土壤对铜的吸附

土壤对铜的吸附
实验八土壤对铜的吸附
土壤中重金属污染主要来自于工业废水、农药、污泥和大气降尘等。

过量的载金属可引起植物的生理功能紊乱、营养失调。

由于重金属不能被土壤中的微主物所降解，因此可在土壤中不断地积累，也可为植物所富集并通过食物链危害气体健康。

重金属在土壤中的迁移转化主要包括吸附作用、配合作用、沉淀溶解作用和氧化还原作用。

其中又以吸附作用最为重要。

铜是植物生长所必不可少的微量营养元素，但含量过多也会使植物中毒。

土壤的铜污染主要是来自于铜矿开采和冶炼过程。

进人到土壤中的铜会被土壤中的粘土矿物微粒和有机质所吸附，其吸附能力的大小将影响铜在土壤中的迁移转化。

因此，研究土壤对铜的吸附作用及其影响因素具有非常重要的意义。

一、实验目的
1. 了解影响土壤对铜吸附作用的有关因素。

2. 学会建立吸附等温式的方法。

二、实验原理
不同土壤对铜的吸附能力不同，同一种土壤在不同条件下对铜的吸附能力也有很大差别。

而对吸附影响比较大的两种因素是土壤的组成和pH.。

为此，本实验通过向土壤中添加一定数量的腐殖质和调节待吸附铜溶液的pH，分别测定上述两种因素对土壤吸附铜的影响。

土壤对铜的吸附可采用Freundlich吸附等温式来描述。

即:
1/n Q,Kρ
式中:Q——土壤对铜的吸附量，mg/g;
ρ——吸附达平衡时溶液中铜的浓度，mg/L;
K，n——经验常数，其数值与离子种类、吸附剂性质及温度等有关。

将Freundlich吸附等温式两边取对数，可得:
1 1g Q = lgK + lgρ n
以1gQ对1gρ作图可求得常数K和n，将K、n代人Freundlich吸附等温式，便可确定该条件下的Freundlich吸附等温式方程，由此可确定吸附量(Q)和平衡浓度(ρ)之间的函数关系。

三、仪器和试剂
1. 仪器
(1) 原子吸收分光光度计。

(2) 恒温振荡器。

(3) 离心机。

(4) 酸度计。

(5) 复合电极。

(6) 容量瓶:50 mL，250 mL，500 mL。

(7) 聚乙烯塑料瓶:50 mL。

2. 试剂
(1) 二氯化钙溶液(0.01 mol/L):称取1.5 g CaC1 ? 2HO溶于1L水中。

22
(2) 铜标准溶液(1000 mg/L):将0.5000 g金属铜(99.9%)溶解于30 mL
l:1HNO中，用水定容至500 mL。

3
(3) 50 mg/L铜标准溶液:吸取25 mL 1000 mg/L铜标准溶液于500 mL容量瓶中，加水定至刻度。

(4) 硫酸溶液:0.5 mol/L。

(5) 氢氧化钠溶液:1 mol/L。

(6) 铜标准系列溶液(pH=2.5):分别吸取10.00、15.00、20.00、25.00、30.00
mL的铜标准溶液于250 mL烧杯中，加0.01 mol/L CaCl溶液，稀释至240 mL，2先用0.5 mol/L HSO调节pH,2，再以1 mol/L NaOH溶液调节pH,2.5，将此24
0.01 mol/L CaCl溶液定容。

该标准系列溶液浓度溶液移入250 mL容量瓶中，用2
为40.00、60.00、80.00、100.00、120.00 mg/L。

按同样方法，配制pH= 5.5的铜标准系列溶液。

(7) 腐殖酸(生化试剂)。

(8) 1号土壤样品:将新采集的土壤样品经过风干、磨碎，过0.15 mm (100
目)筛后装瓶备用。

(9) 2号土壤样品:取1号土壤样品300g，加人腐殖酸30g，磨碎，过0.15mm
(100目)筛后装瓶备用。

四、实验步骤
1. 标准曲线的绘制
吸取50 mg/L的铜标准溶液0.00、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL分别置于50 mL容量瓶中，加2滴0.5 mol/L的HSO，用水定容，其浓度24
分别为0、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mg/L。

然后在原子吸收分光光度计上测定吸光度。

根据吸光度与浓度的关系绘制标准曲线。

原子吸收测定条件:波长:325. 0 nm;灯电流1 mA;光谱通带:20;增益粗调:0;燃气:乙炔;助燃气:空气;火焰类型:氧化型。

2. 土壤对铜的吸附平衡时间的测定
(1) 分别称取1、2号土壤样品各8份，每份1g于50 mL聚乙烯塑料瓶中。

(2) 向每份样品中各加人50 mg/L铜标准溶液50 mL。

(3)将上述样品在室温下进行振荡，分别在振荡1.0、2.0、3.0、3.5、4.0、
4.5、
5.0和
6.0 h后，离心分离，迅速吸取上层清液10 mL于50 mL容量瓶中，加2滴0.5 mol/L的HSO溶液，用水定容后，用原子吸收分光光度计测定吸光24 度。

以上内容分别用pH为2.5和5.5的100 mg/L的铜标准溶液平行操作。

根据实验数据绘制溶液中铜浓度对反应时间的关系曲线，以确定吸附平衡所需时间。

3. 土壤对铜的吸附量的测定
(1) 分别称取1、2号土壤样品各10份，每份1g，分别置于50mL聚乙烯塑料瓶中。

(2) 依次加入50 ml pH为2.5和5.5、浓度为40.00、60.00、80.00、
100.00、120.00 mg /L 铜标准系列溶液，盖上瓶塞后置于恒温振荡器上。

(3) 振荡达平衡后，取15 mL土壤浑浊液于离心管中，离心10 min，吸取上层清液10 mL于50 mL容量瓶中，加2滴0.5 mol/L的HSO溶液，用水定容后，24 用原子吸收分光光度计测定吸光度。

(4) 剩余土壤浑浊液用酸度计测定pH。

五、数据处理
1. 土壤对铜的吸附量可通过下式计算:
()V,,,0 Q = 1000W
式中:Q——土壤对铜的吸附量，mg/g;
ρ——溶液中铜的起始浓度，mg /L; 0
ρ——溶液中铜的平衡浓度，mg/L;
V——溶液的体积，mL;
W——烘干土样重量，g。

由此方程可计算出不同平衡浓度下土壤对铜的吸附量。

2. 建立土壤对铜的吸附等温线
以吸附量(Q)对浓度(ρ)作图即可制得室温下不同pH条件下土壤对铜的吸附等
温线。

3. 建立Freundlich方程
以1g Q对1gρ作图，根据所得直线的斜率和截距可求得两个常数K和n，由
此可确定室温时不同pH条件下不同土壤样品对铜吸附的Freundlich方程。

六、
思考题
1. 土壤的组成和溶液的pH值对铜的吸附量有何影响,为什么,
2. 本实验得到
的土壤对铜的吸附量应为表观吸附量，它应当包括铜在土壤表面上哪些作用的结果,。