植酸和無機(jī)磷在(氫)氧化鋁表面的吸附—解吸特性與機(jī)制.pdf

1、磷是植物生長的必要營養(yǎng)元素，也是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化和面源污染的主要因素之一。有機(jī)磷是環(huán)境中重要的磷庫，在鋁氧化物界面的反應(yīng)特性影響和決定其環(huán)境行為與過程。本實驗以無定形氫氧化鋁、勃姆石和α-Al2O3三種鋁氧化物為研究對象，對其吸附-解吸植酸和無機(jī)磷的熱力學(xué)和動力學(xué)特性進(jìn)行了研究，并通過Zeta電位、吸附邊的測定以及紅外手段對磷在鋁氧化物表面的界面反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行了初步探討，取得的主要結(jié)果有:
　　 1.無定形氫氧化鋁、勃姆石和α-A

2、l2O3的合成和表征。X-射線衍射(XRD)圖譜分析表明無定形氫氧化鋁為弱晶態(tài)，勃姆石和α-Al2O3有明顯特征衍射峰，均為純相（氫）氧化鋁。三者的比表面積分別為73.03、114.60和9.33 m2/g，PZC分別為9.3、9.1和8.9。
　　 2.三種鋁氧化物對植酸和無機(jī)磷的吸附行為類似。吸附等溫線均可用Langmuir方程進(jìn)行擬合，以單位質(zhì)量最大吸附量計，對植酸的最大吸附量為無定形氫氧化鋁(1175.62μmol/g)

3、＞勃姆石(82.93μmol/g)＞α-Al2O3(10.62μmol/g);對無機(jī)磷的最大吸附量為無定形氫氧化鋁(705.31μmol/g)＞勃姆石(165.61μmol/g)＞α-Al2O3(26.78μmol/g)。可見三種鋁氧化物對植酸和無機(jī)磷的吸附量隨結(jié)晶度的增大而減小。吸附動力學(xué)表明無定形氫氧化鋁對植酸和無機(jī)磷的初始吸附速率遠(yuǎn)大于勃姆石和α-Al2O3:對植酸的初始吸附表觀速率常數(shù)Kobs大小為無定形氫氧化鋁(0.7618

4、min-1)＞α-Al2O3(0.0833 min-1)＞勃姆石(0.0124 min-1);對無機(jī)磷的初始吸附表觀速率常數(shù)Kobs大小為無定形氫氧化鋁(0.7781 min-1)＞α-Al2O3(0.0111 min-1)＞勃姆石(0.0018 min-1)。
　　 3.KCl和H2O對鋁氧化物吸附IHP和Pi的首次解吸曲線以及三次總解吸曲線均可用指數(shù)方程Cd=a·eb·Q擬合，而檸檬酸的解吸曲線用直線方程來擬合。三種解吸劑的

5、首次解吸量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第二次和第三次，且檸檬酸的解吸量遠(yuǎn)大于KCl和H2O的解吸量。受離子強(qiáng)度的影響，H2O的解吸量略大于KCl。解吸動力學(xué)實驗表明檸檬酸的解吸率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于KCl和H2O，且需要更長時間達(dá)到最大解吸率。
　　 4.三種鋁氧化物對植酸和無機(jī)磷的吸附量都隨pH的增大而減小。pH4～7時，磷吸附量隨離子強(qiáng)度的增大而減小;而當(dāng)pH＞7時，吸附量隨離子強(qiáng)度的增大而增大。
　　 5.植酸和無機(jī)磷的加入都降低了鋁氧化物表面

6、的Zeta電位，且植酸的降低作用更明顯，使礦物表面電位由正值變?yōu)樨?fù)值。P初始濃度越大，電位降低得越多。P濃度較高時，電位隨著反應(yīng)進(jìn)行先快速降低后緩慢上升;P濃度較低時，電位隨吸附先快速降低，后顯著升高，且濃度越低，上升得越明顯。低pH時，礦物表面吸附的植酸可能更容易轉(zhuǎn)化為表面沉淀。
　　 6.植酸溶液的紅外光譜隨pH的降低不斷出現(xiàn)新峰，證明了溶液pH的變化會引起磷酸基團(tuán)的質(zhì)子化/非質(zhì)子化，進(jìn)而造成配位體對稱性的改變。植酸吸附在鋁