土壤对重金属的吸附解吸的研究概况
污染土壤中铜离子的吸附行为研究
污染土壤中铜离子的吸附行为研究近几年来,人类对于环境保护的意识日益增强。
其中,污染土壤的问题一直备受关注。
污染土壤中的重金属离子,如铜离子,会对生态环境和人体健康造成极大的威胁。
因此,对于污染土壤中铜离子的吸附行为进行深入研究,有助于制定科学的环境治理措施。
1. 什么是铜离子的吸附?铜离子的吸附是指铜离子与土壤中的微粒子表面发生电化学反应,从而固定在土壤颗粒上的过程。
常见的土壤吸附剂有矿物质、有机物质、氧化物等。
铜离子与土壤吸附剂之间的交互作用,是影响吸附的关键因素。
2. 吸附过程的影响因素是什么?在实际操作中,铜离子的吸附行为受到许多影响因素的制约。
其中,土壤pH 值、土壤粒径、土壤结构、铜离子浓度等因素都会在不同程度上影响铜离子的吸附过程。
(1)土壤pH值:土壤pH值决定了离子在土壤中的电性,从而影响离子与土壤颗粒之间的电化学吸附作用。
一般来说,当土壤pH值低于6.5时,铜离子的吸附能力会增强。
但当pH值过低或过高时,吸附能力会下降。
(2)土壤粒径:土壤颗粒的大小也会影响铜离子的吸附。
一般来说,当土壤颗粒越小,吸附能力也越强。
(3)土壤结构:土壤结构的稳定性会影响铜离子在土壤中的迁移行为。
当土壤结构不稳定时,铜离子会更容易溶解在水中并发生迁移。
(4)铜离子浓度:铜离子浓度越高,越容易与土壤颗粒发生物理化学反应。
但高浓度铜离子会阻碍土壤颗粒的吸附功能,导致铜离子进一步污染。
3. 如何控制铜离子的吸附?对于铜离子的吸附控制,需要从多个角度考虑。
(1)改变土壤pH值:在实战中可以采用如添加钙粉、石灰等方式,改变土壤pH值,从而调整铜离子的吸附能力。
(2)增加土壤有机物质含量:土壤有机质的加入可以增加铜离子的吸附速率,从而达到降低铜离子污染的作用。
(3)选择适合的吸附剂:根据不同种类的污染物,选用合适的土壤吸附剂,可以更好地控制污染物的扩散和迁移。
4. 结语铜离子是一种常见的重金属污染物之一,对环境和人体健康造成不可忽视的影响。
重金属镉、铅、汞在土壤中的吸附与运移特性实验研究的开题报告
重金属镉、铅、汞在土壤中的吸附与运移特性实验研究的开题报告一、研究背景及意义随着工业化和城市化的快速发展,大量的有毒重金属进入土壤中,对环境和人类健康带来巨大威胁。
重金属的污染程度和暴露时间都会影响土壤中重金属的吸附和运移特性。
因此,研究土壤中重金属镉、铅、汞的吸附和运移特性对环境保护、土壤治理、农业生产和人类健康具有重要意义。
二、研究内容和方法本研究旨在通过实验研究土壤中重金属镉、铅、汞的吸附和运移特性。
具体内容包括:1. 采集不同来源的土壤样品,并对其进行理化性质分析。
2. 设计土柱实验,将不同浓度的重金属镉、铅、汞加入土柱中,通过动态淋洗,研究其在土壤中的吸附和运移特性,并分析影响因素。
3. 利用实验数据,建立土壤中重金属镉、铅、汞的吸附和运移模型,为未来土壤污染治理和环境风险评估提供参考。
三、预期成果通过本研究,将揭示土壤中重金属镉、铅、汞的吸附和运移特性,为重金属污染控制和土壤改良提供科学参考。
同时,该研究成果可作为制定环境保护政策和土壤污染治理的技术依据。
四、研究难点1. 如何准确模拟土壤中重金属的吸附和运移过程,得到科学的实验结果。
2. 数据分析、模型建立和参数优化等难点问题。
五、研究计划1. 第一年:采集不同来源土壤,并进行理化性质分析;开展吸附和运移实验。
2. 第二年:对实验数据进行分析,建立模型,并对模型进行优化。
3. 第三年:对模型进行验证和修正,编写论文,并进行成果交流和推广。
六、参考文献1. Jin, Z., Chen, Y., Zhen, X., et al. (2019). Adsorption and transport of heavy metals in soils: A review. Journal of Hazardous Materials, 366, 733-744.2. Wang, X., Zhang, L., & Amacher, M. C. (2018). Soil adsorption and mobility of heavy metals along an urban–rural gradient in the Pearl River Delta, China. Science of the Total Environment, 636, 886-894.3. Zhang, M., Bai, J., & Xiao, R. (2017). Adsorption and mobility of heavy metals in soils: A case study in the Taihu Lake region, China. Environmental Pollution, 228, 60-67.。
土壤吸附实验
综合实验:土壤对重金属的吸附性质土壤中的重金属污染主要来自于工业废水、农药、污泥和大气降尘等。
过量的重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生物所降解,因此可在土壤中不断地积累,并为植物所富集并通过食物链危害人体健康。
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,但含量过多也会造成植物中毒。
土壤的铜污染主要是来自于铜矿开采和冶炼过程。
进入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,这种吸附能力的大小将影响着铜在土壤中的迁移转化。
因此,研究土壤对铜的吸附作用对于正确评价土壤中铜的环境生态效应具有重要意义。
一、实验目的1.了解土壤对铜吸附作用的机理及影响因素。
2.学会建立吸附等温线的方法。
二、实验原理不同土壤对铜的吸附能力不同,在不同的条件下同一种土壤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值。
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值,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:nQ/1KC式中:Q—土壤对铜的吸附量(mg/g);C—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:C nK Q lg 1lg lg += 以Q lg 对C lg 作图可求得常数K 和n ,将K ,n 代入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C 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pH 玻璃电极。
(6)容量瓶:50mL ,250mL ,500mL 。
污染土壤中重金属吸附方法国内外研究进展
污染土壤中重金属吸附方法国内外研究进展摘要:随着工业化的快速发展,废气、废水排放导致重金属污染尤为严重。
多种吸附方法可有效地吸附重金属,减少对环境危害,具有经济、便利等优点,广泛应用于重金属污染的生态环境修复。
本文重点介绍重金属的污染及危害,阐述吸附方法、以及国内外研究现状,为探究提高生态环境的修复效率,以期为重金属污染提供科学的参考。
关键词:污染土壤;重金属;吸附方法一、重金属的污染及危害重金属污染指由于人类的不断开采矿山和过度使用导致土壤中重金属或其化合物过多地沉积而引起其含量增加,并造成生态环境质量出现恶化等的污染,其中,铜、镍、锰等重金属的污染为其中具有代表性的污染物质,不仅对土壤、水环境和大气的造成污染,而且严重地威胁着人体的健康[1]。
表1重金属的污染及危害二、重金属吸附技术由于重金属使用日益增加, 不可避免地导致生态环境中的含量增高。
因重金属不能降解而引起特别的重视[2]。
吸附重金属的方法在当前应用较多。
重金属吸附技术主要包括物理吸附、化学吸附、物理化学吸附和生物吸附、微生物吸附等。
目前植物吸附、动物吸附、生物炭、木质素、石墨烯等吸附剂等[3]。
植物修复技术是重金属污染修复的常用技术,主要包括化学方法、稳定法和挥发法。
施用改良剂等化学治理措施,降低土壤中重金属的毒性和生物有效性,但因化学药剂的施加,存在着再度污染的潜在威胁。
采用植物稳定方法降低土壤中铜镍金属的浸出浓度,但存在着固化废物的安置问题。
吸附方法在低浓度重金属污染方面取已得了较好的效果,需继续深入研究。
三、重金属吸附技术的研究进展吸附法处理重金属污染的技术因其有效性和良好的发展前景而受到世界各国的关注,而研发具有优良吸附性能和特异选择性的吸附材料则成为该领域最热门的研究方向之一[4]。
国内外学者进行大量重金属吸附技术的研究。
我国学者李海健等进行了重金属镍、镉、铜等重金属的处理研究[5]。
美国Venkatesan教授于开启了生物炭的帷幕,认为生物炭的含氧官能团对环境中的重金属、有机污染物的吸附具有重要作用,可以有效缓解气候变化和提高农业生产力,显著提高了土壤的pH、总碳、总氮、有效磷和阳离子交换量,使作物得到增产的同时也显著改良了农田的理化性质[6]。
土壤腐殖质对重金属离子吸附-解吸作用的研究探讨
金属离子的迁移及其在沉积物中的富集成岩与腐殖质对 金属离子络合 、 吸附作用有很大关系 , 当腐殖质与重金属 形成易溶性螯合物时 , 便促进重金属的迁移 , 反之重金属
金属吸附试验
翟莹雪等 同志 的实验证明 ,随着离子强
会沉积下来。所以 , 关于腐殖质对重金属离子吸附作用的
研究 , 能为土壤重金属污染防治和土壤环境保护提供科学
11 在 同一 温 度 下 、 .. 2 同一 p 值 下 不 同离子 浓 度 的 重 H
力, 对它们在环境 中的迁移 、 转化 和生物有效性起着十分
重要的作用 。 由于腐殖酸中活性羧基 、 酚基的氢可质子化 ,
所 以能 与金 属离 子 进行 离子 交换 而将 它 吸附 。 境 中各 种 环
(ag ur o pt v do tn L nm iC m ete sr i )模 型竞 争 吸 附研 究方 面 i A p o i
吸作用和吸附机制 的研究则较少 , 而且研究 主要集 中于溶
解性腐殖质 , 对不溶性腐殖质的研究还较少。本文主要从
土壤腐殖质对重金属的吸附作用 、 吸作用和吸附机制三 解 方面进行综述 , 并在此基础上进行总结分析 , 希望为今后
文 献 标 志码 A
状况和最新进展 , 并对今后的研究方向进行分析 , 以促进吸 附 一解吸作用研 究的继续深入开展 。 关键词
中图 分 类 号 S 36 2 1 .+ 2 5
土壤腐殖质是土壤有机质 的主体 , 是具有弱酸性的高
分子有机化合物。 土壤腐殖质又分为可溶性腐殖质和不溶 性腐殖质 , 可溶性腐殖质包括胡敏 酸和富里酸 , 不溶性腐 殖质为胡敏素 。 腐殖质在土壤 中可呈游离的腐殖酸和腐殖
4 567 89 1 , 强 酸性 条 件 下 , 、 、 、、、 、0 在 大量 的氢 离 子 与重 金
关于土壤中重金属污染的研究
关于土壤中重金属污染的研究【摘要】本文综述了土壤中重金属污染的研究现状及相关内容。
在介绍了研究背景、研究目的和研究意义。
在详细讨论了重金属污染的来源、土壤中重金属的迁移与转化、重金属污染对生态环境的影响、重金属污染的监测方法和治理技术。
在展望了未来对土壤中重金属污染的研究方向和总结了本文的主要观点。
本文旨在为进一步研究土壤中重金属污染提供参考,希望能推动相关领域的发展,保护生态环境和人类健康。
【关键词】关键词:土壤、重金属污染、迁移与转化、生态环境、监测方法、治理技术、展望、未来研究方向、总结。
1. 引言1.1 研究背景重金属污染是指土壤中重金属元素(如铅、镉、汞等)超过环境容忍度而对生态环境和人类健康造成危害的现象。
随着工业化和城市化进程的加快,重金属污染已成为全球环境问题中的重要内容之一。
重金属污染不仅会直接影响土壤质量,影响作物生长和食品安全,还会通过食物链进入人体,对人体健康造成潜在威胁。
近年来,随着人们对环境保护意识的增强,重金属污染的研究也逐渐受到重视。
了解重金属污染的来源、迁移规律、影响和治理技术对于有效预防和治理土壤中的重金属污染至关重要。
当前,国内外学者围绕土壤中重金属污染展开了大量的研究工作,取得了丰硕的研究成果,但仍有很多问题有待深入探讨和解决。
开展本研究,深入研究土壤中重金属污染的来源、迁移与转化规律、影响及治理技术,具有重要的现实意义和深远的社会影响。
1.2 研究目的研究目的是为了深入了解土壤中重金属污染的现状和影响,探索其来源、迁移与转化规律,揭示这种污染对生态环境的潜在危害。
通过研究重金属污染的监测方法和治理技术,为有效防治土壤重金属污染提供科学依据和技术支持。
通过对土壤中重金属污染的研究展望和未来研究方向的探讨,为我国土壤环境保护和可持续发展提供战略性建议和指导,促进土壤生态环境的改善和生态文明建设。
研究的目的在于为解决土壤重金属污染问题提供理论支撑和实践指导,促进土壤环境的健康发展和生态安全保障。
土壤对重金属的吸附实验
实验七土壤对重金属的吸附实验一、实验目的和要求1、掌握土壤对重金属吸附的实验原理和方法2、掌握土壤对汞的吸附等温线的制作方法3、了解土壤吸附汞的影响因素4、掌握双光数显测汞仪的使用方法。
二、实验原理本实验研究土壤对重金属的吸附规律,可以根据实际情况,选做汞、砷、铅或锌等。
下面以汞为例。
汞是环境中的剧毒元素,且易被土壤吸附,并在土壤中积累。
当它超过一定的临界值时,便会进入食物链,从而对人类造成危害。
因此研究汞在土壤中的吸附和解吸作用具有重要的意义。
汞的吸附行为受很多因素的影响,包括土壤类型、pH值、有机质含量、离子交换、络合和氧化-还原条件等。
本实验仅选择pH值作为参照条件。
土壤(颗粒物)对重金属(溶质)的吸附是一个动态平衡过程,在固定的温度条件下,当吸附达到平衡时,颗粒物表面的吸附量(X)与溶液中溶质平衡浓度(C)之间的关系可以用吸附等温线来表达。
目前常用Freundlich和Langmuir方程来描述土壤体系中的吸附现象。
土壤对重金属的吸附一般符合Freundlich方程。
Freundlich方程的一般形式为:X=KC1/n (1)式中:X为土壤对汞的吸附量(mg/g)C为平衡溶液中汞的浓度(mg/L)K,n为经验常数,其值决定于离子种类吸附剂性质及温度等。
(1)式也可以写成直线型方程:lgX=lgK+(1/n)lgC (2)以lgX对lgC作图可得一直线,lgK为截距,1/n为斜率。
由此求得常数K, n。
将它们代入(1)式,便能确定某一条件下的Freundlich方程,可以显示一定条件下土壤体系中的吸附现象。
SG921-1型双光束测汞仪仪器原理:仪器原理为原子吸收光谱,即利用汞原子对波长253 .7nm的共振线具有强烈的吸收作用。
吸收作用的大小与汞原子蒸汽浓度的存在一定的关系(比耳定律),因此可以根据原子吸收原理来测定汞原子浓度。
在测定溶液中汞的含量时,需要先将汞离子还原成汞原子,一般采用亚锡离子(Sn2+)作为强还原剂。
土壤对重金属的吸附解吸的研究概况
土壤对重金属的吸附解吸的研究概况摘要:本文主要对土壤吸附重金属离子的研究现状进行了综述,介绍了土壤对重金属吸附一解吸的反应机理,以及各种环境因子的影响;同时综述了土壤对重金属吸附模式的研究情况。
关键词:土壤,重金属,吸附,解吸The study of adsorption and desorption of heavy metals on soilYAO xiao-fei(Department of Municipal and Environmental Engineering, Beijing Jiao Tong University, Beijing100044)Abstract:The adsorption and desorption of heavy metals on soil were studied in this paper,it Describes the reaction mechanism about adsorption and desorption of heavy metals in soil,and the impact of various environmental factors 。
At the same time we can have an overview of heavy metal adsorption model 。
Keywords: soil,heavy metal,absorption,desorption长期以来,土壤中的重金属污染一直是人们关注的焦点,随着人类活动的加剧,越来越多的重金属元素进入到土壤中,进入土壤的重金属可以被植物吸收,进入食物链,也可在一定的条件下向下迁移污染地下水,威胁生态环境的平衡和人类健康[1]。
吸附是重金属元素在土壤中积累的一个主要过程,是一个溶质由液相转移到固相的物理化学过程,其决定着重金属在土壤中的移动性、生物有效性和毒性[2]。
土壤镉吸附实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本研究旨在探讨土壤中镉(Cd)的吸附行为,分析不同土壤类型、不同有机质含量以及不同pH值对镉吸附能力的影响,为土壤镉污染的治理提供理论依据。
二、实验材料与方法1. 实验材料(1)土壤样品:采集我国不同地区的土壤样品,包括黑土、红壤、黄壤等。
(2)镉标准溶液:浓度为1000 mg/L的镉标准溶液。
(3)实验试剂:HCl、NaOH、NaCl、KCl、KNO3等。
2. 实验方法(1)土壤样品处理:将采集的土壤样品风干、磨碎、过筛(粒径小于0.25 mm),备用。
(2)镉吸附实验:将处理后的土壤样品分别放入50 mL的锥形瓶中,加入一定量的镉标准溶液,设置不同的pH值(5、6、7、8、9),在室温下振荡一定时间(如24小时),然后用0.01 mol/L的NaOH溶液调节pH值至7,过滤,测定滤液中镉的浓度。
(3)吸附等温线实验:在一定的pH值下,改变镉的初始浓度,进行吸附实验,绘制吸附等温线。
(4)吸附动力学实验:在一定的pH值下,改变镉的初始浓度,进行吸附实验,测定不同时间点的镉浓度,绘制吸附动力学曲线。
三、实验结果与分析1. 不同土壤类型对镉吸附能力的影响实验结果表明,不同土壤类型对镉的吸附能力存在差异。
其中,黑土对镉的吸附能力最强,红壤次之,黄壤最弱。
2. 不同有机质含量对镉吸附能力的影响实验结果表明,随着土壤有机质含量的增加,镉的吸附能力也随之增强。
这是因为有机质中含有大量的官能团,可以与镉形成络合物,从而降低镉的生物有效性。
3. 不同pH值对镉吸附能力的影响实验结果表明,土壤pH值对镉的吸附能力有显著影响。
在pH值为5时,镉的吸附能力最强;在pH值为9时,镉的吸附能力最弱。
这是因为镉在不同pH值下,其存在形态不同,从而影响其吸附能力。
4. 镉吸附等温线分析根据实验数据,绘制镉吸附等温线,发现实验数据符合Langmuir吸附模型,说明镉在土壤中的吸附过程以单分子层吸附为主。
5. 镉吸附动力学分析根据实验数据,绘制镉吸附动力学曲线,发现实验数据符合二级动力学模型,说明镉在土壤中的吸附过程主要受化学吸附作用控制。
土壤对重金属离子的吸附
土壤对重金属离子的吸附土壤对重金属离子的吸附是环境污染和生态修复领域的重要研究内容。
重金属离子如铜、铅、锌、镉等在环境中含量过高时,会对人类和生态系统产生危害。
土壤作为环境中重金属离子的重要“过滤器”和“储存库”,对其吸附行为的研究有助于深入理解重金属离子的环境行为和生态风险。
首先,土壤对重金属离子的吸附主要取决于土壤的理化性质。
土壤的有机质、pH值、阳离子交换容量(CEC)等都是影响其吸附重金属离子的关键因素。
有机质可以通过配位作用与重金属离子形成络合物,增强土壤对重金属的吸附能力。
pH 值则通过影响土壤表面的电负性来影响吸附,而CEC则反映了土壤对阳离子的吸附能力。
其次,重金属离子的性质如离子半径、电荷数和极化率等也对其在土壤中的吸附有影响。
一般来说,离子半径小、电荷数高、极化率低的重金属离子更易被土壤吸附。
此外,重金属离子的浓度、吸附时间、温度等也会影响其在土壤中的吸附行为。
关于土壤对重金属离子的吸附机制,主要有离子交换、专性吸附和表面络合等。
离子交换是土壤表面离子与重金属离子在静电作用下的交换,专性吸附则是土壤表面的特定基团与重金属离子形成配位键的吸附。
表面络合则是土壤表面的配位基团与重金属离子形成稳定的络合物的吸附。
在实际的环境中,土壤对重金属离子的吸附还受到许多环境因素的影响。
例如,土壤中的水分含量会影响土壤表面的湿润程度,从而影响其吸附能力。
土壤中的氧化还原状态会影响重金属离子的溶解度和化学形态,从而影响其吸附行为。
此外,土壤中的生物活动和微生物群落也会影响其对重金属离子的吸附。
土壤对重金属离子的吸附过程是一个复杂的多相反应过程,涉及物理、化学和生物等多个方面。
这一过程受到多种因素的影响,包括前述的土壤理化性质、重金属离子性质和环境因素等。
对这一过程的深入理解和研究,有助于我们更好地理解和预测土壤环境中的重金属行为,对于环境保护和污染治理等方面具有重要的意义。
对于土壤对重金属离子的吸附研究,未来的研究方向也很多。
土壤对铜的吸附实验-2009
土壤对铜的吸附实验一、实验目的重金属在土壤中的迁移转化主要包括吸附-解吸作用、配合-解离作用、沉淀-溶解作用、氧化-还原作用等,其中吸附作用是重要的迁移转化过程,土壤对重金属吸附能力的大小直接影响土壤中重金属的活性,进而对重金属的环境生态效应产生重要影响。
因此,研究土壤重金属的吸附特征对正确评价土壤中重金属的环境生态效应具有重要意义。
二、实验原理土壤对重金属的吸附包括吸附动力学和吸附热力学。
吸附动力学特征一般可用双常数速率方程lgY=lgK+(1/n)lgt和Elovich方程Y=K+(1/a)lnt描述,两方程中K值的大小均可以反映吸附速率的大小。
吸附热力学特征可以用Freundlich方程lgY=lgK+(1/n)lgC(lgK值越大吸附量越大,1/n值越大吸附力越强)和Langmuir方程1/Y=1/M+(K/M)(1/C)描述(Y吸附量,C 是平衡液吸附质浓度,M是最大吸附量,K是与能量项有关的常数,是吸附结合能常数,对离子交换反应来说是吸附解吸平衡常数,MBC=M*K为最大缓冲容量)。
Freundlich方程中的K值反映了土壤对重金属的吸附能力大小,K值越大吸附能力越大;Langmuir方程中的M是土壤对重金属的最大吸附量。
三、仪器与试剂常用玻璃仪器、离心管、振荡器、离心机、原子吸收分光光度计用0.01MNaNO3溶液配制1、5、10、20、50、100、150、200mg/L铜标准溶液各500mL备用。
四、实验步骤1、土壤的采集与制备2、各类溶液的配制3、标准曲线的绘制吸取50mg/L的铜标准溶液0.00、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00mL分别置于50mL容量瓶中,加2滴0.5mol/L的H2SO4,用蒸馏水定容,其浓度分别为0.00、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00mg/L。
然后再原子吸收分光光度计上测定吸光度。
土壤对镁的吸附解吸特性研究的开题报告
土壤对镁的吸附解吸特性研究的开题报告
题目:土壤对镁的吸附解吸特性研究
研究背景:
镁是作为植物必需的营养元素之一,是构成叶绿素分子必需的组成成分。
对于土壤生态系统的维系、土壤农业生产有着重要的作用。
土壤中镁的形态主要与其吸附状态密切相关。
了解土壤对镁的吸附解吸特性,可以为合理施肥、提高钾肥的利用率提供科学依据。
研究目的:
1.研究不同土壤类型对镁的吸附解吸特性的差异性;
2.探索土壤环境因素(如有机质含量、pH值、离子强度等)对土壤镁吸附解吸特性的影响;
3.分析镁在土壤中的分布及其在植物体内的吸收过程。
研究方法:
1.采集不同土壤类型的土样,分别测定其吸附解吸特性;
2.通过调整土壤pH值、添加不同质量浓度的有机质等措施,探讨环境因素对土壤镁吸附解吸特性的影响;
3.通过植物栽培实验,考察土壤中镁的分布规律及其在植物体内的吸收过程。
预期成果:
1.明确不同土壤类型对镁的吸附解吸特性的差异性和影响因素;
2.为实现钾肥的高效利用提供科学依据;
3.促进土壤种质资源的开发利用,提高土壤养分利用效率。
研究难点:
1.分析土壤中镁的形态和分布规律较为复杂;
2.土壤环境因素对镁吸附解吸特性的影响较为多元。
研究局限性:
1.实验选取的土壤样本数量有限,样本的代表性待进一步验证;
2.不同植物形态对镁的吸收存在较大差异,本研究中仅以单种植物为研究对象,需进一步拓展。
环境土壤中重金属污染的迁移与去除机理研究
环境土壤中重金属污染的迁移与去除机理研究引言近年来,环境问题已成为全球范围内的热点之一。
其中,土壤重金属污染对人类健康和生态系统造成了严重威胁。
为了有效应对这一问题,科学家们进行了大量的研究来探究环境土壤中重金属的迁移和去除机理。
本文将按照类别划分章节,分别介绍土壤中重金属迁移机理和去除机理的研究进展。
一、土壤中重金属迁移机理1.1 土壤-水界面的重金属迁移土壤-水界面是土壤中重金属迁移的重要路径。
研究表明,土壤中重金属离子在土壤孔隙水中以溶解态存在。
重金属的迁移主要受土壤颗粒的物理和化学特性、重金属离子的配位化学和离子交换等因素的影响。
了解这些影响因素,可以针对性地制定控制重金属迁移的策略。
1.2 土壤有机质的影响土壤有机质是土壤中的重要组成部分,对重金属的迁移具有重要影响。
有机质内的功能官能团可与重金属形成络合物,并降低重金属在土壤中的迁移性。
此外,有机质对土壤颗粒的表面性质和土壤结构也有影响,从而进一步影响了重金属迁移的速率和途径。
1.3 重金属迁移的微生物作用土壤微生物在土壤中重金属迁移中发挥重要角色。
某些微生物可以通过形成胞内沉淀物、产生有机酸和还原等方式,影响土壤中重金属的迁移。
此外,微生物还可以作为固定器来稳定土壤中的重金属,从而减少其在环境中的迁移。
二、土壤中重金属去除机理的研究2.1 土壤中重金属的吸附与沉淀土壤中重金属的吸附和沉淀是主要的去除机理之一。
研究发现,土壤中的粘土矿物和铁锰氧化物等颗粒表面具有丰富的吸附位置,可与重金属形成络合物,使其从溶液中脱除。
此外,重金属的沉淀作用也是通过与土壤中的某些成分结合,形成难溶沉淀物而去除。
2.2 土壤中重金属的离子交换离子交换是土壤中重金属去除的重要机制之一。
土壤中的离子交换反应可以通过添加特定离子来诱发,从而使土壤中的重金属与其形成络合物,并降低其迁移性。
这种机制在土壤修复和土壤污染治理中得到了广泛应用。
2.3 生物去除技术生物去除技术是一种新兴的土壤重金属修复方法。
第三篇第一章第4节土壤吸附-解析研究实例
表3模拟酸雨影响下解吸态铜(Y)与铜吸附量(X)的关系拟合参数
Table3 Effect of acid rain on the relationship between easily and difficulty desorption Cu(Y) and Cu adsorption (X)
最大吸附量 Xm(mg/kg) 1159 2045 1733 1307 529.1 1298 840.3 819.7 975.6 1873 920.8 840.3 易解吸态 b1 0.0255 0.0584 0.1039 0.1152 0.2420 0.3239 0.3738 0.3838 0.0409 0.0731 0.0919 0.1596 难解吸态 b2 1.057 0.8271 0.8258 0.7895 0.9802 0.7761 0.7980 0.5276 1.063 0.9791 0.9519 0.8578
600 500
© ¨mg/kg£ ¿ £ ü Á â Î ½
400 300 200 100 0 0 200 W-3.0 W-4.0 400 â Î ½ ü Ç °µ Ä Î ü · ½ Á ¿ £ ¨mg/kg£ © W-2.0 W-5.6 600 800
图9模拟酸雨影响下乌泥土难解吸态铜的解吸曲线
800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 200 B-5.6 400 â Î ½ ü Ç °µ Ä Î ü · ½ Á ¿ £ ¨mg/kg£ © B-4.0 B-3.0 B-2.0 600 800
三峡库区消落带土壤对Cu、Zn的吸附-解吸特征研究的开题报告
三峡库区消落带土壤对Cu、Zn的吸附-解吸特征研究的开题报告一、选题的背景和意义随着人类经济和生活水平的提高,前期的排放和过量使用化肥、农药等化学品在农业生产中的大量积累已经引起了广泛关注,极易污染土壤地下水和水体等环境,从而影响大气质量,生态系统的可持续发展已经成为当代世界上的一项广泛关注的课题。
而污染土壤对环境的影响也是人们关注的重点。
我国是一个重农业和重工业国家, Cu、Zn 等金属元素因广泛应用于各种农药、化肥、工业催化剂等中,不断进入土壤介质中,大量的Cu、Zn 对土壤造成了慢性毒性的危害,进一步污染表土和地下水资源,引起许多有害生物的消失,破坏了生态系统的生态完整性,而三峡库区地理区域特殊,险峻的地形和复杂的水土条件,使样品采集和研究变得更具挑战性。
因此,对 Cu、Zn 等重金属在消落带土壤的吸附-解吸特性进行系统的研究,对于减轻土壤污染问题具有一定的重要意义和现实意义,也为三峡库区的可持续发展提供了科学依据。
二、研究的基本内容和方法本研究主要针对三峡库区19个县的消落带土壤样品,测定 Cu、Zn的吸附-解吸特性,分析土壤的理化性质,同时探讨污染程度和分布差异,研究重金属元素在土壤中的吸附-解吸特性,并建立相关模型。
具体的工作内容包括:1. 样品采集与制备:采集目标区县的土壤样品,空气干燥、破碎均质,通过0.149 mm 筛网过筛,制备工作样本,保存于4℃下,便于后续测试。
2. 理化及重金属元素的分析:测定土壤的主要理化性质,包括 pH 值、土壤含水率、有机质含量等,并采用火焰原子吸收光谱法进行 Cu、Zn 等重金属元素的分析。
3. 吸附-解吸实验:确定土壤样品的吸附、解吸等动态变化,研究Cu、Zn 等重金属元素在吸附-解吸机制及其规律。
4. 数据处理:根据实验结果,分析 Cu、Zn 在消落带土壤中的吸附动力学,内部扩散、外部传质等,建立相应的吸附解吸动力学模型,对数据进行统计处理。
土壤重金属的治理方法和研究展望
土壤重金属的治理方法和研究展望土壤重金属污染是指土壤中重金属元素(如铅、镉、汞、砷等)超过环境质量标准限定值或地壳含有量的一定比例,使土壤质量下降,影响农作物生长和人类健康。
重金属污染对农田、水体和生态环境都造成了严重威胁,因此土壤重金属的治理成为了当前环境科学研究的重要方向之一。
土壤重金属的治理方法可以分为物理方法、化学方法和生物方法三大类。
物理方法主要包括土壤剥离、土壤覆盖和土壤替代。
土壤剥离指通过移去含有重金属污染物的土层来治理污染土壤。
土壤覆盖则是指在重金属污染土壤表面覆盖一层无重金属的清洁土壤,起到隔离的作用。
土壤替代则是指将重金属污染的土壤从污染区域转移,并用经过修复处理的清洁土壤进行替代。
化学方法主要包括土壤酸化、土壤碱化和土壤添加剂处理。
土壤酸化是通过降低土壤pH值来改变重金属的形态,使其转化为难溶于水的态,减少对作物和环境的毒性。
土壤碱化则是通过提高土壤pH值来促进重金属的沉淀和结晶,从而减少其迁移和释放。
土壤添加剂处理是指向土壤中添加一定的改良剂,如石灰、腐殖酸和硅酸等物质,以促进重金属的吸附和固定,减少其毒性。
生物方法是利用生物体(如植物和微生物等)来修复和治理土壤重金属污染。
植物修复方法主要包括植物吸收、植物蒸腾和植物酸解等。
植物吸收是指通过植物的根系吸收土壤中的重金属,并将其转运到地上部分,从而达到净化土壤的目的。
植物蒸腾则是指植物通过叶片释放水分的过程中将吸收的重金属也随之排出,并将其随着水分蒸发和蒸腾到大气中。
植物酸解是指某些植物根系中的分泌物或降解物可以改变土壤pH值,从而影响土壤中重金属的形态和迁移规律。
微生物修复方法则主要通过土壤微生物的代谢活动,使重金属发生复杂的生物地球化学转化和迁移,从而改变其形态和去除其毒性。
目前,土壤重金属的治理研究还处于初步探索阶段,仍然存在一些挑战和问题。
其中最主要的问题是治理方法的适用性和可行性。
不同地区的重金属污染形式和程度各不相同,因此需要根据具体情况选择和优化相应的治理方法。
可变电荷土壤对重金属的吸附研究
摘要近代工农业的发展,天然水环境的污染日益严重。
作为水体中的主要污染物之一,重金属越来越受到人们的普遍关注。
不可降解性、迁移性小以及易土壤中富集等特点,经水、植物等介质最终影响人类健康。
本文主要研究了可变电荷土壤对重金属的单相吸附及影响其的相关因素。
以Cu2+为目标污染物,通过改变环境因素如温度、pH、离子强度等因素,来确定可变电荷土壤对Cu2+吸附的最佳条件,并通过Zeta电位测定仪监测可变电荷土壤吸附Cu2+的表面电荷变化来探究其吸附机理。
本文研究结果表明:(1)pH:可变电荷土壤吸附铜离子的吸附率基本上与pH值成正比例关系,有着明显的增长,但是当pH增加到一定值时,吸附率增长速度变缓。
(2)离子强度:随着离子强度的提高,可变电荷土壤对于铜离子的吸附效果明显降低。
(3)有机酸:酒石酸对于可变电荷土壤吸附铜离子的影响效果最好,依次是草酸、对照组;土壤中Cu2+的吸附随着投加量的增加而增加,但是随着投加量的提高,增速明显变缓。
(4)重金属:重金属离子存在下会抑制可变电荷土壤吸附Cu2+效果:且抑制顺序为:Cd2+> Hg2+;(5)热力学:随着温度升高,吸附量增大,可能原因是吸附是一个吸热过程。
Langmuir 模型在描述可变电荷土壤对铜离子的吸附行为上要优于Freundlich模型。
(6)动力学:可变电荷土壤对重金属的吸附速度很快,在2.0h左右吸附基本达到平衡。
可变电荷土壤吸附铜离子的动力学原理符合假二次动力学模型。
关键词:可变电荷土壤;铜离子;吸附AbstractWith the development of modern industry and agriculture, the pollution of water environment becomes worse. People pay more attention to heavy metals, which is the one of the main pollutants. With the characteristics of non-degradation, little mobilityand easy to enrichment in soil, heavy metalswill ultimately affect human health though water, plants and other media.This paper mainly studies the variable charge soils’single-phase adsorption of heavy metals and the affecting factors. Cu2+as the target pollutant,this experiment changesthe environmental factors such as temperature, pH, ionic strength and so on, to determine which is the best conditionfor the variable charge soils adsorbing Cu2+. Through the Zeta potential analyzer, we monitor the surface charge ofvariable charge soils to explore the adsorption mechanism.In this paper,(1) pH: the adsorption rate of variable charge soils adsorbingCu2+is essentially proportional to the pH value, but when the pH increases to a certain value, the adsorption rate of growth becomessmall.(2) Ionic strength: with the increase of ionic strength, the effect on Cu2+adsorption by variable charge soilssignificantly reduces.(3) Organic acid:the effect of tartaric acid for Cu2+ adsorption by variable charge soils is the best, followed by oxalic acid and the control group; the adsorption rate of Cu2+ increases with the dosage increasing; but as the dosage increased, the growth rate significantly becomessmall.(4)Heavy metals:The presence of heavy metals inhibit the adsorption of Cu2+by variable charge soils, the effect on Cu2+’sadsorption by variable charge soils: Cd2+>Hg2+.(5)Thermodynamics: as the temperature increases, the adsorption capacity increases; this may meansthe adsorption is an endothermic process. Langmuir and Freundlich models are used to describe the adsorption isotherms. Results indicate that Langmuir model is fit to experimental data well.(6)Kinetics: the adsorption of variable charge soils on heavy metals is veryfast, in about 2.0h adsorption equilibrium is achieved. The pseudo-second-orderkinetic model is applied to describe the kinetic data. The experimental data agrees with pseudo-second-orderkineticmodel well.Keyword:Variable charge soil, Copper ion, adsorption目录摘要IIAbstract III第一章绪论11.1研究背景11.2国内外研究现状21.3水环境重金属污染现状21.3.1国内水环境重金属污染现状31.3.2国外水环境重金属污染现状31.4重金属在可变电荷土壤/水界面的吸附机理及其影响因素41.4.1重金属在可变电荷土壤/水界面的吸附机制41.4.2 重金属在可变电荷土壤吸附的影响因素41.5研究意义及内容6第二章实验材料、设备和方法72.1实验试剂与仪器72.1.1实验试剂与材料72.1.2实验仪器72.2试验方法82.2.1供试土样82.2.2土壤基本性质的测定82.2.3影响因素实验82.2.4吸附热力学研究方法92.2.5吸附动力学研究方法92.3实验分析方法92.3.1标准曲线9第三章土壤样品基本性质的表征113.1 XRF113. 2零点电位的确定(pH ZPC)113. 3土壤样品基本性质的测定结果123.4 FT-IR红外光谱测定123.5 吸附前后的电镜扫描13第四章可变电荷土壤吸附对Cu2+影响因素的研究14 4.1 pH值的吸附影响144.2离子强度的吸附影响154.3有机酸的吸附影响164.4重金属的吸附影响174.5本章小结18第五章铜离子吸附的热力学与动力学研究205.1铜离子吸附热力学研究205.2铜离子吸附动力学研究225.3本章小结24第六章结论与展望256.1结论256.2展望25参考文献27致谢29第一章绪论1.1研究背景土壤与我们的生活息息相关,是我们获取食物和其他能源的基础。
重金属镉和铬在土壤中吸附及运移规律研究
重金属镉和铬在土壤中吸附及运移规律研究重金属镉(Cd)和铬(Cr)是土壤中常见的污染物,它们对土壤环境和生态系统造成了严重的危害。
因此,研究重金属镉和铬在土壤中的吸附及运移规律对于土壤环境保护和修复具有重要意义。
首先,重金属镉和铬在土壤中的吸附规律是研究的重点之一。
土壤中的有机质、粘粒和氧化铁等对重金属镉和铬的吸附起着重要作用。
有机质具有很强的吸附能力,能够有效地吸附重金属离子并降低其在土壤中的活性。
粘粒表面的负电荷也能够吸附重金属离子,而氧化铁矿物对铬离子的吸附能力较强。
不同土壤类型和pH值对重金属镉和铬的吸附能力也有影响,研究表明,酸性土壤中对重金属的吸附能力较强。
其次,重金属镉和铬在土壤中的运移规律也是研究的重要内容之一。
重金属离子在土壤中的运移受到多种因素的影响,包括土壤孔隙结构、水分含量、离子交换等。
土壤孔隙结构的大小和形状直接影响重金属离子的运移,较小的孔隙会限制重金属离子的运移。
另外,土壤水分含量也会影响重金属离子的运移情况,水分较高时重金属离子更容易被流动水带走。
离子交换是影响重金属离子运移的重要因素,土壤中的其他离子会与重金属离子发生竞争,影响其在土壤中的分布和迁移。
针对重金属镉和铬在土壤中的吸附及运移规律研究,科研人员采用了多种方法和技术。
地球化学模型可以模拟重金属离子在土壤中的吸附和解吸过程,研究其吸附机理和影响因素。
土壤柱实验和野外监测可以对重金属离子的运移情况进行定量分析,研究其在不同条件下的迁移规律。
此外,现代仪器分析技术如ICP-MS、XRD等也能够对重金属镉和铬在土壤中的分布和形态进行精准的分析。
通过研究重金属镉和铬在土壤中的吸附及运移规律,我们可以更好地了解其在土壤中的行为及对生态环境的影响。
基于这些研究成果,我们可以制定合理的土壤污染防治措施,降低重金属镉和铬对土壤和水体的污染,保护生态环境和人类健康。
同时,需要发展更加精准的分析技术和模拟模型,深入研究重金属离子在不同土壤类型和地域条件下的行为规律,为土壤环境保护和修复提供更有效的科学依据。
土壤对重金属的吸附实验
实验七土壤对重金属的吸附实验一、实验目的和要求1、掌握土壤对重金属吸附的实验原理和方法2、掌握土壤对汞的吸附等温线的制作方法3、了解土壤吸附汞的影响因素4、掌握双光数显测汞仪的使用方法。
二、实验原理本实验研究土壤对重金属的吸附规律,可以根据实际情况,选做汞、砷、铅或锌等。
下面以汞为例。
汞是环境中的剧毒元素,且易被土壤吸附,并在土壤中积累。
当它超过一定的临界值时,便会进入食物链,从而对人类造成危害。
因此研究汞在土壤中的吸附和解吸作用具有重要的意义。
汞的吸附行为受很多因素的影响,包括土壤类型、pH值、有机质含量、离子交换、络合和氧化-还原条件等。
本实验仅选择pH值作为参照条件。
土壤(颗粒物)对重金属(溶质)的吸附是一个动态平衡过程,在固定的温度条件下,当吸附达到平衡时,颗粒物表面的吸附量(X)与溶液中溶质平衡浓度(C)之间的关系可以用吸附等温线来表达。
目前常用Freundlich和Langmuir方程来描述土壤体系中的吸附现象。
土壤对重金属的吸附一般符合Freundlich方程。
Freundlich方程的一般形式为:X=KC1/n (1)式中:X为土壤对汞的吸附量(mg/g)C为平衡溶液中汞的浓度(mg/L)K,n为经验常数,其值决定于离子种类吸附剂性质及温度等。
(1)式也可以写成直线型方程:lgX=lgK+(1/n)lgC (2)以lgX对lgC作图可得一直线,lgK为截距,1/n为斜率。
由此求得常数K, n。
将它们代入(1)式,便能确定某一条件下的Freundlich方程,可以显示一定条件下土壤体系中的吸附现象。
SG921-1型双光束测汞仪仪器原理:仪器原理为原子吸收光谱,即利用汞原子对波长253 .7nm的共振线具有强烈的吸收作用。
吸收作用的大小与汞原子蒸汽浓度的存在一定的关系(比耳定律),因此可以根据原子吸收原理来测定汞原子浓度。
在测定溶液中汞的含量时,需要先将汞离子还原成汞原子,一般采用亚锡离子(Sn2+)作为强还原剂。
土壤对重金属的吸附 -回复
土壤对重金属的吸附-回复土壤对重金属的吸附是指土壤颗粒表面吸附重金属离子的过程,是土壤对环境中重金属污染的重要防止和治理方式之一。
本文将逐步回答土壤对重金属的吸附过程、影响因素、吸附机制以及提高土壤对重金属吸附能力的方法。
一、土壤对重金属的吸附过程土壤对重金属的吸附过程是一个动态平衡过程。
一方面,土壤中的各种成分如有机质、粘粒、孔隙等具有较大的表面积和表面活性,能够吸附大量的重金属离子。
另一方面,重金属离子在土壤中通过水解、配位等化学反应形成各种离子态和络合物,从而被土壤吸附。
二、影响土壤对重金属吸附的因素1. pH值:土壤pH值是影响土壤对重金属吸附的重要因素。
一般来说,土壤的pH值越低,其对重金属的吸附能力越强,因为在酸性条件下,重金属离子更容易与土壤颗粒表面的负电荷区域发生吸附反应。
2. 有机质含量:土壤有机质含量高的地区,其对重金属的吸附能力较弱。
这是因为有机质中的功能基团能够与重金属形成胶体或络合物,从而减少重金属离子与土壤颗粒间的相互作用。
3. 孔隙度:土壤孔隙度越大,其吸附重金属的能力越强。
这是因为孔隙度的增大能够提供更多的吸附位置,从而增加重金属与土壤颗粒的接触机会。
4. 重金属浓度:重金属离子浓度越高,其在土壤中的吸附量越大。
但当重金属浓度超过一定范围时,由于土壤吸附位点饱和,进而导致重金属向土壤颗粒孔隙中扩散和迁移。
三、土壤对重金属的吸附机制1. 离子交换:土壤中的可交换性阳离子如钠(Na+)、钙(Ca2+)等能够与重金属离子发生交换反应,从而使重金属被土壤颗粒吸附。
2. 静电吸附:土壤颗粒表面具有一定数量的负电荷,而重金属离子通常带有正电荷,因此重金属离子能够通过静电作用与土壤颗粒发生吸附。
3. 配位反应:重金属离子与土壤颗粒表面的氧、氮、硫等功能基团发生配位反应,形成络合物或胶体颗粒,从而吸附重金属。
四、提高土壤对重金属吸附能力的方法1. 改善土壤质地:增加土壤的有机质含量,改善土壤颗粒的结构,提高土壤的孔隙度,从而增加土壤对重金属的吸附能力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
土壤对重金属的吸附解吸的研究概况摘要:本文主要对土壤吸附重金属离子的研究现状进行了综述,介绍了土壤对重金属吸附一解吸的反应机理,以及各种环境因子的影响;同时综述了土壤对重金属吸附模式的研究情况。
关键词:土壤,重金属,吸附,解吸The study of adsorption and desorption of heavy metals on soilYAO xiao-fei(Department of Municipal and Environmental Engineering, Beijing Jiao Tong University, Beijing100044)Abstract:The adsorption and desorption of heavy metals on soil were studied in this paper,it Describes the reaction mechanism about adsorption and desorption of heavy metals in soil,and the impact of various environmental factors 。
At the same time we can have an overview of heavy metal adsorption model 。
Keywords: soil,heavy metal,absorption,desorption长期以来,土壤中的重金属污染一直是人们关注的焦点,随着人类活动的加剧,越来越多的重金属元素进入到土壤中,进入土壤的重金属可以被植物吸收,进入食物链,也可在一定的条件下向下迁移污染地下水,威胁生态环境的平衡和人类健康[1]。
吸附是重金属元素在土壤中积累的一个主要过程,是一个溶质由液相转移到固相的物理化学过程,其决定着重金属在土壤中的移动性、生物有效性和毒性[2]。
因此,国外学者在土壤对重金属吸附一解吸方面进行了大量研究,取得了一系列成果。
本文主要对这些研究所采用的方法、条件及其进展进行综述。
1 研究方法与条件研究土壤对重金属的吸附与解吸特征通常所采用的方法主要有序批实验,柱状淋滤实验,单一化学提取方法和连续提取方法。
序批实验也叫静态实验,是将一定比例的土壤与溶液混合,在一定温度下在震荡器中震荡平衡或搅拌器中搅拌,溶液经过离心、过滤后进行测定。
柱状淋滤实验也叫动态实验,是将一定土壤按一定空隙率和含水率装填在柱中,流动溶液由上而下,定时收集接收液测定以及土壤中重金属的测定[3]。
由于不同土壤具有不同性质、不同方法的研究结果不适宜直接比较,同时动态实验需要使用均一体系来保证实验结果的重现性,具有一定难度。
而静态研究的结果相对稳定,实验条件容易控制,因此,目前采用较多。
其操作步骤一般都是加入不同浓度的重金属离子溶液于土壤中,再加入支持电解质,恒温振荡若干时间后恒温平衡若干时间,再离心,过滤,用原子吸收分光光度计测定上清液重金属的含量。
这些研究的具体操作步骤因研究目的而异,通常下列几个因素对研究结果的影响较大。
1.1 土样粉碎度吸附解吸实验中所用的土样一般为20目或60目,土壤的不同粉碎度对土壤吸附性能的影响没有专门报道。
然而,样品研磨太细,容易破坏土壤矿物晶体。
矿物晶粒遭破坏后,暴露出新的表面使土壤颗粒的总表面积增大,因而就会改变土壤对金属离子的吸附性能,故选用通过20 目筛的土样相对更合理。
1.2 支持电解质吸附实验中所采用的支持电解质类型较多,也有不添加支持电解质的。
支持电解质中的阳离子与重金属离子竞争吸附点位而对土壤吸附重金属有一定影响,没有特定研究目的时一般采用NaNO3作为支持电解质。
解吸实验中也常用氯化钙、硝酸钙、硝酸钠、乙酸钠、氯化铵等背景溶液提取重金属来研究土壤重金属的移动性、土壤一植物中的转移和物理化学过程,植物吸收、土壤元素的缺乏、土壤修复和肥力等.1.3 离子强度所选用的支持电解质中的离子浓度同样对附解吸会产生影响。
通常认为,离子强度可通过三条途径影响土壤对重金属离子的吸附:由于生成离子对或者影响介质的pH,使游离金属离子的活度发生变化;支持电解质的阳离子与重金属离子发生竞争吸附;使土壤吸附平面的静电电位发生变化。
很少的研究使用离子强度为零的溶液作为背景溶液,很多研究者使用一定浓度的电解质溶液来模拟土壤溶液的组成(表一)。
一般来说,随着溶液离子强度的增加,重金属吸附量递减[4]。
离子强度对重金属吸附的影响中,阳离子的影响与它们的离子化合价有关,影响大小的顺序为3价>2价>1价,同价离子中,对吸附的影响大小与离子的水化半径等性质有关。
另外,高离子强度水体中的Cl-、SO42-等阴离子会与重金属形成更多的络合物,从而影响对重金属的吸附。
2 土壤对重金属的吸附及吸附性能的数学表达土壤对重金属离子的吸附分为专性吸附和非专性吸附,专性吸附被认为是具有高选择性、低可逆性的反应,主要是离子与土壤表面的官能团发生表面络合反应,形成内圈化合物;非专性吸附是指结合作用较弱、具有较低选择性的外层配合,主要是指离子与土壤表面电荷的静电吸附作用,多形成外圈化合物,电性吸附的离子在环境条件改变时容易解吸,而专性吸附的离子不易解吸,其只能被吸附亲和力更强的离子或有机络合剂解[5]。
由于土壤表面的不均一性,存在两类不同的吸附点位,即结合能高的点位与结合能低的点位。
初始浓度较低时,重金属首先被吸附在结合能高的点位上,随浓度的升高,低结合能点位也开始吸附重金属离子。
吸附于高结合能点位上的重金属离子,受pH 变化的影响较小,而吸附在低结合能点位上的重金属离子,由于受到质子的作用而受pH变化的影响较大。
一般来说,以静电作用而被吸附的重金属离子结合能较低,而通过专性吸附机制被吸附的重金属离子结合能较高[6]。
2.1 吸附等温式通常描述土壤吸附过程的数学方程有Langmuir方程、Freundlich方程、BET方程等,理论是Langmuir最早提出的气固单分子吸附理论,虽然Langmuir等温式是在几个假设基础上建立起来的,但由于其方程中的参数具有一定的意义,因此,它被广泛应用于描述土壤对重金属的吸附过程。
Freundlich等式特殊点为吸附剂具有不同的表面能,而Langmuir吸附等温式中,吸附剂表面各个吸附点位的吸附能力是相同的[7]。
BET吸附等温式是Brunauer、Emmett和Teller 3人在1938年提出的多分子层吸附理论。
该理论是在Langmuir理论基础上提出的,但认为被吸附的分子和碰撞在其上面的分子之间,存在着范德华力,仍可发生吸附作用,即可形成多分子层吸附。
2.2 表面络各模型等温方程通常不考虑溶液中的离子与带电的吸附剂表面之间的相互作用,从等温方程中我们无法获得说明机理的信息,机理模型正是为了弥补这一不足提出来的,它把界面的吸附过程看作化学反应,用化学反应来预测吸附行为,其中应用最广的是表面络合模型,它成功模拟了重金属在铁锰氧化物表面的吸附。
它的基本原理是将吸附过程看作金属离子同铁锰氧化物表面羟基的配合反应,结合描述胶体表面化学性质的双电层模型,该理论得以模式化并建立计算机程序,成为预测金属离子在矿-水界面吸附的有力手段[8]。
表面络合模式是60年代由Stumm、Schindler最早发展了恒定容量模式(CCM),随后Stumm又提出了扩散层模式(DLM),到如今,已发展了一系列各种各样的模式,其中包括三层模式(TLM)、无静电模式(NEM)、广义二层模式(GTLM)、四层模式(FLM)、可变表面电荷一可变表面电位模式、电荷分布模式(CDM)[9]。
在这些模式中,吸附被看作为官能团和金属离子间的络合,这些模式很好的应用于描述重金属一吸附剂表面间的相互作用,包括内层与外层的表面络合反应。
内层的表面络合反应中,被吸附离子与表面官能团以共价键连接;而在外层表面络合反应中,在被吸附离子与表面官能团间至少有一个水分子存在。
上述模式中,恒定容量模式(CCM)、扩散层模式(DLM)和三层模式(TLM)应用最广。
CCM假设界面双电层是一个平板电容器,具有恒定电容值,不考虑溶液中电解质离子对界面的影响,只能应用于恒定高离子强度体系,不能描述不同离子强度下吸附的差异,电容值的大小取决于体系的温度、离子强度和支持电解质的性质,另外,该模式的校正参数最少,而且简单有效。
DLM 假设所有的表面络合反应均为内层的表面络合反应,而且吸附介质中的电解质离子不发生任何表面络合反应,其优点是可描述不同离子强度下的吸附,但通常适用于低离子强度条件下,另外该模式的可变参数较少。
TLM可应用于广泛的离子强度条件,主要是中等离子强度,适用的范围比较广,但比较复杂,引入较多的参数。
3种吸附模式在重金属离子的吸附形态上还存有分歧,CCM和DLM为重金属自由离子的单配体络合物,而TLM在使用中认为重金属离子的一级水解形式是可以被吸附的[10]。
3 影响土壤对重金属吸附解吸的环境因子影响土壤吸附重金属离子的因子很多,同时各个因子的影响程度也因土壤类型而异。
同一种土壤各因子之间则存在多种复杂关系,综合制约或促进镉的吸附。
就目前来说,涉及单因子或少数几个因子复合影响的研究较多。
3.1 pHpH对重金属吸附的影响主要表现在:制约重金属的溶解度等许多重要的性质;影响固体颗粒物中自然胶体表面的吸附特征;控制固体颗粒物表面的各种反应。
Hatter等[11]指出所有金属都有一个吸附的突越,在一个相对窄的pH范围内,吸附量急剧增加,随着pH的升高,土壤中的粘土矿物、水合氧化物和有机质表面的负电荷增加,对重金属元素的吸附力加强,同时重金属元素在氧化物表面的专性吸附、土壤有机质-金属配合物的稳定性随pH升高而增强,随着pH升高,土壤中的H+、Fe2+等浓度减小,与目标重金属元素的竞争吸附减少,更有利于土壤吸附重金属元素,pH升高则有利于金属水合离子的生成,而水合离子在土壤吸附位点上的亲和力明显高于金属离子,有利于重金属元素在土壤上的吸附。
当金属添加量增加的时候,吸附突越变的更明显同时转向更高的pH,当溶液中重金属浓度低的时候,这种急剧的变化不能被解释为是金属沉淀的结果,这种变化通常被认为是土壤或土壤成分表面电荷和溶液中金属离子种类发生变化的结果。
土壤体系中重金属吸附随pH变化的趋势并不是不变的,有时侯随着pH的升高。
对重金属的吸附量也增加。
有时侯随着pH的升高,吸附量反而降低。
有时候变化不明显,这可能和土壤体系中其它组成和性质(例如DOC等)有关。
3.2 温度温度是影响吸附的重要环境因子之一,在夏季和冬季温度可能相差很大,即使是每天白天和黑夜也有可能相差很大,温度的变化也可能导致吸附量的变化.随着温度的升高,土壤或土壤组分对重金属的吸附有可能升高,也有可能降低.Dho[12]研究了在155-500O C温度范围内自然粘土对铜的吸附,随着温度从150O C升高到550O C,在铜单独存在的情况下,铜碳酸盐结合态吸附从56%升高到61%,在铜和锌共同存在的时候,铜碳酸盐结合态从60%升高到66%,同时根据研究结果指出除了可交换态以外,随着温度升高,铜在自然粘土上的吸附量升高,说明了自然粘土对铜的吸附是一个吸热反应。