《环境化学实验》综合性实验-土壤对铜的吸附_37346

《环境化学实验》综合性实验

报告书

实验名称：土壤对铜的吸附

实验学时：12学时

适用专业：环境科学

年级：

学号：

实验人：

同组人：

福建师范大学

化学与材料学院·环境科学与工程学院

201 年月

土壤对铜的吸附

本实验以硅藻土为实验对象，了解有机质及pH两种因素影响下土壤对铜的吸附。1背景资料

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，也可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，其吸附能力的大小将影响铜在土壤中的迁移转化。

2实验方案的设计与实施

2.1实验方案的设计

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。测试采用火焰原子分光光度计对铜含量进行分析。

2.2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。

土壤对铜的吸附可采用Freundlich吸附等温式来描述。即：

1n

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 lg lg lg Q K

n ρ

=+

以lg Q对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(ρ)之间的函数关系。

2.3仪器与试剂

2.3.1仪器

主要设备

设备名称型号产地厂家

原子吸收分光光度计

恒温振荡器

离心机

其他仪器

仪器名称规格

容量瓶50 mL，250 mL，500 mL

聚乙烯塑料瓶50 mL

2.3.2试剂及其配制

试剂名称纯度与规格产地厂家

二氯化钙/500g

金属铜——————

硝酸/500mL

硫酸/500mL

氢氧化钠/500g

腐植酸生化试剂/ g

(1) 二氯化钙溶液(0.01 mol/L)：称取1.5 g CaC12 · 2H2O溶于1L水中。

(2) 铜标准溶液（1000mg/L）：将0.5000g金属铜（99.9%）溶解于30mL l:1HNO3中，用水定容至500mL。

(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 CaCl2溶液，稀释至240 mL，先用0.5 mol/L H2SO4调节pH＝2，再以1 mol/L NaOH溶液调节pH＝2.5，将此溶液移入250 mL 容量瓶中，用0.01 mol/L CaCl2溶液定容。该标准系列溶液浓度为40.00、60.00、80.00、100.00、120.00 mg/L。

按同样方法，配制pH= 5.0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，加入腐殖酸30g，磨碎，过0.15mm（100目）筛后装瓶备用。

2.4实验步骤

2.4.1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H2SO4，用水定容，其浓度分别为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。

2.4.2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0.8g于50 mL聚乙烯塑料瓶中。

(2) 向每份样品中各加入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15min、30min、45min、60min、90min、120min、150min、180min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H2SO4溶液，用水定容后，用原子吸收分光光度计测定吸光度。以上内容分别用pH为2.5和5.0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。