泥沙颗粒表面孔隙特征及其与重金属离子的界面作用研究

泥沙颗粒与污染物质相互作用关系以及吸附总量的研究，已经有较完整的研究理论与方法体系。但是泥沙颗粒微观形貌结构与污染物的界面作用与机理研究仍然较为薄弱。本项目的前期研究结果指出：泥沙颗粒表面孔隙在吸附过程中有着重要影响性。但是具体的关联性及界面作用机理并未深入探讨。因此，本项目拟从泥沙颗粒孔隙结构特征与重金属离子的界面作用继续深化研究工作，实验研究串联了重金属离子吸附实验与泥沙表面孔隙特征实验，旨在获得界面作用过程中泥沙表面孔隙结构的变化特征，分析总结泥沙孔隙的界面作用机理，完善水环境污染物迁移转化模型。通过本项目将说明界面作用过程中重金属离子与泥沙颗粒孔隙的尺度关联性，为研究泥沙颗粒与污染物质相互作用关系提供科学依据。

本项目从泥沙颗粒孔隙结构特征与重金属离子的界面作用开展研究工作，实验研究串联了重金属离子吸附实验与泥沙颗粒表面孔隙特征实验，获得界面作用过程中泥沙表面孔隙结构的变化特征，分析总结泥沙孔隙的界面作用机理，识别泥沙颗粒界面作用因素，推导与构建环境泥沙界面作用模型。研究结果揭示：(1) 水环境变化下，泥沙颗粒的界面作用由物理吸附逐渐转变为以化学吸附为主；(2) 细颗粒泥沙对铜离子的吸附作用强，泥沙颗粒对铜离子的吸附在前30min内吸附量迅速增加，约在60min后吸附逐渐达到平衡，初始吸附速率为0.354mg/(g•min)，吸附率随时间逐渐下降直至趋近于0；(3) 界面作用过程中泥沙颗粒的微观形貌（孔体积、孔比表面积和平均孔径）与宏观形貌（分形维数）随时间变化，与铜离子吸附率及颗粒内扩散速度有关。研究为深化泥沙颗粒与污染物质相互作用关系提供科学依据。