土壤对铜的吸附剖析

土壤对铜的吸附

XXX

指导老师：XXXX

摘要

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。本次实验就土壤对铜的吸附做了标准曲线的绘制、吸附平衡时间的测定以及土壤对铜吸附量的测定。

实验原理

土壤对铜的吸附可采用Freundlich 吸附等温式来描述。即： Q ＝Kρ1/n 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： 1g Q = lgK +

n

1

lg ρ 以1gQ 对1g ρ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。

仪器与试剂

1仪器

原子吸收分光光度计；恒温振荡器；离心机；酸度计；50mL 容量瓶；聚乙烯塑料瓶。

2试剂

(1) 0.01mol/L 的NaNO 3溶液。

(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 3中，用水定容至500 mL 。

(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= 5.5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。

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、10.00mL 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 土壤对铜吸附平衡时间的测定

(1) 分别称取1、2号土壤样品各6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10、20、40、60、90、120min 后，5min3000rpm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5.5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震荡45min 。

(3) 振荡达平衡后，过滤取10 mL 于50 mL 容量瓶中，加2滴0.5 mol/L 的H 2SO 4溶液，用水定容后，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 。

数据处理

1. 土壤对铜的吸附量可通过下式计算： Q =

W

V

1000)(0ρρ-

式中：Q ——土壤对铜的吸附量，mg/g ； ρ0——溶液中铜的起始浓度，mg /L ； 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1g ρ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。 （1）绘制铜溶液标准曲线