金属矿物对丁铵黑药在饱和多孔介质中迁移特性的影响

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2024.03.012

摘要/Abstract

摘要：

以丁铵黑药（ADD）为研究对象，基于饱和土柱迁移实验和数学模型，探究石英砂表面金属负载种类和负载量对ADD迁移规律的影响.结果表明，在石英砂表面负载针铁矿（w（Fe）为0.028%和0.042%），不会影响ADD的迁移.在介质上继续负载氧化铜，ADD与矿物表面的Cu²⁺反应生成Cu-ADD络合物，抑制了ADD的迁移.并且随着w（Cu）从0.001 8%增加到0.005 5%，ADD的回收率从44.32%下降至8.85%.在w（Cu）为0.001 8%时，随着ADD质量浓度从20 mg/L增加到60 mg/L，其回收率提高至63.64%.

关键词: 丁铵黑药, 针铁矿, 氧化铜, 迁移, 数学模型

Abstract:

Taking ammonium dibutyl dithiophosphate（ADD） as the research object， based on the saturated soil column migration experiment and mathematical model， the effects of the type and amount of metal loading on the surface of quartz sand on the migration law of ADD were explored. The results show that the migration of ADD is not affected by the loading of goethite on the surface of quartz sand （iron content 0.028% and 0.042%）. However， when CuO was coated on sand surface subsequently， ADD reacted with Cu²⁺ on the surface of the minerals， forming Cu?ADD complex， which restrained the transport of ADD. With the increase of copper content from 0.001 8% to 0.005 5%， the recovery rate of ADD decreased from 44.32% to 8.85%. When the copper content is 0.001 8%， the recovery rate increases to 63.64% as the mass concentration of ADD increases from 20 mg/L to 60 mg/L.

Key words: ammonium dibutyl dithiophosphate, goethite, copper oxide, transport, mathematic model

中图分类号:

X 53

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图/表 6

表1 丁铵黑药土柱迁移实验

Table 1 Soil column transport experiment of ammonium dibutyl dithiophosphate

名称	介质种类	w(Fe)/%	w(Cu)/%	ADD质量浓度
名称	介质种类	w(Fe)/%	w(Cu)/%	mg·L^–1
CK	石英砂	—	—	60
F1H	覆铁砂Ⅰ	0.042	<0.000 1	60
F1L	覆铁砂Ⅰ	0.042	<0.000 1	20
F2L	覆铁砂Ⅱ	0.028	<0.000 1	20
C1H	覆铁铜砂Ⅰ	0.039	0.001 8	60
C1L	覆铁铜砂Ⅰ	0.039	0.001 8	20
C2L	覆铁铜砂Ⅱ	0.040	0.005 5	20

图1 丁铵黑药（60 mg/L）在CK，F1H，C1H中迁移的穿透曲线

Fig.1 Breakthrough curves of ammonium dibutyl dithiophosphate （60 mg/L） transport in CK， F1H and C1H

表2 丁铵黑药迁移穿透曲线的峰值和回收率

Table 2 The peak value and recovery rate for breakthrough curves of ammonium dibutyl dithiophosphate transport

参数	CK	F1H	C1H	F2L	C1L	F1L	C2L
ρ/ρ₀峰值	0.99	0.96	0.76	0.99	0.64	1.03	0.20
回收率/%	99.65	95.61	63.64	97.82	44.32	104.07	8.85

表3 丁铵黑药迁移穿透曲线模型拟合结果

Table 3 The model fitting results for breakthrough curves of ammonium dibutyl dithiophosphate transport

模型	参数	CK	F1H	C1H	F2L	C1L	F1L	C2L
ES	K_d/(cm³·g^-1)	0.062	0.079	—	0.088	—	0.066	—
	R²	0.978	0.964	—	0.960	—	0.968	—
	RMSE	0.029	0.041	—	0.039	—	0.032	—
	AIC	-240.80	-222.20	—	-226.10	—	-239.90	—
TS	f	0.420	0.013	0.004	0.018	0.003	0.025	0.013
	K_d/(cm³·g^-1)	0.140	6.024	77.165	4.787	161.120	2.642	19.011
	ω	1.86×10^-3	5.14×10^-5	2.07×10^-5	4.60×10^-5	1.71×10^-5	3.44×10^-5	5.26×10^-4
	R²	0.977	0.964	0.812	0.960	0.710	0.968	0.290
	RMSE	0.029	0.033	0.075	0.035	0.093	0.031	0.145
	AIC	-238.10	-234.50	-176.70	-230.10	-160.90	-237.80	-130.40
TK	k_a²/min^-1	—	—	0.020	—	0.034	—	0.129
	$S m a x 1$ /(μg·g^-1)	—	—	0.321	—	0.528	—	0.279
	k_a¹/min^-1	—	—	0.167	—	0.192	—	0.657
	k_d¹/min^-1	—	—	0.009	—	0.012	—	0.014
	R²	—	—	0.966	—	0.901	—	0.547
	RMSE	—	—	0.032	—	0.055	—	0.125
	AIC	—	—	-232.90	—	-196.30	—	-138.70

表3 丁铵黑药迁移穿透曲线模型拟合结果

Table 3 The model fitting results for breakthrough curves of ammonium dibutyl dithiophosphate transport

模型	参数	CK	F1H	C1H	F2L	C1L	F1L	C2L
ES	K_d/(cm³·g^-1)	0.062	0.079	—	0.088	—	0.066	—
	R²	0.978	0.964	—	0.960	—	0.968	—
	RMSE	0.029	0.041	—	0.039	—	0.032	—
	AIC	-240.80	-222.20	—	-226.10	—	-239.90	—
TS	f	0.420	0.013	0.004	0.018	0.003	0.025	0.013
	K_d/(cm³·g^-1)	0.140	6.024	77.165	4.787	161.120	2.642	19.011
	ω	1.86×10^-3	5.14×10^-5	2.07×10^-5	4.60×10^-5	1.71×10^-5	3.44×10^-5	5.26×10^-4
	R²	0.977	0.964	0.812	0.960	0.710	0.968	0.290
	RMSE	0.029	0.033	0.075	0.035	0.093	0.031	0.145
	AIC	-238.10	-234.50	-176.70	-230.10	-160.90	-237.80	-130.40
TK	k_a²/min^-1	—	—	0.020	—	0.034	—	0.129
	$S m a x 1$ /(μg·g^-1)	—	—	0.321	—	0.528	—	0.279
	k_a¹/min^-1	—	—	0.167	—	0.192	—	0.657
	k_d¹/min^-1	—	—	0.009	—	0.012	—	0.014
	R²	—	—	0.966	—	0.901	—	0.547
	RMSE	—	—	0.032	—	0.055	—	0.125
	AIC	—	—	-232.90	—	-196.30	—	-138.70

图2 不同初始浓度的丁铵黑药在F1H，F1L，C1H，C1L中的穿透曲线

Fig.2 Breakthrough curves of ammonium dibutyl dithiophosphate with various initial concentrations in F1H，F1L and C1H，C1L

图3 丁铵黑药（20 mg/L）在不同金属负载量的石英砂中的穿透曲线

Fig.3 Breakthrough curves of ammonium dibutyl dithiophosphate （20 mg/L） in quartz sand with different metal loadings

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