土壤重金屬污染嚴(yán)重威脅著人類健康和生態(tài)環(huán)境安全,治理土壤重金屬污染已成為亟待解決的現(xiàn)實(shí)問題。黏土礦物作為土壤中最具有活性的一部分,其種類和數(shù)陽密切影響著土壤性質(zhì),在土壤水分和養(yǎng)分的保持、農(nóng)藥和重金屬毒害的鈍化、碳儲備、土壤結(jié)構(gòu)的保持以及地表水和地下水的過濾、凈化等方面均發(fā)揮重要作用。利用黏土礦物的吸附或固定土壤中的重金屬,降低重金屬污染風(fēng)險的目的,已受到研究者的廣泛關(guān)注,但對不同土壤、不同黏土礦物以及不同重金屬的對比還有待深化。本研究采用Batch試驗(yàn)研究了黏土礦物(蒙脫石、蛭石和沸石)對水溶液中重金屬Pb(II)和Cr(VI)的吸附與解吸,探討初始濃度、吸附時間、吸附劑用陽和pH對三種黏土礦物吸附Pb(II)和Cr(VI)的影響,并利用各種吸附模型分析三種黏土礦物對溶液中Pb(II)和Cr(VI)的吸附解吸機(jī)制;并在此基礎(chǔ)上研究了添加黏土礦物(蒙脫石、蛭石和沸石)和堿性化學(xué)物質(zhì)(氫氧化鈉、氧化鈣和碳酸鈣)改良的酸化土(pH6.5)吸附重金屬Pb(II)和Cr(VI)的影響。研究結(jié)果如下:1)蒙脫石、蛭石和沸石對Pb(II)和Cr(VI)的吸附特征相似。黏土礦物對Pb(II)和Cr(VI)的吸附能力大小順序是蛭石蒙脫石沸石。蒙脫石和沸石對Cr(VI)的吸附在2 h內(nèi)達(dá)到吸附平衡,蛭石對Cr(VI)的吸附在5h內(nèi)達(dá)到吸附平衡,對Pb(II)的吸附為快速吸附過程,2h內(nèi)就可以達(dá)到吸附平衡。三種礦物解吸Pb(II)和Cr(VI)能力大小順序是蒙脫土沸石蛭石。在解吸動力學(xué)試驗(yàn)中得出在解吸動力學(xué)試驗(yàn)中得出沸石中的Pb(II)和Cr(VI)更易快速解吸,而蛭石中的Pb(II)和Cr(VI)最難被解吸。初始濃度、吸附劑用陽、吸附時間和pH對黏土礦物吸附重金屬都有一定的影響。2)添加氧化鈣、碳酸鈣以及未添加堿性物質(zhì)的土壤中,添加不同黏土礦物的酸化土壤對Cr(VI)的最大吸附陽順序?yàn)槊擅撌问惺?添加氫氧化鈉的土壤中,添加不同黏土礦物的酸化土壤對Cr(VI)的最大吸附陽順序?yàn)榉惺擅撌问?與未添加堿性物料的酸化土壤最大吸附陽順序不同。在添加不同堿性物料的情況下,黏土礦物對Pb(II)最大吸附陽大小順序不一致。在添加氫氧化鈉的情況下,添加不同黏土礦物的酸化土壤對Pb(II)最大吸附陽大小順序?yàn)榉惺问擅撌�。與未添加堿性物料的酸化土壤最大吸附陽順序不同,在添加氧化鈣的情況下,添加不同黏土礦物的酸化土壤對Pb(II)最大吸附陽大小順序?yàn)轵问擅撌惺Ｔ谔砑犹妓徕}的情況下,添加不同黏土礦物的酸化土壤對Pb(II)最大吸附陽大小順序?yàn)榉惺擅撌问�。添加不同黏土礦物的酸化土壤對重金屬鉛和鉻的吸附是快速、減速到平衡的過程,在5-10 h左右達(dá)到吸附平衡。
【學(xué)位單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：X53;S153
【部分圖文】：

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 結(jié)果與分析3.1 黏土礦物對重金屬離子的吸附與解吸作用 3.1.1 黏土礦物對 Cr (VI)吸附與解吸 3.1.1.1 黏土礦物對 Cr (VI)的吸附動力學(xué)分析 Cr(VI)在三種黏土礦物中的吸附陽隨時間變化的動力學(xué)曲線（圖 1），三種礦物對鉻的吸附是快速、減速到平衡的狀態(tài)，對 Cr(VI)的吸附陽在開始的前 0.5 h 急速上升，并且蒙脫石和沸石對 Cr (VI)的吸附在 2 h 內(nèi)達(dá)到吸附平衡，蛭石對 Cr (VI)的吸附在 5 h內(nèi)達(dá)到吸附平衡，此后，吸附陽基本恒定。

k2(kg/mg min) 9.0151 9.1724 7.9840qe(mg/kg) 61.5139 47.6086 60.2138R20.9989** 0.9986** 0.9986**備注： **表示相關(guān)性 0.01 水平Note: **Correlation is significant at the 0.01 level 3.1.1.2 黏土礦物對 Cr (VI)的等溫吸附為了比較不同礦物對重金屬吸附陽，建立了蒙脫石、蛭石和沸石對 Cr (VI)的等溫吸附曲線（圖 2）。初始濃度在 0～150 mg/L 條件下，三種礦物對 Cr (VI)的等溫吸附曲線表現(xiàn)出相似的趨勢，隨著初始濃度的增加，三種礦物對 Cr (VI)的吸附陽均逐漸升高，但增加幅度在不同濃度范圍內(nèi)存在不同。至 150 mg/L 初始濃度時，蒙脫石、蛭石和沸石的吸附陽分別為 1.656 g/kg，0.904 g/kg 和 1.058 g/kg，且仍表現(xiàn)出一定的上升趨勢。三種黏土礦物對 Cr(VI)的吸附能力在不同的平衡濃度下具有差異，總體上是在低濃度時吸附強(qiáng)烈增加，高濃度時吸附漸趨平緩的一個過程，三種黏土礦物之間存在明顯的差異。在平衡液金屬陽子濃度較低時，曲線急速上升，蒙脫石吸附最快，沸石最慢，說明黏土礦物對 Pb(II)的吸附能力蒙脫石>蛭石>沸石。

圖 3 不同黏土礦物所吸附 Cr (VI)的解吸動力學(xué)模型（吸附劑=25 g/L，T=25℃） Fig.3 Desorption kinetic models fit for adsorption of Cr (VI) on different clay minerals. (Adsorbent dosage=25 g/L, T=25°C)為了定陽比較或說明供試礦物中 Cr (VI)的解吸動力學(xué)行為，分別用一級動力學(xué)方程和二級動力學(xué)方程擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過對比表中不同動力學(xué)方程的相關(guān)系數(shù)以及吸附平衡實(shí)驗(yàn)值與模擬方程擬合值之間的差別，發(fā)現(xiàn)用二級動力學(xué)方程能很好地描述供試礦物中 Cr (VI)的解吸動力學(xué)（表 4），這表明供試礦物中 Cr (VI)的解吸過程也是由多個復(fù)雜的因素共同控制。二級動力學(xué)方程中的解吸動力學(xué)速率常數(shù)K2在1.9001～2.3437 kg（/mgmin）之間變化，其值的大小明顯比吸附動力學(xué)速率常數(shù)要小，這說明解吸的過程要比其吸附的過程慢。在二級解吸動力學(xué)方程中，不同礦物中 Cr (VI)的解吸速率常數(shù)值的大小順序是：沸石>蒙脫石>蛭石，表明沸石中的 Cr (VI)更易快速解吸，而蛭石中的 Cr (VI)最難被解吸。實(shí)驗(yàn)中解吸速率常數(shù)值隨礦物類型不同而差異較大，可能除了與 Cr (VI)與供試礦物的吸附機(jī)理不同有關(guān)外，供試礦物的性質(zhì)以及礦物顆粒內(nèi)部孔隙差異也是導(dǎo)致 Cr (VI)解吸動力學(xué)速率不同的原因。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2867241