非线性吸附模型解析污染物在高岭土中的扩散特性

本文主要探讨了"污染物在黏土中的非线性扩散特性"，发表于2010年12月的浙江大学学报(工学版)，由李振泽等人撰写。作者针对溶质运移测试过程中存在的运移参数提取困难和方法不统一的问题，提出了一个创新的解决方案。他们以溶质在土粒上的质量分数为基础，构建了一个非线性吸附模型，这个模型考虑了吸附过程中的非线性效应，这在实际应用中尤其重要，因为许多土壤环境中的污染物扩散并不遵循简单的线性关系。 文章的核心内容包括对非线性吸附条件下溶质运移的控制方程的推导，利用最小二乘法原理开发了一种运移参数反演程序。通过一维土柱静态扩散法，研究了Pb(Ⅱ)在高岭土柱中的扩散特性，结果显示非线性扩散理论相较于线性理论能更准确地解释实验数据。研究发现Pb(Ⅱ)在高岭土与水之间的吸附行为接近Freundlich模型，这为理解其在土壤中的行为提供了重要的理论依据。 具体来说，Pb(Ⅱ)的扩散系数在0.0868~0.1058cm²/d范围内变化，表现出随着溶质体积浓度减小而增大的非线性趋势。这一结果表明，土壤的扩散性能并非恒定不变，而是受到污染物浓度的影响。此外，土柱扩散法测得的Pb(Ⅱ)单层吸附容量为0.00177~0.00236cm³/g，相比于Batch法得到的吸附容量较低，这意味着高岭土对于Pb(Ⅱ)的吸附能力有限，而且土样的干密度增加可能会进一步降低这种能力。 该论文不仅提供了污染物在高岭土中的非线性扩散行为的新认识，也为污染物在土壤中的迁移预测和污染控制提供了有价值的数据支持和理论基础。这对于理解和管理土壤污染，特别是在工程实践中选择合适的污染物处理和土壤修复策略具有重要意义。