厌氧环境下黏土矿物结构Fe（Ⅲ）还原对Cd（Ⅱ）固持特性的影响

黏土矿物结构Fe（Ⅲ）是土壤铁元素主要赋存形态之一，稻田淹水环境下矿物结构Fe（Ⅲ）易发生还原反应，改变矿物晶体微结构和表面化学性质，为研究这种变化对矿物固持Cd（Ⅱ）特性的影响，以合成含铁黏土矿物绿脱石为研究对象，通过化学还原，探讨了厌氧条件下绿脱石结构态Fe（Ⅲ）还原对Cd（Ⅱ）吸附性能的影响及作用机制。结果表明：合成绿脱石中总铁含量为31.3%，结构态Fe（Ⅱ）和Fe（Ⅲ）的含量占总铁的98.6%。还原处理后，矿物结构中Fe（Ⅱ）含量由还原前的3.9%显著提高至67.4%。XRD、SEM、BET和XPS分析表明，还原后绿脱石矿物层间距增大，分散程度更高，比表面积由151.6 m²·g^-1增加至184.0 m²·g^-1，矿物表面的羟基基团数量增加。结构Fe（Ⅲ）还原降低了矿物对Cd（Ⅱ）的吸附和固持性能，Langmuir模型拟合还原后矿物对Cd（Ⅱ）的最大吸附量为23.5 mg·g^-1，明显低于还原前矿物对Cd（Ⅱ）的吸附量（33.4 mg·g^-1）。还原前后矿物对Cd（Ⅱ）的吸附性能均随着离子强度增大而降低，但还原矿物吸附Cd（Ⅱ）的降幅明显低于未还原矿物。黏土矿物结构Fe（Ⅲ）还原后吸附Cd（Ⅱ）的性能降低主要是由于还原过程中结构Fe（Ⅱ）迁移进入层间，抑制了吸附过程中Cd（Ⅱ）进入矿物层间。研究表明，厌氧环境中黏土矿物结构Fe（Ⅲ）显著降低了矿物对Cd（Ⅱ）的固持特性。