,投加顺序等条件下对几种金属之间与SRHA的竞争络合反应影响(Fe3+和Al3+对SRHA的络合竞争、硬度阳离子和Eu2+对SRHA的竞争络合、硬度阳离子和Fe3+对SRHA的竞争络合、硬度阳离子Ca2+和Mg2+对SRHA的竞争络合),深入探究了天然有机物与不同金属离子的络合能力。主要成果如下:(1)通过使用紫外可见差分光谱表征方法和使用NICA-Donnan建立的光谱参数(35)lnA400值和(35)Slope350-400值能够定量表征金属离子和天然有机物的络合数量,使用的PIKAIA软件可以表征出不同金属离子与天然有机物络合的贡献量。在此基础上深入揭示了金属离子对天然有机物的竞争络合。(2)在弱酸性(pH=6)和中性条件下,Fe3+的存在对Al3+与SRHA的结合起到了强烈的抑制,而在酸性条件(pH=5)下,Al3+能够与NOM更多的络合,减少了Fe3+与SRHA的结合,且混凝剂投加顺序的不同也会影响与NOM的络合;在酸性(pH=5)和中性条件下,硬度阳离子的存在能够与SRHA较好地络合,阻止Eu2+参与与SRHA的络合反应,尤其是Mg2+;在中性条件下,硬度阳离子的存在能够阻碍Fe3+与SRHA的络合反应(尤其是Mg2+),且随着硬度阳离子浓度的增大使得竞争力变大;在碱性环境(pH=9)中,Mg2+相比Ca2+而言,能够更好地与SRHA进行络合,与此同时,随着离子强度的增大,会减少硬度阳离子与SRHA的络合。(3)本论文为研究自然环境中天然有机物的络合及水化学过程提供了思路,同时为饮用水处理工艺提出了新的方法。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 天然有机物概述
  •     1.1.1 天然有机物的来源
  •     1.1.2 天然有机物的化学组成
  •     1.1.3 天然有机物的作用与危害
  •   1.2 几种常见金属离子概述
  •     1.2.1 硬度离子
  •     1.2.2 混凝离子
  •     1.2.3 Eu离子
  •   1.3 天然有机物的表征方法
  •     1.3.1 总有机碳含量
  •     1.3.2 有机物分级法
  •     1.3.3 荧光测定
  •     1.3.4 膜分级法
  •     1.3.5 紫外可见差分光谱法
  •   1.4 研究进展概述
  •   1.5 研究目的、内容及创新性
  •     1.5.1 研究目的及意义
  •     1.5.2 研究内容及创新性
  • 第二章 实验材料及方法
  •   2.1 仪器与试剂
  •     2.1.1 仪器与设备
  •     2.1.2 试剂
  •   2.2 溶液配制与样品准备
  •     2.2.1 溶液配制
  •     2.2.2 样品准备
  •   2.3 试验方法
  •     2.3.1 紫外可见光谱滴定法
  •     2.3.2 混凝实验方法
  •   2.4 数据处理方法
  • 第三章 混凝离子Fe和Al对SRHA的络合竞争
  •   3.1 金属离子之间对SRHA滴定光谱的影响
  •     3.1.1 铁离子对SRHA铝滴定光谱的影响
  •     3.1.2 铝离子对SRHA铁滴定光谱的影响
  • 3+和Fe3+在差分光谱中的贡献解析'>  3.2 Al3+和Fe3+在差分光谱中的贡献解析
  • 3+和Al3+对SRHA的络合影响作用'>  3.3 定量混凝离子Fe3+和Al3+对SRHA的络合影响作用
  • 3+和Fe3+之间对SRHA的络合竞争'>  3.4 利用NICA-Donnan模型分析Al3+和Fe3+之间对SRHA的络合竞争
  •   3.5 混凝实验
  •   3.6 本章小结
  • 第四章 硬度离子对Eu与 SRHA之间的络合竞争
  •   4.1 硬度离子对SRHA铕滴定光谱的影响
  • 2+和硬度阳离子在差分光谱中的贡献解析'>  4.2 Eu2+和硬度阳离子在差分光谱中的贡献解析
  • 2+或Mg2+对Eu2+-SRHA的影响作用'>  4.3 定量硬度阳离子Ca2+或Mg2+对Eu2+-SRHA的影响作用
  •   4.4 本章小结
  • 第五章 硬度离子对Fe与SRHA之间的络合竞争
  •   5.1 硬度离子对SRHA铁滴定光谱的影响
  • 3+和硬度阳离子在差分光谱中的贡献解析'>  5.2 Fe3+和硬度阳离子在差分光谱中的贡献解析
  • 2+或Mg2+对Fe3+-SRHA的影响作用'>  5.3 定量硬度阳离子Ca2+或Mg2+对Fe3+-SRHA的影响作用
  •   5.4 本章小结
  • 第六章 硬度离子Ca和Mg对SRHA的络合竞争
  •   6.1 硬度阳离子之间对SRHA滴定光谱的影响
  • 2+对SRHA钙离子滴定的差分光谱影响'>    6.1.1 Mg2+对SRHA钙离子滴定的差分光谱影响
  • 2+对SRHA镁离子滴定差分光谱影响'>    6.1.2 Ca2+对SRHA镁离子滴定差分光谱影响
  • 2+和Mg2+在差分光谱中的贡献解析'>  6.2 硬度阳离子Ca2+和Mg2+在差分光谱中的贡献解析
  • 2+和Mg2+对SRHA的影响作用'>  6.3 定量硬度阳离子Ca2+和Mg2+对SRHA的影响作用
  • 2+和Mg2+对SRHA竞争络合的影响'>  6.4 不同离子强度下Ca2+和Mg2+对SRHA竞争络合的影响
  • 2+和Mg2+与SRHA络合的差分光谱影响'>    6.4.1 不同离子强度下对Ca2+和Mg2+与SRHA络合的差分光谱影响
  • 2+和Mg2+对SRHA的影响作用'>    6.4.2 定量离子强度对Ca2+和Mg2+对SRHA的影响作用
  •   6.5 本章小结
  • 第七章 总结
  •   7.1 主要结论
  •   7.2 研究展望
  • 参考文献
  • 攻读学位期间取得的研究成果
  • 致谢
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 谢亚萍

    导师: 程继夏

    关键词: 紫外光谱滴定,络合,溶解性有机物,硬度离子,混凝剂离子,铕离子

    来源: 长安大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 地球物理学,环境科学与资源利用

    单位: 长安大学

    基金: 国家自然科学基金

    分类号: X52;P342

    总页数: 75

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