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镉在针铁矿_针铁矿_腐植酸复合胶体中吸附解吸行为比较研究

李亚磊 | -> | 784| 0| 413.144MB |镉,针铁矿,针铁矿-腐植酸复合胶体,吸附,解吸,热力学,动力学

李亚磊 李亚磊 | 文档量 |浏览量21330

摘要:采用批平衡试验法,比较研究了重金属镉在针铁矿和针铁矿-腐植酸复合胶体中的吸附热力学和动力学行为。结果表明,在试验浓度范围内,两种吸附剂对Cd2+的等温吸附特征均可用Langmuir、Freundlich 和Linear 方程加以描述。其中以Langmuir 方程的拟合效果最佳,线性相关系数为:0.991、0.999,由此推导出的最大吸附量分别为41.667 和45.455 mg·g-1,表明腐植酸与针铁矿复合胶体较单一针铁矿的吸附力有所提高,且所吸附的镉均难以解吸,平均解吸率分别为5.871% 和1.068%。胶体对Cd2+的吸附是一个快速反应过程,4 h 达到吸附平衡。Elovich 方程是拟合吸附动力学过程的最优方程(相关系数分别为0.987 和0.997)。通过计算镉在针铁矿和针铁矿-腐植酸复合胶体中的吸附自由能变化量(ΔG 的绝对值均<40 kJ·mol-1),推测镉在两种胶体中的吸附为物理吸附过程,其吸附机理可能有氢键、偶极作用力和范德华力等作用,而不存在化学键合作用。
    土壤中镉的背景值较低,但由于农业污水灌溉、施用污泥和磷肥、采矿和工业“三废”的随意排放,使土壤的镉污染问题日益严重[1]。针铁矿(α-FeOOH)和腐植酸均为土壤中广泛分布的重要组分,前者是土壤中常见的无机胶体,具有较大的比表面积和较强的吸附能力,对重金属离子在地表环境中的迁移和沉淀有重要影响[2]。后者是土壤中的重要有机组分,含有大量的功能基团,因而具有很好的络合性能,对重金属离子可起到显著的络合吸附作用[3]。两者通过不同的机制对环境中重金属的迁移、循环和生物活性有着十分重要的影响。因此,不少学者对针铁矿和腐植酸与重金属离子的相互作用进行了大量研究。由于两类胶体共存于环境,两者之间势必产生相互作用。但有关这两者相互作用对重金属吸附效果影响的研究很少,特别是有关两者所形成的复合胶体的研究甚少。
    本文采用批平衡试验的方法,对比研究了针铁矿、针铁矿-腐植酸复合胶体对镉的等温吸附/解吸热力学与动力学特征,以期为深入了解土壤组分对重金属环境行为的影响以及土壤重金属污染的治理提供科学依据。
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