西北旱作农田黄土对Pb（Ⅱ）的吸附-解吸行为研究-论文.pdf

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1、第27卷第9期干旱区资源与环境Vo1．27No．92013年9月JoLIFnalofAridLandResourcesandEnvironmentSep．2013文章编号：1003—7578(2013)09—171—05西北旱作农田黄土对Pb(II)的吸附一解吸行为研究范春辉，张颖超，蔡少渊，马宏瑞(1．陕西科技大学资源与环境学院，西安710021；2．陕西科技大学轻工技术与工程博士后科研流动站，西安710021；3．清华大学环境学院，北京100083)提要：采用静态批次试验法研究西北旱作农田黄土对P

2、h(Ⅱ)的吸附等温线和动力学特性，通过正交试验揭示Ph(1I)的解吸行为。结果表明：黄土对Pb(Ⅱ)的吸附过程更好地符合Langmuir等温线方程和准二级动力学方程，拟合系数R分别为0．9937和0．9964；Langmuir方程计算得出的黄土对Pb(Ⅱ)的最大吸附量q为17．0068mg／g。吸附过程自发、吸热，反应后体系自由度略有增加。对比极差R值发现：影响解吸过程的主要因素为水土比和解吸时间，在水土比为150mL／g、解吸时间为3h、解吸液pH值为5和解吸温度为288K时，Ph(Ⅱ)的平均解吸率

3、r为50．15％。去除有机质农田黄土对Pb(Ⅱ)的吸附量qe仅为6．6814mg／g，推测有机质在Pb(1I)的去除过程中有重要贡献。关键词：吸附；解吸；Pb(1I)；黄土；等温线中图分类号：X53文献标识码：A近年来，随着经济和社会的发展，土壤重金属污染变得越来越严重，由土壤重金属含量超标引发的作物污染和食品质量安全问题频现报端⋯。例如，我国西部某县因土壤重金属污染导致生产出的面粉、芹菜、中药柴胡、豆角叶、油菜籽中的含Pb(II)量分别超过国家标准的1．6倍、83．5倍(特级污染)、91．5倍、19

4、1倍和75倍，使附近多个乡镇变为”癌症村”。重金属主要通过化肥、农药的不合理使用，大气沉降，污水灌溉等方式进入土壤，其进入土壤后多停留在表层或亚土层，并与土壤中的粘土矿物、有机组分等发生吸附、络合作用而稳定存在。我国土壤种类繁多，理化性质各异，这也造成同种重金属在不同类型土壤中的迁移转化行为可能有异。长期以来，如何对土壤重金属污染进行有效监控和防治，一直是学者们的研究热点。黄土区主要包括西部七省(自治区)，总面积64．2万km。作为我国重要的粮食产地和蔬果菜产地，黄土区土壤生态系统变得越来越不堪重负，

5、土壤污染、水土流失、荒漠化现象严重，使得本已脆弱的土壤环境雪上加霜。文中研究的目的是探讨农田黄土重金属污染的原位固化技术及光谱修复机制，作为研究体系的一部分，同时为了弥补同类研究的不足，文中通过批次实验分析旱作农田黄土对Pb(Ⅱ)的吸附行为和解吸特性，同时初步考察去除有机质农田黄土对Pb(Ⅱ)的吸附效果，为后续深入揭示农田黄土一Pb(Ⅱ)耦合体系的理化行为及重金属污染土壤的修复途径提供参考。1材料与研究方法1．1仪器与试剂pH计(PB一10，上海赛多利斯)，紫外一可见分光光度计(UV2300，上海天美

6、)，电子天平(ALl04，Met—tierToledo)，低速台式离心机(SC一3610，安徽中科中佳)，鼓风干燥箱(WGL一125B，Taisite)，恒温振荡器(HY一4，上海浦东)，控温式远红外消煮炉(LWY848，四平电子)。Pb(NO)：，c。，H2Ns，H：SO，NaNO，NaOH，H0：，HNO，等所用试剂均为分析纯(AR)，购自天津市科密欧化学试剂有限公司。收稿日期：2012—9—12。基金项目：中国博士后科学基金面上项目(2012M511968)；陕西省教育厅科研专项(12JK047

7、4)和陕西科技大学博士科研启动基金(BJIO一20)资助。作者简介：范春辉(1982～)，男，黑龙江省汤原县人，讲师，博士后，研究方向：污染土壤修复技术。E—mail：fanchunhui@sust．edu．cn．·172·干旱区资源与环境第27卷1．2土样采集与处理土样采集时间为2012年2月，采集地点为陕西省宝鸡市常青镇某农田，周边分别有铅锌冶炼厂(已搬迁)、热电厂、王家崖水库以及铁路、公路穿过。使用蛇形布点法采集0～20cm的土壤表层样品，土壤采集点面积约为10m×10m；每个样品由四分法混合组

8、成，挑出砂砾、石块、植物根茎等杂物，过1mm孔径尼龙筛；将过筛后的1kg土样装入聚乙烯塑料专用样品袋，贴标签，放于4℃冰箱中保存备用。1．3实验方法1．3．1吸附实验称取0．1000±0．001g供试土样于200mL具塞锥形瓶中，分别向锥形瓶中加入40mL50mg／L的Pb(11)溶液和5mL0．1mol／L的NaNO(电解质)溶液，以0．1mol／LNaOH或HNO，溶液调节pH值，平衡1h，使土壤悬浊液pH值达到实验要求。将锥形瓶于25oC、120r