改性蒙脱石吸附降解硝酸根离子的研究.pdf

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1、卷(Volume)33，期(Number)3，总(Tota1)133矿物岩石页(Pages)7～12，2013，9，(Sept，2013)JM1NERALPETROL改性蒙脱石吸附降解硝酸根离子的研究苏凯，贺玉龙，杨立中(西南交通大学地球科学与环境工程学院，四川成都610031)【摘要】水体中硝酸根离子可以导致人体患多种疾病，并且引起一系列的环境问题，因此仍然需要对硝酸根离子去除方法进行研究。本研究的目的是评价含铁粘土矿物去除水体中硝酸根离子的能力。实验所用粘土矿物为含铁蒙脱石，采自美国华盛顿州Gra

2、ntcounty。利用聚二烯丙基二甲基氯化铵交换蒙脱石层间阳离子得到改性蒙脱石，化学方法还原蒙脱石结构三价铁离子至结构二价亚铁离子，测定了不同氧化态的未改性蒙脱石吸附降解硝酸根离子的能力，氧化态改性蒙脱石在不同带电条件下吸附硝酸根离子的水平，还原态改性蒙脱石降解硝酸根离子的能力，采用E电位测定，X射线衍射(XRD)，傅氏转换红外线光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)分析表征改性蒙脱石特性。实验结果表明：氧化态未改性蒙脱石几乎不能吸附与还原降解硝酸根离子；还原态未改性蒙脱石可以吸附大约0．0054

3、mmole／g的硝酸根离子，产生极少量的低价态硝族产物，这种阻滞是由于电负性未改性蒙脱石与电负性硝酸根离子之间存在库仑斥力。蒙脱石改性后由电负性转变为电正性，原有库仑斥力得以消除，氧化态改性蒙脱石能够吸附高达0．23mmole／g的硝酸根离子，其吸附能力随着层间聚合阳离子浓度的增大而升高；还原态改性蒙脱石还原降解硝酸根离子的能力较未改性蒙脱石提高了13至39倍。结合还原态改性蒙脱石结构二价亚铁再氧化的趋势，探讨了电子的转移方式以及多种可能的降解产物。【关键词】蒙脱石；聚二烯丙基二甲基氯化铵；硝酸根离子

4、；结构亚铁中图分类号：X523；P574．2文献标识码：A文章编号：1001—6872(2013)03～0007—06地下和地表水体中硝酸根离子和硝酸会造成水者非生物方法进行，亚铁离子被认为能够还原硝酸体酸化作用，导致水体中生物量的急剧下降。由氮根离子至亚硝酸根离子，随后可以快速的产生氮气所引起的水体富营养化会降低水体中溶解氧浓度，或者附着于土壤中的有机物质上从而最终转化为可严重影响了水生生物和人类的健康，导致人体血液溶性有机氮。事实上，有许多研究表明硝酸根离子供氧不足，低出生率，甚至癌症uj。可以直

5、接被单质铁还原，或者在有二价金属离子在铁的作用下硝酸根离子还原可以通过生物或如铜离子存在与铁氧化物表面的情况下被催化还收稿日期：2013—04—25；改回日期：2013—06—24基金项目：国家自然科学基金项目(41272322)；教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET一11—0710)；中央高校基本科研业务费专项资金(SWJTUI2CX003)作者简介：苏凯，男，27岁，博士生，工程环境控制专业，研究方向：粘土矿物和环境治理．E—mail：ksu@my．swjtu．edu．cn．矿物岩石原口]。

6、在土壤中，粘土矿物与氧化物质组成了土壤positoryofTheClayMineralsSociety。试验前中有效的反应表面积，大部分的粘土矿物均含有结SWa一1均通过2m的滤网，经过Na饱和并且是构铁。在自然环境中，世界各地已经发现很多类型冷冻干燥的，化学式为Na(Si。sA1o_6z)(Allos土壤的粘土矿物中的结构铁被细菌还原为二价亚Fe2．。7计Fe。．。抖Mg。_2。)O2。(OH)4；实验中所用离心铁。因此包括粘土矿物结构二价亚铁在内的氧化循机为DupontSorvallModerRC

7、M一5一pluswithSS一环过程在硝酸根离子和其它环境的降解过程中扮演34rotor，速度参数为1400xg；样品的XRD分析用了重要的角色。PhilipsPW1830／3710／3020衍射计，测试条件为Ernstsen等l_4研究发现在丹麦土壤的有氧带与CuK辐射，=1．5418；样品的FTIR分析用Nico—厌氧带的临界区域硝酸根离子的水平发生了大幅度letMagna—IR一550分光仪；样品的电位测定采用的降低。因为在此区域中没有发现细菌的反硝化作ZetasizerNanosystem；样

8、品亚铁与总铁含量的测定用，Ernstsen等解释这种硝酸根离子的降低是由于采用VarianCary5EUV—Vis—NIR分光光度计；采粘土矿物中结构二价亚铁的非生物还原作用造成用扫描电子显微镜进行蒙脱石内部结构表征。主要的。Hansen等则解释硝酸根离子的降低是由于绿实验化学品包括C-B缓冲剂，连二亚硫酸钠，氯化锈(1ayeredFe(II)一Fe(III)oxyhydroxide)的作用，钠溶液，1，10一phenanthroline，硝酸钠，均购自