粘土礦物和土壤對(duì)不同形態(tài)砷的吸附—解吸特性研究.pdf

1、吸附和解吸是影響土壤中砷化合物遷移、轉(zhuǎn)化的重要過(guò)程,土壤中的不同形態(tài)的砷可與粘土礦物通過(guò)靜電吸附或?qū)Ｐ晕叫纬赏鈱踊騼?nèi)層配合物,這一作用受多種因素影響,如礦物類型、pH等。
　　本研究選取高嶺石、凹凸棒石、蒙脫石、沸石四種土壤中典型礦物作為吸附劑,研究其對(duì)不同形態(tài)砷砷酸鹽 As(Ⅴ)、亞砷酸鹽As(Ⅲ)和二甲基砷酸鹽DMA的吸附機(jī)理;同時(shí)探討pH值對(duì)不同形態(tài)砷吸附的影響。在此基礎(chǔ)上,采集紅壤、黃褐土、砂姜黑土三種土壤進(jìn)行砷的吸附-

2、解吸,以明確不同類型土壤吸附砷的規(guī)律。研究的主要結(jié)果如下:
　　1.隨初始砷濃度的升高,粘土礦物對(duì)不同形態(tài)砷的吸附量逐漸增加,到一定濃度時(shí),吸附量的增加逐漸減緩。常溫條件下,不同粘土礦物對(duì)砷的吸附可用Langmuir和Freundlich方程很好的擬合,吸附能力為高嶺石>凹凸棒石>蒙脫石>沸石。這與粘土礦物的比表面積和結(jié)構(gòu)組成有關(guān):粘土礦物的比表面積越大,吸附能力越強(qiáng);粘土礦物中Si/Al越小,吸附能力越強(qiáng)。不同形態(tài)砷在粘土礦物上

3、的吸附為As(Ⅴ)>As(Ⅲ)>DMA。粘土礦物中鋁四面體對(duì)As(Ⅴ)的吸附能力大于 As(Ⅲ)。DMA可能是由于它的甲基基團(tuán)影響了其分子形狀,降低了表面吸附位點(diǎn)的空間兼容性,因此降低了DMA在粘土礦物上的吸附。
　　2. pH對(duì)不同形態(tài)砷在高嶺石和蒙脫石上吸附影響趨勢(shì)相同。As(Ⅴ)在pH為4.0時(shí)得到最大吸附量,As(Ⅲ)在pH為9.0時(shí)得到最大吸附量,DMA在pH為5.0時(shí)得到最大吸附量。pH對(duì)粘土礦物對(duì)砷吸附的影響與粘土礦

4、物的pHPZC和不同形態(tài)砷的解離常數(shù)有關(guān):pHpHPZC時(shí),粘土礦物帶負(fù)電荷,吸附減少;pHpKa1時(shí)砷呈離子狀態(tài),與粘土礦物的表面電荷產(chǎn)生靜電引力而進(jìn)行吸附。
　　3.隨著初始砷濃度的增加,三種土壤對(duì)砷的吸附量均逐漸增加,至較高濃度時(shí)吸附量變化較小。最大吸附量大小順序?yàn)榧t壤>黃褐土>砂姜黑土。

5、不同土壤對(duì)砷的吸附可用Freundlich方程很好的擬合,吸附能力與實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果一致?？傮w而言,酸性條件,含有鐵、鋁礦物,粘粒含量高的土壤會(huì)表現(xiàn)出較好的吸附效果。
　　4.本實(shí)驗(yàn)對(duì)吸附不同濃度砷后的土壤進(jìn)行等溫解吸試驗(yàn)。結(jié)果表明,隨著初始砷添加濃度的增加,各類型土壤對(duì)砷的解吸量均呈上升趨勢(shì)。其中幾種土壤中,紅壤解吸的砷量較其它土壤高,砂姜黑土解吸量最少,這一規(guī)律與土壤對(duì)砷的吸附規(guī)律一致,可見(jiàn)吸附砷后的解吸量與吸附量呈對(duì)應(yīng)關(guān)系,即解