土壤对重金属离子的吸附

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1、·!"·山西水利*(,LMNO,PQRRQ*2SRFQ*#$$%年第&期土壤对重金属离子的吸附张淼)山西省水利科学研究院，山西太原$I$$$#.G摘要H介绍了土壤对重金属离子的吸附机理，并就影响土壤对重金属离子吸附的主要因素进行了论述，对水源地保护及污水土地处理中研究重金属离子的迁移转化规律有一定的参考作用。G关键词H土壤；重金属离子；吸附G中图分类号H*&%I4#G文献标识码HJG文章编号H&$$"3K$"#)#$$%.$&3$$!"3$#研究表明，土壤对重金属离子的吸附有如下特活度和电解质浓度，因此表面电荷是一个变量，又称点：在土壤吸附

2、重金属离子的过程中伴随有质子的释可变电荷。对于可变电荷表面来说，溶液的’(值愈放，使平衡液’(值下降；在吸附过程中将置换出土壤低，正电荷的数量愈多；’(值愈高，负电荷愈多。大量中的碱金属和碱土金属；当碱金属或碱土金属的浓度研究结果表明，重金属离子的专性吸附主要发生在这远大于痕量的重金属离子浓度时，对其进行选择性吸种表面上。土壤对重金属的吸附机理可归纳为如下附；在中性表面，甚至在与吸附离子带相同电荷符号几种。的表面均可进行吸附，并且在吸附量增加到一定程度&5#1或32(&5#3.&4&水合氧化物表面基团)32(##时，也会使表面电荷符号改变。

3、这些特点不能用经典键合的质子与金属离子/#1发生交换反应，在表面形的离子交换概念来解释，为了与胶体的交换性吸附相成配位化合物区别，人们称之为专性吸附，还有一些学者把专性吸氧化物胶体在水溶液中具有羟基化表面，表面上附称之为强选择性吸附。与金属原子呈配位键结合的32(&5#1和32(&5#3##基&土壤对重金属专性吸附机理团中的质子在一定条件下可以解离，而与溶液中的金对土壤胶体表面可根据其表面电荷的来源分为属离子/#1发生交换，在氧化物表面形成配位化合物两种类型，即硅氧烷型黏粒矿物表面和水合氧化物型或螫合物。如以*(代表不带电荷的表面交换点，/

4、#1表面。硅氧烷型黏粒矿物表面主要包括#%&型和代表被吸附的重金属离子，由于这种表面交换点的数量远比溶液中/#1为多，因此与溶液中/#1发生交换，&%&型层状铝硅酸盐矿物的板面；表面电荷来源于晶格中同晶置代作用，即四面体或八面体中的配位离子释放出#个(1。反应式为：)*+、,-.部分地为,-或/0等原子置代，因而产生负#11。)&.#*(1/(*#/1#(电。这种电荷为某一土壤矿物所固有，其量不随介质大量研究表明，氧化物表面还可能提供两个条件)’(值、电解质浓度.而变，称之为永久电荷，阳&5#3配位基，使重金属离子/#1被螯合。反应32(离

5、子交换吸附)非专性吸附.发生在该表面与溶液的如式下6介面上，属静电吸引，符合质量作用定律。水合氧化物#11。)#.#*(1/(*3/3*1#(型表面是指以金属离子和氢氧基组成的表面，氢氧基#1的吸附认,7+89:;<9=9研究许多氧化物对>?暴露在其表面上。土壤中的氧化物在湿润土壤条件为其作用机理类似上式。但实际情况较为复杂，人曾下，也属水合氧化物表面。水合氧化物表面是一种极指出：水合氧化物在对重金属离子吸附中，(1)解性的亲水性表面，其表面羟基可通过氢键与吸附水结吸.5/#1)吸附.的克原子比率并非完全如)&.、)#.式合，这种表面电荷的

6、产生是由于固相表面从介质中吸所示的等于#，而是变动在&@#之间)随体系’(值增附离子或向介质中释放离子而引起，其中最常涉及的加而比率增大.。例如A9BB-C研究表明，水合氧化锰吸是(1和2(3。(1的解离和缔合取决于溶液中(1的附一个克原子DE，FB和>?时，解吸(1克原子数依次#$$"年#月张淼：土壤对重金属离子的吸附·!"·为)*+，)*,和)*)。一些研究结果表明，(-.解吸/0用和物料平衡方程式来描述表面络合物的生成。而且#-.吸附/比值随重金属吸附量而变化。如针铁矿对应用这些方程式为表面吸附达到饱和状态建立吸附%铜吸附(-#-比值

7、随吸附铜量增加而增大，也在等温式，并能进行定量计算。0%)1#之间变动，认为是单配位基键合。)*"同晶置代作用#-以外，重金属在氧化锰表面)*#内层吸附机理%OPJI3O发现除B<内层在氧化物吸附机理吸附重金属的过程中，吸附的同时，不仅有(-，而且有%4#-释放，其中BQ#-的作用尤为突出。RQ8

8、840<;/<>-4(#晶格中的晶格场稳定能(8;代表弱酸性水合氧化物交换剂。解吸的质子不同.BTAU/。V674K从结晶学观点认为BQ的置换还应来自水合氧化物表面的弱酸基团。重