水钠锰矿对几种重金属离子的吸附及其与锰氧化度和吸附位点的关系

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1、第32卷第10期环境科学Vol．32，No．102011年10月Oct．，2011ENVIRONMENTALSCIENCE水钠锰矿对几种重金属离子的吸附及其与锰氧化度和吸附位点的关系*王砚，谭文峰，冯雄汉，邱国红，刘凡(华中农业大学资源与环境学院，武汉430070)摘要:矿物表面的吸附位点类型与数量决定了其对重金属离子的吸附特性，但氧化锰矿物的结构变化对表面位点，以及吸附特性的影响并不清楚．本研究通过X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、等温吸附等技术和方法对比分析了不同锰2+2+2+2+氧化度(AOS)酸性水钠锰矿对Pb、Cu、Zn、Cd的

2、吸附特点，并探讨了水钠锰矿锰氧化度变化与吸附位点和吸附特性2+2+2+2+的关系．结果表明，水钠锰矿对Pb、Cu、Zn、Cd的吸附量均随其锰氧化度的增加而升高．相同水钠锰矿对不同重金属2+2+2+2+离子的吸附量顺序为Pb＞Cu＞Zn＞Cd．水钠锰矿表面存在高能和低能位点，随着锰氧化度的增加，表面高能位点增加，而低能位点数量没有明显变化．低氧化度水钠锰矿的低能位点数远高于高能位点数，而高氧化度水钠锰矿的高、低能位点2+2+2+数量相近．表面高能位点数增加是导致水钠锰矿对重金属吸附量随氧化度升高而增加的主要原因．Cu、Zn、Cd在供试2+2+2+2+水钠锰矿表

3、面主要吸附在高能位点，与Zn、Cd相比有更多的Cu吸附在低能位点上，而Pb吸附可占据高、低能2种位点．关键词:氧化锰;水钠锰矿;锰氧化度;吸附位点;重金属中图分类号:X131.3文献标识码:A文章编号:0250-3301(2011)10-3128-09AdsorptionofHeavyMetalsontheSurfaceofBirnessiteRelationshipwithItsMnAverageOxidationStateandAdsorptionSitesWANGYan，TANWen-feng，FENGXiong-han，QIUGuo-hong，LIU

4、Fan(CollegeofResourcesandEnvironment，HuazhongAgriculturalUniversity，Wuhan430070，China)Abstract:Adsorptioncharacteristicsofmineralsurfaceforheavymetalionsarelargelydeterminedbythetypeandamountofsurfaceadsorptionsites．However，theeffectsofsubstructurevarianceinmanganeseoxideontheadsor

5、ptionsitesandadsorptioncharacteristicsremainunclear．AdsorptionexperimentsandpowderX-raydiffraction(XRD)，X-rayphotoelectronspectroscopy(XPS)werecombined2+2+2+2+toexaminetheadsorptioncharacteristicsofPb，Cu，ZnandCdsequestrationbybirnessiteswithdifferentMnaverageoxidationstate(AOS)，and

6、theMnAOSdependentadsorptionsitesandadsorptioncharacteristics．Theresultsshowthatthemaximum2+2+2+2+adsorptioncapacityofPb，Cu，ZnandCdincreasedwithincreasingbirnessiteMnAOS．Theadsorptioncapacityfollowedthe2+2+2+2+orderofPb＞Cu＞Zn＞Cd．Theobservationssuggestthatthereexisttwositesonthesurfa

7、ceofbirnessite，i．e．，high-binding-energysite(HBEsite)andlow-binding-energysite(LBEsite)．WiththeincreaseofMnAOSforbirnessites，theamountofHBEsitesforheavymetalionsadsorptionremarkablyincreased．Ontheotherhand，variationintheamountofLBEsiteswasinsignificant．TheamountofLBEsitesismuchmoret

8、hanthoseofHBEsitesonthesur