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。     

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。     

离子强度对铁质砖红壤铜离子连续解吸的影响

研究了昆明铁质砖红壤中水吸附性铜离子依次在包括去离子水在内的浓度从低到高的Na NO3溶液中连续解吸时,电解质浓度和有机质去除对不同p H段铜离子解吸率的影响。结果表明,当铁质砖红壤中水吸附性铜离子依次在去离子水、0.01 mol L-1Na NO3、0.1 mol L-1Na NO3及1 mol L-1Na NO3中连续解吸时,去离子水和Na NO3溶液对铁质砖红壤p H-铜离子解吸率曲线形状影响截然不同。在去离子水中解吸时,解吸率曲线表现为单调下降,当解吸平衡液p H达到5.3左右时,铜离子解吸率降至基本为零,且解吸次数不影响这一规律;在Na NO3溶液中解吸时,除1 mol L-1者外,对于0.01 mol L-1和0.1 mol L-1者,铜离子解吸率曲线均在p H4.4~4.6之间出现解吸峰。部分去除有机质对解吸率的整体变化趋势并无根本影响。研究结果表明,土壤中吸附性铜离子可在去离子水中解吸的原因与双电层重叠以及离子强度降低导致土壤表面对铜离子解吸势增加有关,而解吸峰产生的可能原因与在不同p H段,体系p H对铁质砖红壤中吸持铜离子的羟基化比例和表面电荷性质的综合影响有关。     

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     

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。     

有机酸根与铝氧化物表面吸附磷的解吸

研究了有机酸根离子与合成铝氧化物表面吸附磷解吸的相互关系。结果表明:（1）有有机酸时比无有机酸时吸附的磷具有更高的解吸率,无草酸且加磷pH为4时,0.01molL-1KCI对磷的解吸率最低,草酸与磷共存且pH为6时磷的解吸率最高;（2）高浓度有机酸可解吸低浓度有机酸难解吸的磷,草酸难解吸的磷可为等浓度的柠檬酸极解吸;（3）不同浓度草酸和柠檬酸对铝-草酸复合物吸附磷的解吸率比对Al（OH)x的低,而对铝-柠檬酸复合物吸附磷的解吸率则比对Al（OH）x的高;（4）柠檬酸对铝-磷复合物中磷的解吸量随柠檬酸浓度升高而增大。这些结果证明,有机酸对铝氧化物吸附磷的解吸机理包括配位交换和溶解,有机酸可促进磷的解吸,提高磷的有效性。     

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     

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。     

Adsorption and Desorption of Copper in Pasture Soils

Abstract

Copper (Cu) is bound strongly to organic matter, oxides of iron (Fe) and manganese (Mn), and clay minerals in soils. To investigate the relative contribution of different soil components in the sorption of Cu, sorption was measured after the removal of various other soil components; organic matter and aluminum (Al) and Fe oxides are important in Cu adsorption. Both adsorption and desorption of Cu at various pH values were also measured by using diverse pasture soils. The differences in the sorption of Cu between the soils are attributed to the differences in the chemical characteristics of the soils. Copper sorption, as measured by the Freundlich equation sorption constants [potassium (K) and nitrogen (N)], was strongly correlated with soil properties, such as silt content, organic carbon, and soil pH. The relative importance of organic matter and oxides on Cu adsorption decreased and increased, respectively, with increasing solution Cu concentrations. In all soils, Cu sorption increased with increasing pH, but the solution Cu concentration decreased with increasing soil pH. The cumulative amounts of native and added soil Cu desorbed from two contrasting soils (Manawatu and Ngamoka) during desorption periods showed that the differences in the desorbability of Cu were a result of differences in the physico‐chemical properties of the soil matrix. This finding suggests that soil organic matter complexes of Cu added through fertilizer, resulted in decreased desorption. The proportions of added Cu desorbed during 10 desorption periods were low, ranging from 2.5% in the 24‐h to 6% in the 2‐h desorption periods. The desorption of Cu decreased with increasing soil pH. The irreversible retention of Cu might be the result of complex formation with Cu at high pH.     

镉与柠檬酸、EDTA在几种典型土壤中交互作用的研究

采用批平衡实验方法研究了镉在青黑土 (IB)、黄棕壤 (YB)和红壤 (R)三种土壤上的吸附和解吸过程以及吸附介质酸度、共存有机酸等对此过程的影响。结果表明 :柠檬酸、EDTA的存在明显降低了镉在黄棕壤和青黑土上的吸附 ,同时镉解吸率较在硝酸钠体系要小 ,有机物的存在增加了土壤中镉的相对非饱和吸附点位。而在红壤上有机物的存在对镉的影响则随介质pH的改变而发生显著变化。酸性条件下 ,有机物的存在增加镉在红壤上的吸附 ,而随pH的增加 ,有机物减少镉的吸附。同时镉在硝酸钠体系中的解吸率随总吸附量的增加而呈现峰形的变化规律。土壤类型变化显著影响镉与有机物之间的交互作用过程     

有机肥非水溶性分解产物对 铜 、镉吸附及解吸的影响

研究了稻草、紫云英和猪粪淹水培养的非水溶性分解产物、两种土壤( 红壤、潮土) 与这 3 种有机肥共同淹水培养后的非水溶性产物( 水溶性物质被除去) 对铜、镉的沉淀、吸附及解吸作 用的影响。 结果表明, 当铜初始浓度为 10-4mol/ L, pH <6 时有机残渣促进铜的沉淀;当 pH >6 时则抑制了铜的沉淀。 当铜初始浓度降为 10-5mol/ L 时, 有机残渣对铜沉淀的促进作用加强。 3 种有机残渣均促进镉的沉淀, 但促进程度比铜低。 与有机肥共同培养的红壤, 在相同的 pH 条 件下, 提高对铜、镉的吸附;在不调节 pH 条件下, 由于有机肥料有提高 pH 的作用, 进一步提高 对铜 、镉的吸附。 与有机肥共同培养的潮土, 在相同的 pH 条件下, 对铜、镉吸附的影响很小;在 不调节 pH 时, 提高了潮土对铜的吸附, 但对镉吸附的影响则较复杂。 上述结果表明, 有机肥的 非水溶性分解产物主要通过提高体系的 pH 值、与铜、镉形成不溶性的络合物而影响铜、镉的吸 附。 与有机物料共同培养的红壤所吸附的铜、镉的解吸率均不同程度降低。