连续解吸中离子强度对可变电荷土壤和高岭石体系pH的影响

研究了两种可变电荷土壤中在去离子水中和0.1 mol L-1 Na NO3溶液中吸附铜离子和钙离子后依次被浓度从低到高的Na NO3溶液连续解吸时,离子强度变化对每次解吸前后体系p H变化(Δp H)的影响,为了进一步了解其相关机理,作为对照,也研究了各种条件下,离子强度变化对高岭石Δp H的影响。结果表明,无论是否有吸附性二价阳离子的存在,或者吸附性阳离子属性(专性吸附型离子或电性吸附型离子)如何,当样品依次被去离子水、0.01 mol L-1 Na NO3、0.1 mol L-1 Na NO3以及1 mol L-1 Na NO3解吸时,在去离子水中和Na NO3溶液中的解吸过程对Δp H的影响截然不同。总体而言,如果解吸时体系离子强度趋于降低,Δp H将为正值,反之则为负值,且Δp H变幅开始增大时的起始点所对应的p H吸附基本相同,该起始点应该与高岭石ZPC(电荷零点)紧密相关。对上述结果的分析表明,解吸过程中,引起上述Δp H变化规律的根本原因之一是连续解吸过程中的离子强度变化导致的可变电荷表面的表面电位变化。     

离子强度对可变电荷表面吸附性铜离子解吸的影响:可变电荷土壤

为进一步了解离子强度对可变电荷表面吸附性铜离子连续性解吸的影响,研究两种可变电荷土壤在去离子水和0.1 mol·L~(-1)NaNO_3溶液中吸附铜离子后,依次在去离子水和浓度由低到高的NaNO_3溶液中连续解吸时,离子强度变化对不同pH段铜离子解吸的影响。结果表明,解吸过程中离子强度变化方向对解吸分值随pH升高的变化趋势的影响完全不同,当离子强度由大变小时,解吸分值曲线的总体趋势是随着pH的升高而降低,反之,曲线呈现为钟形,且当去离子水第一次解吸在0.1mol·L~(-1)NaNO_3溶液中吸附的铜离子时,两种可变电荷土壤的第一次去离子水解吸均可出现重吸附现象,但铁质砖红壤解吸分值绝对值要小于红壤。整个解吸过程中,两种可变电荷土壤的铜离子吸附性铜离子的解吸特征与高岭石基本相似,但可变电荷土壤与高岭石以及两种可变电荷土壤之间,解吸分值的变化规律均存在一定的差异性,可变电荷土壤中的氧化铁含量多少被认为是导致这些差异的主要原因。     

不同NaNO_3浓度下可变电荷土壤铜离子解吸率的分配及影响因素

研究了江西红壤和昆明铁质砖红壤在去离子水中和在0.1molL-1NaNO3溶液中吸附铜离子后,依次在包括去离子水在内,浓度由低到高的NaNO3溶液中解吸时,铜离子解吸率在不同吸附pH段的分配规律。结果表明,随着吸附pH的升高,可在去离子水中解吸的铜离子解吸率变化规律与在NaNO3溶液中者完全不同。在所研究的吸附pH范围内,大致以吸附pH3.7~4.0为界,低于此值时,吸附性铜离子基本以在去离子水中解吸为主,反之则基本为交换性解吸。土壤中氧化铁含量和吸附时溶液的NaNO3浓度越高,则能被交换解吸的铜离子所占总解吸率的比例越低。其原因与不同pH段各种铜离子吸附态在不同吸附条件下的比例分配以及解吸对体系pH的影响有关。     

可变电荷土壤中铜离子的解吸

研究了我国四种可变电荷土壤红壤、赤红壤、砖红壤和铁质砖红壤以及二种恒电荷土壤黄棕壤和黑土中吸附性铜离子的解吸特征。研究结果表明 ,可变电荷土壤吸附的一部分铜离子可以被去离子水解吸 ,而且在pH～解吸率曲线上在一定pH值时出现解吸率最大值。在最大值时不同土壤中铜离子解吸率的大小与土壤中氧化铁的含量有关。氧化铁的含量越高 ,在最大值时铜离子的解吸率越大。当用中性电解质解吸可变电荷土壤吸附的铜离子时 ,电解质的浓度越大 ,解吸率越低。与此相反 ,恒电荷土壤吸附的铜离子不能被去离子水解吸 ,只能被中性电解质解吸 ,且电解质的浓度越高 ,解吸率越大。这表明 ,可变电荷土壤中吸附性铜离子的解吸规律 ,完全不同于恒电荷土壤中者。本文初步讨论了其原因     

离子强度对可变电荷表面吸附性铜离子解吸的影响:高岭石

为了解连续性解吸对可变电荷表面吸附性铜离子解吸的影响,研究了高岭石在去离子水和0.1 mol L~(-1) NaNO_3溶液中吸附铜离子后,依次在去离子水以及浓度由低到高的NaNO_3溶液中连续解吸时,离子强度变化对不同pH段铜离子解吸的影响。结果表明:在去离子水中和不同浓度NaNO_3中解吸吸附性铜离子时,pH-解吸分值曲线的变化趋势完全不同。在去离子水中解吸时可出现重吸附现象,而在NaNO_3中解吸时出现解吸峰现象。高岭石pH-铜离子解吸分值曲线的拐点pH与pH吸附有着对应关系,且pH特征与高岭石pH0关系密切。离子强度变化导致的吸附表面电位变化、高岭石边面的诱导水解作用和土壤表面电荷性质随pH升高的变化被认为是导致这些现象的原因。     

连续解吸中离子强度对可变电荷表面吸附性铜离子解吸的影响 ：高岭石

为了解连续性解吸对可变电荷表面吸附性铜离子解吸的影响,研究了高岭石在去离子水和0.1 mol L~(-1) NaNO_3溶液中吸附铜离子后,依次在去离子水以及浓度由低到高的NaNO_3溶液中连续解吸时,离子强度变化对不同pH段铜离子解吸的影响。结果表明:在去离子水中和不同浓度NaNO_3中解吸吸附性铜离子时,pH-解吸分值曲线的变化趋势完全不同。在去离子水中解吸时可出现重吸附现象,而在NaNO_3中解吸时出现解吸峰现象。高岭石pH-铜离子解吸分值曲线的拐点pH与pH吸附有着对应关系,且pH特征与高岭石pH0关系密切。离子强度变化导致的吸附表面电位变化、高岭石边面的诱导水解作用和土壤表面电荷性质随pH升高的变化被认为是导致这些现象的原因。     

阴离子对可变电荷土壤吸附铜离子的影响机理

根据NO-3、Cl-和SO24-对可变电荷土壤和恒电荷土壤吸附Cu2+的影响的比较,探讨了阴离子对可变电荷土壤吸附Cu2+的影响机理。结果表明,当3种阴离子的浓度相同时,在SO24-体系中铁质砖红壤对Cu2+的吸附率较在NO3-和Cl-体系中大得多,而在浓度相同的3种阴离子体系中,黄棕壤对Cu2+的吸附率相差不大。在离子强度相近的NaCl体系中,砖红壤对Cu2+的吸附率相近。在3种阴离子体系中,随着pH升高,砖红壤对Cu2+的吸附率均增大;但在NO-3体系和Cl-体系中Cu2+的吸附率相近;而在SO24-体系中Cu2+的吸附率最大。随着Na2SO4浓度的增大,铁质砖红壤和砖红壤对Cu2+的吸附率减小。但在0.005 mol L-1和0.05 mol L-1Na2SO4体系中,Cu2+的吸附率大于在不含Na2SO4的体系中者。而在0.5 mol L-1Na2SO4体系中,Cu2+吸附率小于在不含Na2SO4体系中者。在3种浓度的Na2SO4体系中,黄棕壤对Cu2+的吸附率均小于在不含Na2SO4体系中者。总之,阴离子可通过离子强度、专性吸附和形成离子对影响土壤对Cu2+的吸附。在可变电荷土壤中,阴离子对Cu2+吸附的影响机理较在恒电荷土壤中复杂得多。     

不同浓度铜离子土壤的吸附-解吸行为——兼论弱专性吸附态的存在

研究了三种可变电荷土壤和两种恒电荷土壤不同铜离子浓度条件下的吸附-解吸行为。结果表明,不同铜离子浓度下土壤的pH-Cu2+吸附率曲线均在低pH段出现会合,且随着铜离子浓度升高,pH-Cu2+吸附率曲线有向右偏移的趋势。证实了可变电荷土壤中吸附性铜离子可被去离子水解吸,并存在解吸峰现象。针对解吸前后吸附体系pH值的变化研究结果显示,吸附时体系pH低于5.0时,解吸后pH上升;而吸附体系pH高于5.0时,解吸后pH下降,表明pH5.0可能是土壤吸附铜离子机理发生变化的又一个转折点。本文还对专性吸附中弱吸附态的存在和形成原因进行了初步探讨。     

硫酸根离子添加顺序对可变电荷土壤吸附铜离子的影响

研究了SO2-4添加顺序对三种可变电荷土壤(昆明铁质砖红壤、徐闻砖红壤和江西红壤)吸附Cu2+的影响,作为对照,也研究了其对恒电荷土壤(黄棕壤、棕壤)以及两种不同矿物(高岭石与针铁矿)吸附铜离子的影响。实验结果表明,在同等条件下,SO2-4添加顺序对两类表面性质不同的土壤吸附Cu2+有着不同的影响。对于恒电荷土壤,SO2-4添加顺序对土壤吸附Cu2+几乎没有影响。同等pH条件下,对可变电荷表面而言,加入CuSO4者具有最高的Cu2+吸附率;对昆明砖红壤、徐闻砖红壤以及针铁矿和高岭石而言,先加入Cu2+者相对先加入SO2-4者Cu2+吸附率更高;对江西红壤而言,上述这个次序则刚好相反。SO2-4浓度和有机质去除对同等pH条件下铜离子吸附率高低的排序并无实质性影响。     

土壤对铜离子的专性吸附及其特征的研究

供试土壤专性吸附铜的等温线均符合Langmuir方程。红壤吸附量最低,砖红腹与黄泥土最大吸附量相近,但在铜浓度低时砖红壤吸铜量远低于黄泥土,而在高浓度则反之。土壤专性吸附铜是在溶液中Na⁺浓度比Cu²⁺高8.3—100倍条件下,Na⁺离子仍不足以与之竞争的那些专性吸附点所吸持的铜。按其解吸条件区分为松结合铜(可为N NH₄Cl解吸)和紧结合铜(仅能为0.1 N HCl解吸)两种。紧结合铜受平衡溶液铜浓度影响很小,所占据的吸附点对Cu²⁺有较强亲和力。松结合铜则随平衡铜溶液浓度增大而增加,符合Langmuir方程。对于砖红壤和黄泥土,在铜浓度低时紧结合铜>松结合铜;浓度高时则反之。红壤专性吸附铜始终以松结合铜为主。三种土壤比较,紧结合铜是砖红壤>黄泥土>红壤;松结合铜则是黄泥土>砖红壤>红壤。造成这些差别的原因可能与土壤性质、氧化物、有机质和粘土矿物组成等不同有关。用平衡法研究三种土壤专性吸附铜在不同浓度NH₄Cl和HCl溶液中的解吸表明,可进一步区分为三或四种不同的结合状况。红壤对铜吸附容量最小,且最易解吸。     

支持电解质浓度对磷酸根在可变电荷土壤表面吸附和解吸的影响

研究了离子强度对2种可变电荷土壤中磷酸根吸附和解吸的影响。结果表明,当pH分别大于3.7和4.0时,红壤和砖红壤对磷酸根的吸附量随离子强度的增加而增加;当pH分别小于3.7和4.0时,红壤和砖红壤对磷酸根的吸附量随离子强度呈相反的变化趋势。电解质主要通过改变离子专性吸附面上的电位来影响磷酸根的吸附。Zeta电位的测定结果表明,当pH大于土壤胶体的等电点(IEP)时,吸附面上电位为负值,且随离子强度增加数值减小,对磷酸根的排斥力减小,土壤表面对磷酸根的吸附量增加;当pH小于IEP时,吸附面上的电位为正值,它随离子强度增加而减小,不利于磷酸根的吸附。解吸实验的结果表明,吸附于可变电荷土壤表面的磷酸根在去离子水中的解吸量高于0.1 mol L-1NaNO3体系中的解吸量。这同样由于电解质浓度对土壤表面吸附面上的电位的影响所致。     

离子强度和pH对可变电荷土壤与铜离子相互作用的影响

研究了离子强度和pH对可变电荷土壤表面电荷与铜离子吸附的影响。作为对照 ,也研究了它们对恒电荷土壤黄棕壤的有关性质的影响。结果表明 ,随pH升高 ,土壤的表面负电荷增加 ,正电荷减少。对于可变电荷土壤 ,可出现电荷零点 (pH0 )。随pH升高 ,土壤对Cu2 的吸附量增大。随着离子强度增大 ,恒电荷土壤对Cu2 的吸附百分率明显降低 ,可变电荷土壤对Cu2 离子的吸附百分率也降低 ,但降低的幅度比恒电荷土壤者小得多。土壤中氧化铁的含量越高 ,降低的幅度越小。对于含 2 1 %左右游离氧化铁的铁质砖红壤 ,即使支持电解质NaNO3的浓度高达 1molL- 1,对Cu2 的吸附仍然几乎没有影响。从离子强度和pH与土壤表面电荷和铜离子吸附的关系 ,可以推测在土壤对铜离子的吸附中 ,既存在电性吸附 ,又存在专性吸附。在可变电荷土壤对铜离子的吸附中 ,专性吸附较为重要     

可变电荷土壤吸附铜离子时氢离子的释放

可变电荷土壤吸附铜离子后 ,土壤的中和曲线上不出现pH突跃 ,而变成一条平缓变化的曲线。当土壤悬液的pH低于一定数值时 ,加入铜离子后不释放氢离子。该pH值与土壤中氧化铁的含量有关。氧化铁的含量越高 ,该pH值越高。对于大多数可变电荷土壤 ,此pH值为 4左右。对可变电荷土壤 ,pH值越接近 4,氢离子释放的快速过程越不明显。在pH 4左右 ,加入铜离子后 1 0分钟时 ,释放的氢离子量仅占 6 5分钟时释放量的 3 0 %左右。但当pH值高于 4 5时 ,在大多数情况下 ,加入铜离子后半分钟时释放的氢离子量即可占 6 5分钟时的 5 0 %以上。恒电荷土壤吸附铜离子时氢离子的释放速度比可变电荷土壤快得多。即使pH值低至 3 8,在加入铜离子后半分钟时氢离子的释放量即占 6 5分钟时的 5 6 %以上。可变电荷土壤吸附铜离子时的H/Cu比比恒电荷土壤大得多。当恒电荷土壤悬液中加入0 1mo1L- 1 NaNO3作支持电解质时 ,吸附铜离子时的H/Cu比增大。     

Kinetics of Desorption of Heavy Metals from Polluted Soils: Influence of Soil Type and Metal Source

Kinetics of desorption of heavy metal ions (Cd, Cu, Ni and Zn) from the surface (0–15 cm) samples of an acidic soil (Inceptisol) and a neutral soil (Mollisol) spiked with inorganic salts of these metals or through an acidic sludge were studied by the column method. The rate of desorption of soil applied heavy metals was initially rapid and gradually declined with time. In general, the release of heavy metals from soils polluted by inorganic or sludge sources conformed to a multi-site model of first order kinetics; however, the release of Cd and Ni applied through inorganic sources to the neutral soil could be adequately accounted for by single-site model. The double-site model could adequately explain the release of Cd from sludge amended acidic soil and the release of Zn applied though inorganic salt or sludge to the neutral soil. In acidic soil, the apparent desorption rate coefficients of heavy metals applied through inorganic sources were higher than those for the sludge source. In neutral soil, however, the apparent desorption rate coefficients of heavy metals added through sludge were higher than for inorganic sources. Among the heavy metals, the higher apparent desorption coefficient value and percent desorption of Cd indicated a higher potential of this metal for leaching and ground water contamination. The results also suggested that the acidic soil pH might reduce the ability of the soil to naturally sequester heavy metal cations and lead to their leaching.     

发育程度对海南玄武岩发育土壤吸附铬酸根和磷酸根的影响

选择海南岛北部3个不同年代喷发的玄武岩发育的土壤研究了其对铬酸根(CrO42-)和磷酸根(PO43-)的吸附特征,结果表明随着母岩年龄的增加,土壤发育程度提高,土壤游离氧化铁和表面正电荷数量增加,对2种阴离子的吸附量增加。土壤CrO42-的解吸率在19.8%~39.6%之间,表明土壤对CrO42-的吸附涉及静电吸附和专性吸附2种机制,且随着土壤发育程度增加,CrO42-静电吸附所占比例增加。土壤对PO43-的吸附以非静电吸附为主,吸附的PO43-的解吸量非常低,其解吸率不超过6%。吸附PO43-在去离子水中的解吸量高于在0.1 mol/L NaNO3和KNO3中的解析量,KNO3体系中的解吸量低于NaNO3体系中的,电解质主要通过改变胶体表面离子吸附面上的静电电位影响PO43-的解吸。