胡敏酸對(duì)Hg(II)的還原作用及其影響因素研究.pdf

1、在地球生態(tài)環(huán)境中，腐殖酸類物質(zhì)(包括HA、FA等)是分布最廣泛的天然有機(jī)物質(zhì)，由于它含有許多功能基團(tuán)，可以與土壤和水體中的組分及有機(jī)、無(wú)機(jī)污染物發(fā)生相互作用，從而對(duì)污染物的行為歸屬產(chǎn)生重要影響。汞是一種環(huán)境危害極大的重金屬元素，環(huán)境界面中氣態(tài)Hg0的遷移是汞區(qū)別與其他重金屬元素的、重要的生物地球化學(xué)過(guò)程。迄今為止，國(guó)內(nèi)外雖然也進(jìn)行了一些腐殖酸和Hg2+相互作用的研究，但大部分都集中在其與Hg2+配位絡(luò)合和吸附解吸方面，對(duì)腐殖酸氧化還原性

2、質(zhì)及其對(duì)Hg2+的還原作用及其影響因素研究還很少。為此，本文研究了不同電子受體條件下幾種胡敏酸的還原容量，在此基礎(chǔ)上探討了胡敏酸對(duì)Hg2+還原作用及其反應(yīng)過(guò)程的影響因素，獲得以下重要結(jié)果：
　　 Fe3+還原法得出胡敏酸的還原容量，三種胡敏酸之間，縉云胡敏酸(JY)的還原容量(RC)均大于上海胡敏酸(SH)、天津胡敏酸(TJ)，因此JY所具有的還原能力最大。胡敏酸的還原容量受電子受體種類的影響，以Fe(NO3)3為電子受體胡敏酸

3、(HA)的RC均大于以FeCit為電子受體HA的RC。通過(guò)對(duì)三種胡敏酸不同初始形態(tài)(固態(tài)和液態(tài))還原容量的比較發(fā)現(xiàn)，溶液態(tài)胡敏酸的還原容量比固態(tài)胡敏酸的還原容量更大，而且差異都達(dá)到了顯著水平(P<0.05)。通過(guò)對(duì)三種還原指標(biāo)的比較表明，胡敏酸經(jīng)過(guò)H2和土壤溶液處理后的RC顯著增強(qiáng)，化學(xué)還原容量(CRC)和微生物還原容量(MRC)均大于本底還原容量(NRC)，但CRC和MRC之間沒(méi)有明顯的規(guī)律。通過(guò)對(duì)以重金屬-汞(Hg)為電子受體，胡敏

4、酸對(duì)其還原容量的研究，表明三種胡敏酸之間，以二價(jià)汞離子(Hg2+)為代表，探討胡敏酸對(duì)實(shí)際污染物的還原容量，結(jié)果表明三種胡敏酸之間，以HgCl2、Hg(NO3)2為受體時(shí)，還原容量均達(dá)到顯著差異(p<0.05)，其中JY最大，SH其次，TJ最小。以Hg(NO3)2為電子受體HA的RC均大于以HgCl2為電子受體HA的RC。胡敏酸還原汞離子的三個(gè)還原容量指標(biāo)(NRC、CRC、MRC)大小順序與傳統(tǒng)Fe3+還原法獲得的結(jié)果順序一致，但絕對(duì)數(shù)

5、值均低于后者，表明以Fe3+還原法獲得的還原容量可定性表征胡敏酸的還原能力大小，但不能定量表征其對(duì)污染物Hg2+的實(shí)際還原能力。
　　 在溶液體系中，胡敏酸對(duì)Hg2+的還原作用顯著。通過(guò)對(duì)胡敏酸還原Hg2+的動(dòng)力學(xué)研究，表明Hg0的生成量在開(kāi)始反應(yīng)約600min內(nèi)增幅較大，隨后增加的幅度趨緩；當(dāng)反應(yīng)時(shí)間大于1200min時(shí)，反應(yīng)趨于平衡狀態(tài)。采用常用動(dòng)力學(xué)方程對(duì)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行擬合，一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程擬合效果較好，三種胡敏酸還原Hg2+

6、的初始速率常數(shù)K的大小順序?yàn)镴Y(9.6×10-3min-1)>SH(8.8×10-3min-1)>TJ(6.2×10-3min-1)。通過(guò)對(duì)反應(yīng)進(jìn)程和方向的影響因素的研究，如汞的初始濃度、HA濃度、反應(yīng)溶液的溫度、pH、光照等，表明隨汞的初始濃度和胡敏酸濃度的增加，胡敏酸對(duì)Hg2+的還原速率呈先增加后降低的趨勢(shì)；自然光的照射和溫度的升高都能增加Hg0的生成量；在強(qiáng)酸(pH3.6)和強(qiáng)堿(pH8.1)條件下，胡敏酸對(duì)Hg2+的還原作用受

7、抑制；通過(guò)對(duì)不同初始形態(tài)胡敏酸對(duì)Hg2+還原作用的比較，液態(tài)HA比固態(tài)HA對(duì)Hg2+的還原作用更強(qiáng)，而且差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。另外，通過(guò)對(duì)三種固態(tài)和液態(tài)HA的活性基團(tuán)的分析，表明加入HA溶液各種活性基團(tuán)的含量比加入固體HA高。通過(guò)對(duì)三種類型HA(TJ、SH、JY)對(duì)Hg2+還原作用的比較，存在顯著差異(P<0.05)，其中JY的還原能力最強(qiáng)，SH其次，TJ最弱。HA在自然環(huán)境中，尤其在水體中，對(duì)Hg2+既有螯合作用也有還原作