三種代表性土壤對多氯聯(lián)苯的吸附機理比較研究.pdf

1、本文綜述了中國土壤多氯聯(lián)苯(PolychlorinatedBiphenyls,PCBs)污染現(xiàn)狀和分布規(guī)律,選取中國西部黃土、中國東部青紫泥和水稻土三種理化性質不同的土壤作為地質吸附劑(geosorbents)開展吸附機理研究,從吸附動力學和熱力學的角度,比較三種不同類型的土壤對PCBs的吸附特征和吸附機理,探討其結構特征與其對PCBs吸附能力之間的關系,得到以下研究結論。
　　 (1)青紫泥和水稻土對PCBs吸附量大,可作為P

2、CBs良好地質吸附劑,而黃土對PCBs的吸附量較小。
　　 通過土壤靜態(tài)序批吸附實驗,在常溫24h條件下,黃土、青紫泥和水稻土對Aroclor1260中10種PCBs的吸附基本達到表觀平衡狀態(tài)。本文研究的三種土壤對PCBs的吸附能力順序為:青紫泥＞水稻土＞黃土,與三種土壤有機質含量多少相一致。青紫泥、水稻土和黃土對PCBs的吸附量分別為1.46×10-1-9.08μg/g,1.37×10-1-77.89μg/g和6.29×10-

3、3-4.24×10μg/g,青紫泥和水稻土的吸附能力分別是黃土的17.64-24.00倍和15.24-21.76倍。青紫泥和水稻土是PCBs良好的地質吸附劑;而黃土吸附能力小,可作為PCBs污染區(qū)土壤(青紫泥和水稻土)的覆蓋材料。
　　 (2)PCBs在三種土壤中的吸附均符合準二級反應動力學模型,膜擴散和顆粒內擴散是其吸附過程中的控速步驟。
　　 通過動力學實驗和模型擬合,比較三種動力學方程(準一級反應動力學方程、準二級

4、反應動力學方程和Elovich方程)對土壤吸附Aroclor1260中10種目標PCBs數(shù)據(jù)的擬合結果發(fā)現(xiàn),準二級反應動力學方程擬合時的相關系數(shù)最高,R2≥0.953;且由該方程計算出來的平衡吸附量qe,cal與實驗值qe,exp相吻合,認為PCBs在黃土、青紫泥和水稻土中的吸附動力學均符合準二級反應動力學模型。黃土、青紫泥和水稻土對PCBs的吸附均表現(xiàn)出“兩階段”特性,初始的快吸附和隨后的慢吸附階段,這主要是由吸附位點的數(shù)量及吸附位點

5、的強弱決定的。顆粒內擴散和膜擴散是土壤吸附PCBs過程中的控速步驟,共同決定了三種土壤地質吸附劑對PCBs的吸附速率。
　　 (3)在實驗條件下,黃土對PCBs的吸附呈線性,青紫泥和水稻土則呈現(xiàn)非線性,溫度對三種土壤吸附量存正負影響。
　　 應用線性等溫方程、Langmuir等溫方程和Freundlich等溫方程對吸附數(shù)據(jù)擬合的結果表明,當Aroclor1260的濃度為0.10-0.80mg/L時,黃土對其中10種目標P

6、CBs的吸附不能用Langmiur方程和Freundlich方程描述,但符合線性吸附等溫方程(R2＞0.96);而青紫泥和水稻土對PCBs的吸附則表現(xiàn)出明顯的非線性吸附特征,且對于每一種目標多氯聯(lián)苯而言,其在水稻土中吸附的非線性更大,這兩種土壤對PCBs的吸附數(shù)據(jù)用Freundlich模型擬合程度最好(R2≥0.92),這可能和土壤中兩相態(tài)(無定形態(tài)相和濃縮態(tài)相)有機質的相對含量相關。
　　 同時,通過對△GO、△H0和△S0等

7、熱力學參數(shù)的比較分析發(fā)現(xiàn),PCBs在三種土壤中的吸附均為自發(fā)過程(△G0＜0),室溫條件下(22℃),PCBs在三種土壤中吸附的驅動力大小為:青紫泥＞水稻土＞黃土。在所研究的溫度范圍(22-46℃)內,隨著溫度的升高,青紫泥和水稻土對PCBs的吸附量略有下降,而黃土對PCBs的吸附量反而增大,常溫條件下黃土作為PCBs土壤(青紫泥和水稻土)覆蓋層的效果最好。熱力學參數(shù)△H0進一步證明,黃土吸附PCBs是一個吸熱過程(△H0＞0),而青紫