不同類型礦物和土壤對砷的吸附——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專性吸附形成外層或內(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，研究其對砷的吸附-解吸機理，并進行結構表征；同時探討pH值、離子強度、共存離子及吸附時間等因素對砷吸附的影響。在此基礎上，采集黑土、潮褐土、紫色土、黃壤和紅壤等七種類型土壤進行砷的吸附-解吸，以明

2、確不同類型土壤吸附砷的規(guī)律。研究的主要結果如下：
　　 1.六種礦物中，高嶺石和蒙脫石對砷的吸附量遠遠低于人工合成的鐵、鋁礦物。隨初始砷濃度的升高，水鐵礦對砷的吸附量始終呈上升趨勢，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。隨吸附時間的延長，高嶺石、蒙脫石和鐵、鋁礦物對砷的吸附量均逐漸增加。水鐵礦對砷的吸附量上

3、升速度最快，其次是水鋁礦和針鐵礦，而赤鐵礦達到平衡所需的時間最長。
　　 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。礦物解吸動力學結果表明，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，蒙脫石和高嶺石對As(Ⅴ)的吸附均隨pH升高而逐漸下降，而鐵、鋁礦物對砷的吸附隨pH值變化的趨勢存在明顯不同。初始濃度為1mg·L-1時，僅在pH>10后，4種礦物才開始表現(xiàn)出下降趨勢；初始濃度為20mg·L-1時，赤鐵礦、針鐵礦和水鋁礦的吸附量均呈直線下降趨勢，水鐵礦的下降程度則較緩，呈拋物線下降模式。離子強度對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度增大而增大。磷酸鹽對砷吸附的影響表現(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，先添加磷時的吸附量表現(xiàn)出下降趨勢；而在針鐵礦和赤鐵礦兩種礦物上，先添加砷時的砷吸附量高于先添加磷時或兩者同時添加時，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，七種土壤對砷的吸附量均逐漸增加，至較高濃度時吸附量變化較

6、小。最大吸附量大小順序為黑土>第四紀紅色粘土發(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。隨著吸附時間的延長，各種土壤的砷吸附量在開始2h內(nèi)迅速上升，隨后逐步達到平衡，其中黑土和紅-粘達到吸附平衡的時間較短。
　　 5.不同解吸劑中，NaOH和磷酸鹽對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，土壤對砷的吸附量和解吸量均相應增加，吸附量與解吸量間呈線性關系；隨著解吸時間的延長，各土壤對砷的解吸量在5min內(nèi)迅速上升，至2h時開始穩(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pH>10時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，