砷酸根對(duì)Cd（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）在可變電荷土壤表面吸附的影響.pdf

1、在我國(guó)南方熱帶、亞熱帶地區(qū)分布有大量的可變電荷土壤，可變電荷土壤的一個(gè)重要特點(diǎn)是既可以吸附陽離子也可以吸附陰離子，而且對(duì)某些離子具有一定程度的專性吸附。離子的專性吸附又對(duì)可變電荷土壤的表面電荷性質(zhì)和動(dòng)電性質(zhì)產(chǎn)生重要影響。因此本文擬從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩個(gè)方面研究陰離子砷酸根對(duì)重金屬陽離子Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)吸附的影響，重在探討其影響機(jī)理。本文的研究結(jié)果對(duì)可變電荷土壤中重金屬復(fù)合污染的控制具有一定的指導(dǎo)意義。所得主要結(jié)果如下： 1.

2、從吸附熱力學(xué)上研究砷酸根(Ⅴ)對(duì)Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)吸附解吸的影響認(rèn)為： (1)在所研究的供試土壤上(昆明磚紅壤、徐聞磚紅壤和江西進(jìn)賢紅壤)，As(Ⅴ)的存在與否Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附量解吸量均隨其平衡濃度的增加而增加，并且可以用Langmuir方程和Freundlich方程較好的擬合(r<'2>>0.918)； (2)在所研究的pH3.5～6.0的范圍內(nèi)，不論是加砷體系還是對(duì)照體系，Cd(Ⅱ)的吸附量和解吸量均

3、隨pH值的增加而增加，雖然Zn(Ⅱ)的吸附量隨pH值的增加而增加，解吸量卻隨pH值的增加先增加后減小，分析其原因主要是二者的水解能力不同所致； (3)As(v)的存在促使了Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附，并且Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附量和解吸量均隨As(Ⅴ)濃度的增加而增加；當(dāng)砷酸根的加入量較高時(shí)，雖然有形成砷酸鎘沉淀和砷酸鋅沉淀的可能性，但與靜電作用機(jī)制相比，形成表面沉淀的貢獻(xiàn)率比較小，不是砷酸根促進(jìn)Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)吸附

4、的主要機(jī)制。假定有砷酸鎘沉淀和砷酸鋅沉淀形成，當(dāng)用1.0mol/L的KN03解吸Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)時(shí)，由于離子強(qiáng)度增加和活度系數(shù)的減小，會(huì)導(dǎo)致砷酸鎘和砷酸鋅的溶解度增加，但Cd(Ⅱ)和Zn(II)表觀解吸量的增加量與總的解吸量數(shù)值相比，可以忽略不計(jì)： (4)由不同濃度砷酸根對(duì)Cd(Ⅱ)和Zn((Ⅱ)吸附解吸的影響得知，靜電吸附的貢獻(xiàn)均大于50％； (5)就研究Cd(Ⅱ)的兩種可變電荷土壤而言，As(Ⅴ)對(duì)Cd(Ⅱ)在

5、昆明磚紅壤上吸附的影響明顯大于徐聞磚紅壤，就研究Zn(Ⅱ)的三種可變電荷土壤而言，As(Ⅴ)對(duì)Zn(II)吸附影響大小順序?yàn)椋豪ッ鞔u紅壤>徐聞磚紅壤>江西進(jìn)賢紅壤，這不僅與供試土壤中鐵鋁氧化物的含量相一致，同時(shí)也與不同pH下As(Ⅴ)對(duì)供試土壤動(dòng)電電位影響的大小順序相一致： (6)因此，可以認(rèn)為砷酸根專性吸附導(dǎo)致表面負(fù)電荷增加是其促進(jìn)供試土壤吸附Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的主要原因，雖然在本文的某些條件下也可能形成砷酸鎘沉淀和砷酸鋅

6、沉淀，但從Cd(Ⅱ)和Zn((Ⅱ)的解吸結(jié)果看，沉淀機(jī)制是次要的。 2.從吸附動(dòng)力學(xué)方面研究溫度和砷酸根對(duì)Cd(Ⅱ)吸附和解吸的影響認(rèn)為： (1)Cd(Ⅱ)在昆明磚紅壤表面的吸附反應(yīng)最初的幾分鐘很快，后逐漸變慢，30min后幾乎達(dá)到準(zhǔn)平衡；溫度對(duì)其吸附有較大影響，隨著溫度的升高，Cd(Ⅱ)的吸附量和吸附反應(yīng)速率均增大：比較加砷體系和對(duì)照體系，前者較后者Cd(Ⅱ)的吸附量和吸附反應(yīng)速率大，并且As(Ⅴ)的濃度越大，Cd(Ⅱ

7、)的吸附量和吸附速率越大； (2)由兩種污染土壤上Cd(Ⅱ)的釋放，認(rèn)為不論是單一污染土壤還是復(fù)合污染土壤Cd(Ⅱ)的釋放率隨溫度的變化比較小，但釋放率(Cd(Ⅱ)的釋放量與污染土壤中所含Cd(Ⅱ)的量的比值)在初始時(shí)己達(dá)到40％以上，到準(zhǔn)平衡時(shí)釋放率竟達(dá)到了80％以上。復(fù)合污染土壤上Cd(Ⅱ)的釋放率明顯大于單一污染土壤。 綜上所述，熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩個(gè)方面的研究都認(rèn)為陰離子砷酸根之所以促使重金屬陽離子Cd(Ⅱ)和Zn(