胡敏酸作用下針鐵礦對(duì)重金屬鉛環(huán)境行為的影響.pdf

1、隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，重金屬引起的環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重。目前，關(guān)于土壤對(duì)重金屬環(huán)境行為的研究已有較多的報(bào)道，其中相當(dāng)部分為土壤對(duì)重金屬的吸附作用及形態(tài)轉(zhuǎn)化影響的研究。土壤各組分對(duì)重金屬的吸持作用和形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響，是制約土壤中重金屬生物有效性(毒性)的根本原因。腐殖酸(HA)是土壤有機(jī)質(zhì)中生物穩(wěn)定性較高的主要組分，是在土壤吸附過(guò)程中最活躍的功能物質(zhì)。而在自然環(huán)境中廣泛存在的無(wú)機(jī)膠體．針鐵礦，具有較強(qiáng)的專性吸附能力，表現(xiàn)出優(yōu)越的吸附性能

2、。工業(yè)“三廢”、機(jī)動(dòng)車尾氣的排放、污水灌溉、農(nóng)藥化肥用量、固體廢棄物的不斷增加。導(dǎo)致土壤中鉛含量急劇增加，土壤—植物—環(huán)境系統(tǒng)中的鉛污染問(wèn)題日趨嚴(yán)峻，從而使農(nóng)產(chǎn)品的安全生產(chǎn)受到嚴(yán)重威脅。迄今，國(guó)內(nèi)外關(guān)于腐殖酸(HA)和針鐵礦對(duì)鉛的環(huán)境行為的影響已有較多的研究，而關(guān)于在HA—針鐵礦兩者共同作用對(duì)鉛環(huán)境行為影響的研究報(bào)道較少。由于腐殖酸和針鐵礦共存與土壤環(huán)境，兩者之間的相互影響必將對(duì)重金屬的環(huán)境行為產(chǎn)生深刻的影響。為此，本文通過(guò)等溫吸附/解

3、吸試驗(yàn)，研究土壤HA與針鐵礦復(fù)合膠體對(duì)重金屬鉛的吸附/解吸特征，并對(duì)影響鉛吸附的支配因素進(jìn)行探討，并與其單一存在時(shí)的影響作比較，掌握胡敏酸影響下針鐵礦對(duì)鉛的吸附/解吸特性。同時(shí)，探討復(fù)合膠體對(duì)垃圾滲濾液各污染物的去除作用。 等溫吸附熱力學(xué)研究表明，針鐵礦和復(fù)合膠體對(duì)鉛的吸附率均較高，達(dá)到68％以上，而HA對(duì)鉛的吸附率則呈現(xiàn)不規(guī)則變化。但隨平衡液鉛濃度的增高。三者對(duì)鉛的吸附量均增加。鉛在三種膠體上的等溫吸附行為可用Freundli

4、ch和Langmuir模型描述。飽和吸附量最大的為復(fù)合膠體，其次是針鐵礦，最小為HA，分別為883.48mg/g，842.75mg/g和453.79mg/g。而吸附力最強(qiáng)的為復(fù)合膠體，其次為HA，最弱的是針鐵礦。相應(yīng)鉛的解吸率大小順序?yàn)椋篐A＞針鐵礦＞復(fù)合膠體，復(fù)合膠體的解吸率低至1％以下。由于各種膠體表面性質(zhì)、吸持機(jī)理存在差異，它們對(duì)鉛的吸附/解吸規(guī)律表現(xiàn)出不同的特征，其對(duì)鉛的吸附/解吸行為的影響是多種因素綜合作用的結(jié)果。 鉛

5、在針鐵礦、HA和復(fù)合膠體上的吸附受pH、溫度、離子強(qiáng)度及共存離子等因素的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，pH對(duì)三種膠體吸附鉛的影響規(guī)律類似，均隨著pH的上升，吸附量不同程度的增加。在試驗(yàn)范圍的pH條件下，高pH下的吸附量大于低pH的吸附量，pH為7.0時(shí)，針鐵礦、HA和復(fù)合膠體的平衡吸附量分別為116.61mg/g、114.84mg/g、132.4mg/g，而pH為4.0時(shí)的平衡吸附量分別為107.9mg/g、105.9mg/g、108.9mg/g

6、。吸附率則有不同的變化趨勢(shì)，針鐵礦和HA隨著酸度的上升吸附率升高，而復(fù)合膠體則略有降低。溫度對(duì)鉛吸附的影響規(guī)律為：隨著溫度升高，針鐵礦和復(fù)合膠體吸附鉛的能力增大，吸附量增加。在供試條件下，15℃條件下吸附能力低于25℃，可見(jiàn)兩者對(duì)鉛的吸附為放熱反應(yīng)；而隨著溫度的下降，HA對(duì)鉛的吸附反而增加，說(shuō)明其對(duì)鉛的吸附是一個(gè)吸熱過(guò)程。離子強(qiáng)度對(duì)鉛的吸附過(guò)程也有一定的影響，離子強(qiáng)度增大時(shí)吸附量亦增大，反應(yīng)體系中離子濃度的高低直接影響其對(duì)Pb2+的吸附

7、。溶液中有并存離子Cd2+存在時(shí)，在給定Cd2+濃度條件下，針鐵礦和復(fù)合膠體、胡敏酸均表現(xiàn)對(duì)pb2+的優(yōu)先吸附，就競(jìng)爭(zhēng)吸附能力而言，Cd2+＜pb2+。但是對(duì)于針鐵礦和復(fù)合膠體，Cd2+離子對(duì)pb2+離子仍然存在競(jìng)爭(zhēng)吸附，pb2+的吸附量有所減少。盡管減少量較??；而并存Cd2+對(duì)胡敏酸吸附pb2+幾乎無(wú)影響，吸附前后Cd2+的濃度無(wú)明顯變化。 等溫吸附/解吸動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)表明，鉛在針鐵礦、HA和復(fù)合膠體中達(dá)到吸附平衡和解吸平衡的速度

8、與膠體類型有關(guān)。HA吸附鉛的速度較快，在反應(yīng)256min時(shí)吸附量可達(dá)到最終平衡吸附量的90％以上，而復(fù)合膠體需要500min，針鐵礦需要1000min。與吸附過(guò)程相比，鉛的解吸過(guò)程中有滯后現(xiàn)象出現(xiàn)，鉛在HA上達(dá)到解吸平衡的速度與吸附相比無(wú)較大差異，復(fù)合膠體和針鐵礦吸附的鉛分別在1000min和1500min后解吸量才可達(dá)到最大解吸量的90％左右。 復(fù)合膠體對(duì)垃圾滲濾液中主要污染物均有較好的吸附作用，最佳膠體添加量為5mg/L。其

9、中，對(duì)P、COD的吸附效果最好，其次是K+。pb2+，Cd2+，最差的為N，去除率分別為：COD84.77％、總P86.49％、全N35.11％、K+47.69％、pb2+58.21％、Cd2+37.14％。隨著溫度的升高膠體對(duì)污染物的吸附量亦逐漸增大。溫度為35℃，膠體添加量為5mg/L，對(duì)各污染物的吸附量分別為：pb2+0.084mg/g，Cd2+0.0088mg/g，K+189.67 mg/g，COD1153.8 mg/g，全N1