不同類型礦物和土壤對(duì)砷的吸附——解吸研究.pdf

1、吸附和解吸是影響土壤中砷化合物遷移、轉(zhuǎn)化的重要過程，土壤中的砷酸根可與粘土礦物通過靜電吸附或?qū)Ｐ晕叫纬赏鈱踊騼?nèi)層配合物，這一作用受多種因素影響，如礦物類型、pH和溫度等。本研究選取蒙脫石、高嶺石、針鐵礦、水鋁礦等幾種土壤中典型礦物作為吸附劑，研究其對(duì)砷的吸附-解吸機(jī)理，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征；同時(shí)探討pH值、離子強(qiáng)度、共存離子及吸附時(shí)間等因素對(duì)砷吸附的影響。在此基礎(chǔ)上，采集黑土、潮褐土、紫色土、黃壤和紅壤等七種類型土壤進(jìn)行砷的吸附-解吸，以明

2、確不同類型土壤吸附砷的規(guī)律。研究的主要結(jié)果如下：
　　 1.六種礦物中，高嶺石和蒙脫石對(duì)砷的吸附量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于人工合成的鐵、鋁礦物。隨初始砷濃度的升高，水鐵礦對(duì)砷的吸附量始終呈上升趨勢(shì)，而針鐵礦、水鋁礦和赤鐵礦的吸附量在較低初始砷濃度內(nèi)逐漸增加，至較高濃度時(shí)則上升減緩；幾種礦物的最大吸附量依次為：水鐵礦>針鐵礦≈水鋁礦>赤鐵礦>>高嶺石>蒙脫石。隨吸附時(shí)間的延長(zhǎng)，高嶺石、蒙脫石和鐵、鋁礦物對(duì)砷的吸附量均逐漸增加。水鐵礦對(duì)砷的吸附量上

3、升速度最快，其次是水鋁礦和針鐵礦，而赤鐵礦達(dá)到平衡所需的時(shí)間最長(zhǎng)。
　　 2.不同解吸劑作用下，高嶺石和蒙脫石所吸附的砷可大部分或完全解吸；而在鐵、鋁礦物上，NaOH和磷酸鹽的解吸效果較好，其次是NaHCO3和草酸，檸檬酸和NaCl的解吸效果則較差。礦物解吸動(dòng)力學(xué)結(jié)果表明，幾種礦物的解吸量均在開始1h內(nèi)快速增加，至8h后無明顯變化，解吸量和解吸率基本呈穩(wěn)定狀態(tài)。幾種礦物中，水鋁礦的解吸量和解吸率高于其它礦物。
　　 3.

4、初始濃度為1mg·L-1和20mg·L-1時(shí)，蒙脫石和高嶺石對(duì)As(Ⅴ)的吸附均隨pH升高而逐漸下降，而鐵、鋁礦物對(duì)砷的吸附隨pH值變化的趨勢(shì)存在明顯不同。初始濃度為1mg·L-1時(shí)，僅在pH>10后，4種礦物才開始表現(xiàn)出下降趨勢(shì)；初始濃度為20mg·L-1時(shí)，赤鐵礦、針鐵礦和水鋁礦的吸附量均呈直線下降趨勢(shì)，水鐵礦的下降程度則較緩，呈拋物線下降模式。離子強(qiáng)度對(duì)礦物吸附砷的影響表現(xiàn)為：水鐵礦、水鋁礦和針鐵礦隨離子強(qiáng)度增大吸附量無明顯變化，

5、赤鐵礦、高嶺石和蒙脫石的吸附量隨離子強(qiáng)度增大而增大。磷酸鹽對(duì)砷吸附的影響表現(xiàn)為：在水鋁礦和水鐵礦上，三種添加順序下的砷吸附量無明顯差異，僅在P/As摩爾比較大時(shí)，先添加磷時(shí)的吸附量表現(xiàn)出下降趨勢(shì)；而在針鐵礦和赤鐵礦兩種礦物上，先添加砷時(shí)的砷吸附量高于先添加磷時(shí)或兩者同時(shí)添加時(shí)，且在后兩種添加順序下，砷吸附量隨P/As摩爾比的增加而逐漸下降。
　　 4.隨著初始砷濃度的增加，七種土壤對(duì)砷的吸附量均逐漸增加，至較高濃度時(shí)吸附量變化較

6、小。最大吸附量大小順序?yàn)楹谕?第四紀(jì)紅色粘土發(fā)育的紅壤(紅-粘)>黃壤>花崗巖發(fā)育的紅壤(紅-崗)>紫色土發(fā)育的紅壤(紅-紫)≈紫色土≈潮褐土。隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng)，各種土壤的砷吸附量在開始2h內(nèi)迅速上升，隨后逐步達(dá)到平衡，其中黑土和紅-粘達(dá)到吸附平衡的時(shí)間較短。
　　 5.不同解吸劑中，NaOH和磷酸鹽對(duì)土壤所吸附砷的解吸效果較好，其次是草酸和檸檬酸，但在不同土壤上表現(xiàn)不一；除紫色土外，NaHCO3對(duì)其它幾種土壤所吸附砷的解吸效

7、果均一般；NaCl解吸的砷量最少。隨著初始砷濃度的增加，土壤對(duì)砷的吸附量和解吸量均相應(yīng)增加，吸附量與解吸量間呈線性關(guān)系；隨著解吸時(shí)間的延長(zhǎng)，各土壤對(duì)砷的解吸量在5min內(nèi)迅速上升，至2h時(shí)開始穩(wěn)定，之后解吸量和解吸率幾乎不再變化或變化很小。
　　 6.初始pH在3～10間，紅-粘、黑土、紅-崗和黃壤的砷吸附量變化較小，當(dāng)pH>10時(shí)四種土壤的吸附量急劇下降，而紫色土、紅-紫和潮褐土的吸附量在pH3～12間隨pH的上升而逐漸下降，