黃土對(duì)典型重金屬離子吸附解吸特性及機(jī)理研究.pdf

1、近年來(lái)工業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí)也給環(huán)境帶來(lái)了許多負(fù)面的影響，各種重金屬污染事件保持高發(fā)態(tài)勢(shì)，引起了社會(huì)各界的高度重視。本文以土體與地下水重金屬污染評(píng)價(jià)與防治為背景，系統(tǒng)地分析了多種因素影響下(土水比、反應(yīng)時(shí)間、溶質(zhì)濃度、溫度、pH、競(jìng)爭(zhēng)離子)黃土對(duì)環(huán)境中存在的典型重金屬離子的吸附特性及機(jī)理；已基本建立了黃土對(duì)重金屬離子單一吸附及競(jìng)爭(zhēng)吸附的研究框架；探討了解吸助劑NTA、EDTA對(duì)重金屬?gòu)狞S土中解吸的機(jī)理，得到了一系列有意義的結(jié)論。
　　

2、 1)探討了土水比、反應(yīng)時(shí)間、溫度、溶質(zhì)濃度等不同條件下黃土對(duì)重金屬離子的吸附特性及機(jī)理。增加土水比會(huì)增加重金屬的吸附效率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)合等溫模型分析可知重金屬Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)吸附性能最優(yōu)；重金屬在黃土上的吸附隨時(shí)間變化表現(xiàn)兩階段吸附模式，第一階段重金屬吸附量快速增長(zhǎng)，第二階段是吸附量緩慢增長(zhǎng)直至平衡階段，吸附特性都非常符合偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型；吸附前后的黃土X光衍射光譜和傅里葉紅外光譜分析表明黃土中的礦物成分和有機(jī)質(zhì)對(duì)重

3、金屬的吸附起了重要作用。
　　 2)對(duì)重金屬吸附至關(guān)重要的溶液酸堿環(huán)境進(jìn)行了探討，隨著pH的升高，黃土對(duì)重金屬的吸附量也越來(lái)越多。黃土對(duì)Cu(Ⅲ)、Zn(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)四種重金屬的專性吸附能力較強(qiáng)，在pH<6時(shí)已經(jīng)基本完全吸附，Cd(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)在強(qiáng)堿性條件下生成部分沉淀才能從溶液中完全去除。
　　 3)二元系統(tǒng)中重金屬離子相互競(jìng)爭(zhēng)、相互對(duì)抗導(dǎo)致吸附等溫曲線極不規(guī)則，黃土對(duì)重金屬離子表現(xiàn)出明

4、顯的選擇吸附特性，對(duì)Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)的吸附最優(yōu)，其次Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)，而Ni(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)吸附最弱，重金屬在黃土上吸附的選擇順序?yàn)椋篊r(Ⅲ)>Pb(Ⅱ)>Cu(Ⅱ)>Zn(Ⅱ)>Cd(Ⅱ)>Ni(Ⅱ)>Mn(Ⅱ)。這種選擇順序主要與重金屬本身的特性和黃土上的礦物組成及有機(jī)質(zhì)含量相關(guān)，黃土上的各種礦物成分(如石英、云母、蛭石、鐵礦石等)對(duì)重金屬吸附發(fā)揮了重要作用；由于黃土天然pH為堿性，在此條件下重金屬易水解

5、，因此重金屬選擇吸附順序與重金屬自身的水解常數(shù)、水合離子半徑也相關(guān)。
　　 4)離子濃度越大，重金屬離子之間的競(jìng)爭(zhēng)吸附效應(yīng)越顯著；在酸性環(huán)境中重金屬離子之間相互競(jìng)爭(zhēng)、相互抑制的情況比較明顯，在堿性環(huán)境中，隨pH的增大，離子之間相互競(jìng)爭(zhēng)作用減弱。與單一重金屬離子吸附的pH效應(yīng)相比，在競(jìng)爭(zhēng)吸附時(shí)，Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)的pH吸附鋒面不同程度右移，zn(Ⅱ)在單系統(tǒng)中無(wú)吸附鋒面現(xiàn)象，而在競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)明顯的pH吸附鋒面；Cr(Ⅲ)的

6、競(jìng)爭(zhēng)能力最強(qiáng)，pH鋒面沒(méi)有明顯變化，Cd(Ⅲ)的競(jìng)爭(zhēng)能力最弱，主要與黃土上的非專性吸附位結(jié)合，導(dǎo)致吸附極不穩(wěn)定。
　　 5)NTA、EDTA可使黃土上負(fù)載的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)釋放到溶液中，然而NTA和EDTA對(duì)Cr(Ⅲ)的解吸沒(méi)有任何促進(jìn)作用，反而促進(jìn)其再次吸附在黃土上。EDTA與金屬形成的絡(luò)合物通常比NTA形成的金屬絡(luò)合物要穩(wěn)定，EDTA對(duì)重金屬的解吸效果普遍優(yōu)于NTA對(duì)重金屬的解吸效果。配體與二價(jià)