不同类型矿物和土壤对砷的吸附——解吸研究

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1、StudyonArsenateAdsorption—desorptionbyDifferentMineralsandSoilsPhD．Candidate：WuPingpingSupervisor：Prof．ZengXibaiMajor：SoilScienceSpecialty：SoilPollutionandRemediationChineseAcademyofAgriculturalScienceJune2011关于论文使用授权的声明本人完全了解中国农业科学院有关保留、使用学位论文的规定，即：中国农业科学院有权保

2、留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学应论文。同意中国农业科学院可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。研究生签名：关茸葺时间：幼／年多月侈日导师签名：时间：乙一，／年名月夕日中国农业科学院博士学位论文评阅人、答辩委员会签名表论文题目不同类型矿物和土壤对砷的吸附．解吸研究论文作者吴萍萍专业土壤学研究方向土壤污染与修复农业环境与可持续发展研究所指导教师曾希柏培养单位(研究所、中心)中国农业科学院研究生院姓名职称单位专业签名徐建明教授浙江大学

3、土壤学评人燃阅华珞研究员首都师范大学土壤学缉胳李国学教授中国农业大学环境工程／笈’’-口六弋矿辩中国科学院沈阳应主武志杰研究员土壤学席用生态研究所马义兵研究员土壤学v鸳娆中国农科院资源区划研究所李国学教授中国农业大学环境工程磊如，答林启美教授中国农业大学土壤学杯馅缴刘荣乐研究员中国农科院研究生院土壤学脚辩王道龙研究员农业区域发展‰M委中国农科院资源区贝划研究所口马世铭研究员中国农科院环发所气象学～●会议记录(秘书)占，闷隧论文答辩时间地点aoll---b—11．研卿如l窒摘要吸附和解吸是影响土壤中砷化合物迁移、转化

4、的重要过程，土壤中的砷酸根可与粘土矿物通过静电吸附或专性吸附形成外层或内层配合物，这一作用受多种因素影响，如矿物类型、pH和温度等。本研究选取蒙脱石、高岭石、针铁矿、水铝矿等几种土壤中典型矿物作为吸附剂，研究其对砷的吸附．解吸机理，并进行结构表征；同时探讨pH值、离子强度、共存离子及吸附时间等因素对砷吸附的影响。在此基础上，采集黑土、潮褐土、紫色土、黄壤和红壤等七种类魁土壤进行砷的吸附．解吸，以明确不同类型十壤吸附砷的规律。研究的主要结果如下：1．六种矿物中，高岭石和蒙脱石对砷的吸附量远远低于人工合成的铁、铝矿物。

5、随初始砷浓度的升高，水铁矿对砷的吸附量始终呈上升趋势，而针铁矿、水铝矿和赤铁矿的吸附量在较低初始砷浓度内逐渐增加，至较高浓度时则上升减缓；几种矿物的最大吸附量依次为：水铁矿>针铁矿≈水铝矿>赤铁矿>>高岭石>蒙脱石。随吸附时间的延长，高岭石、蒙脱石和铁、铝矿物对砷的吸附量均逐渐增加。水铁矿对砷的吸附量上升速度最快，其次是水铝矿和针铁矿，而赤铁矿达到平衡所需的时间最长。2．不同解吸剂作用下，高岭石和蒙脱石所吸附的砷可大部分或完全解吸：而在铁、铝矿物上，NaOH和磷酸盐的解吸效果较好，其次是NaHC03和草酸，柠檬酸和

6、NaCi的解吸效果则较差。矿物解吸动力学结果表明，几种矿物的解吸量均在开始1h内快速增加，至8h后无明显变化，解吸量和解吸率基本呈稳定状态。几种矿物中，水铝矿的解吸量和解吸率高于其它矿物。3．初始浓度为lmg·L。1和20mg·L-1时，蒙脱石和高岭石对As(V)的吸附均随pH升高而逐渐下降，而铁、铝矿物对砷的吸附随pH值变化的趋势存在明显不同。初始浓度为lmg·L．1时，仅在pH>10后，4种矿物才开始表现出下降趋势：初始浓度为20mg·L以时，赤铁矿、针铁矿和水铝矿的吸附量均呈直线下降趋势，水铁矿的下降程度则较

7、缓，呈抛物线下降模式。离子强度对矿物吸附砷的影响表现为：水铁矿、水铝矿和针铁矿随离子强度增大吸附量无明显变化，赤铁矿、高岭石和蒙脱石的吸附量随离子强度增大而增大。磷酸盐对砷吸附的影响表现为：在水铝矿和水铁矿上，三种添加顺序下的砷吸附量无明显差异，仅在P／As摩尔比较大时，先添加磷时的吸附量表现出下降趋势；而在针铁矿和赤铁矿两种矿物上，先添加砷时的砷吸附量高于先添加磷时或两者同时添加时，且在后两种添加顺序下，砷吸附量随P／As摩尔比的增加而逐渐．卜．降。4．随着初始砷浓度的增加，七种土壤对砷的吸附量均逐渐增加，至较高

8、浓度时吸附量变化较小。最大吸附量大小顺序为黑土>第四纪红色粘土发育的红壤(红．粘)>黄壤>花岗岩发育的红壤(ff．岗)>紫色士发育的红壤(红．紫)≈紫色土锎褐土。随着吸附时间的延长，各种土壤的砷吸附量在开始2h内迅速上升，随后逐步达到平衡，其中黑土和红-粘达到吸附平衡的时间较短。5．不同解吸剂中，NaOH和磷酸盐对土壤所吸附砷的解吸效果较好，其次是草酸和柠檬