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。

三、仪器和试剂
仪器
1、SG921双光数显测汞仪
2、HY-2型多用振荡器
3、TDL-5-A飞鸽离心机
4、PHS-3B精密数显酸度计
5、100目标准筛
试剂
1、HgCl2标准液（1mg/L）
2、1mol/L盐酸
3、50ml容量瓶6只
4、50ml锥形瓶6只
5、50ml塑料离心管6只
6、试管，烧杯，移液管，量筒若干
四、实验步骤
1.采集新鲜土壤，风干，磨碎，过100目筛后装瓶待用（课前准备好）
2.用移液管准确吸取1mg/LHgCl2标准溶液0，10，20，30，40，50ml分别置于50ml
容量瓶中，用蒸馏水定容，HgCl2浓度分别为0，0.2，0.4，0.6，0.8，1mg/L
3.称取6份1.00g土壤样品分别置于50ml锥形瓶中
4.向锥形瓶中依次加入不同浓度的HgCl2溶液20ml，并滴加1mol/L盐酸1滴。

置于
振荡器上，在25℃下振荡4小时
5.振荡结束后，将混浊液小心转移到50ml塑料离心管中，盖好塞子，离心10分钟
（3000转/分）
6.用双光数显测汞仪测定水中二价汞离子浓度：
1)配制10%SnCl2溶液（当天即配即用）：称取2.5g SnCl2于小烧杯中，加入5ml
浓盐酸，稍微加热至透明，冷却后，转移入容量瓶中，用去离子水稀释至25ml
（为方便配制，也可两组一起配，各数据乘以2）
2)5%硝酸溶液：量取50ml分析纯硝酸，用去离子水稀释到1000ml，供洗涤用
（课前配好）
3)将各附件正确连接，往吸收瓶（易倒，小心操作！）中加入适量余汞吸收液（5%
硝酸溶液），1号测试瓶（易倒，小心操作！）中加入适量蒸馏水，开启电源开
关，预热1-2小时。

开启气泵电源开关，鼓泡器中有气泡翻滚并形成气体循环，
等显示器上数字稳定，即可开始测量
4)每次测量前，需等待或手动调节调零电位器，使显示器读数为零。

并将三路活
塞放在测定位置，即测试瓶中鼓泡，而吸收瓶中不鼓泡
5)空白测定：往2号测量瓶（易倒，小心操作！）中加入5ml硝酸，再加入1ml SnCl2
溶液，迅速盖紧瓶塞，鼓泡器翻泡，看仪器读数显示的最高点即为空白值（绝
对浓度值）
6)样品测定：往2号测量瓶中加入5ml等测样品溶液，加入5ml硝酸，再加入
1ml SnCl2溶液，迅速盖紧瓶塞，鼓泡器翻泡，看仪器读数显示的最高点即为
该样品的绝对浓度值
7)记下读数后，将三路活塞转到余汞吸收位置，即吸收瓶和测试瓶同时鼓泡。

待
仪器读数下降到小于10时，用1号测试瓶换下2号测试瓶，准备下一次测定
8)重复（5）-（7）步骤，进行样品测定
9)将测试读数与标准曲线（由教师提供）相比较，得出样品中汞的绝对浓度值。

10)用pH计测定剩余溶液的pH值
五、数据处理
1、土壤对汞的吸附量
X=1000
1)(0××−W V C C (3) 式中：
X 为土壤对汞的吸附量（mg/g ）
Co 为土壤溶液中汞的起始浓度(mg/L)
C 为土壤溶液中汞的平衡浓度(mg/L)
V 为土壤溶液的体积(mL)
W 为烘干土样重(g)
由方程（3）可计算出不同平衡浓度下土壤对汞的吸附量(mg/g)
5、 土壤对汞的吸附等温
以吸附量X 对平衡浓度C 作图，即可制得25℃时在一定的pH 条件下土壤对汞的吸附等温线
6、 Freundlich 方程拟合实验结果
根据方程（2）求出n 和K ，确定出25℃时一定的pH 条件下土壤对汞吸附的Freundlich 方程。

六、课后讨论及思考题
1、 实验中得到的土壤对汞的吸附量为表观吸附量，它包括土壤表面上的吸附、配合及
沉淀
2、 不同土壤对汞吸附达到平衡所需的时间不同，因此，对实验中所用的土壤需测定吸
附汞的平衡时间，如何测定？
3、 不同的pH 条件下，土壤对汞的吸附作用是否相同？为什么？
4、 查资料说明，土壤吸附重金属的主要影响因素有哪些？
七、注意事项
1、 HgCl 2为剧毒物品，因此在实验操作过程中应小心谨慎，切勿让HgCl2溶液洒出或
沾到皮肤。

若不小心洒出，应迅速用抹布擦干；若沾到皮肤，马上用大量水冲洗干净。

2、 小心操作双光数显测汞仪，严防将测量瓶碰倒，此时会引起溶液倒吸进测汞仪中，
导致测汞仪停止工作。