砷酸根對Cd（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）在可變電荷土壤表面吸附的影響.pdf

1、在我國南方熱帶、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重要特點是既可以吸附陽離子也可以吸附陰離子，而且對某些離子具有一定程度的專性吸附。離子的專性吸附又對可變電荷土壤的表面電荷性質(zhì)和動電性質(zhì)產(chǎn)生重要影響。因此本文擬從熱力學(xué)和動力學(xué)兩個方面研究陰離子砷酸根對重金屬陽離子Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)吸附的影響，重在探討其影響機理。本文的研究結(jié)果對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，雖然有形成砷酸鎘沉淀和砷酸鋅沉淀的可能性，但與靜電作用機制相比，形成表面沉淀的貢獻率比較小，不是砷酸根促進Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)吸附

4、的主要機制。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，由于離子強度增加和活度系數(shù)的減小，會導(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： (4)由不同濃度砷酸根對Cd(Ⅱ)和Zn((Ⅱ)吸附解吸的影響得知，靜電吸附的貢獻均大于50％； (5)就研究Cd(Ⅱ)的兩種可變電荷土壤而言，As(Ⅴ)對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Zn(II)吸附影響大小順序為：昆明磚紅壤>徐聞磚紅壤>江西進賢紅壤，這不僅與供試土壤中鐵鋁氧化物的含量相一致，同時也與不同pH下As(Ⅴ)對供試土壤動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，沉淀機制是次要的。 2.從吸附動力學(xué)方面研究溫度和砷酸根對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后幾乎達到準(zhǔn)平衡；溫度對其吸附有較大影響，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)在初始時己達到40％以上，到準(zhǔn)平衡時釋放率竟達到了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)和動力學(xué)兩個方面的研究都認(rèn)為陰離子砷酸根之所以促使重金屬陽離子Cd(Ⅱ)和Zn(