【摘要】：為探討表面電荷性質(zhì)對(duì)重金屬吸附解吸行為的影響,本文選取了兩種土壤(紅壤和黃褐土),經(jīng)過(guò)添加和6個(gè)月陳化以模擬Pb、Zn污染,應(yīng)用皂角苷進(jìn)行解吸,并采用BCR連續(xù)提取法分析了皂角苷對(duì)模擬Pb、Zn污染土壤的解吸效果;同時(shí)以典型礦物(高嶺石、蒙脫石、針鐵礦)作為研究對(duì)象,通過(guò)系列平衡吸附實(shí)驗(yàn),不同濃度、p H、震蕩時(shí)間、解吸次數(shù)下皂角苷對(duì)重金屬的解吸實(shí)驗(yàn),結(jié)合Zeta電位及紅外光譜(FTIR)等分析手段研究了Pb、Zn在礦物中吸附,和皂角苷對(duì)其解吸的影響。主要研究結(jié)果如下:用Langmuir方程對(duì)Pb、Zn在三種礦物中的等溫吸附結(jié)果進(jìn)行擬合,結(jié)果表明,在25℃、p H=5條件下蒙脫石、高嶺石和針鐵礦對(duì)Pb的最大吸附量分別為30.09、11.60、13.17 g/kg,對(duì)Zn的最大吸附量分別為20.01、5.17、9.82 g/kg。蒙脫石、高嶺石吸附皂角苷后體系的Zeta電位升高,而針鐵礦吸附皂角苷后體系Zeta電位降低。隨著皂角苷濃度升高(0-20 g/L),其從土壤和三種礦物中解吸Pb和Zn的量均增大;皂角苷溶液p H越高(p H 3-7范圍內(nèi)),對(duì)Pb和Zn的解吸率越低;皂角苷解吸礦物中Pb和Zn的解吸動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明解吸反應(yīng)在3 h內(nèi)即可達(dá)到平衡。皂角苷對(duì)土壤中Zn的解吸率明顯高于Pb的;紅壤中Pb和Zn的解吸率均大于黃褐土的。相同條件下皂角苷對(duì)蒙脫石中Pb、Zn的解吸率相差不大,其對(duì)高嶺石和針鐵礦中Zn的解吸率大于Pb的,而對(duì)高嶺石中Pb和Zn的解吸率均大于對(duì)蒙脫石和針鐵礦的。對(duì)于三種礦物,皂角苷解吸3次后(皂角苷濃度為5 g/L,p H 3),高嶺石、蒙脫石和針鐵礦中Pb累積解吸率分別達(dá)到了73.12%、27.07%、53.22%,Zn的分別為52.11%、30.22%、27.01%。3次解吸后Pb的累積解吸率大于Zn的。采用BCR連續(xù)提取法評(píng)價(jià)了皂角苷對(duì)土壤中不同形態(tài)Pb、Zn的解吸。結(jié)果表明,單次解吸,紅壤中解吸量最大的是酸溶態(tài)Pb和酸溶態(tài)Zn,可氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)Zn解吸量較低;黃褐土中可還原態(tài)Pb解吸量最大,且各形態(tài)的解吸量均顯著低于紅壤的。增加解吸次數(shù),不同形態(tài)的Pb或Zn的解吸量顯著上升,且第二次解吸比第三次解吸更重要。皂角苷與金屬離子Pb和Zn作用的紅外光譜分析結(jié)果表明,皂角苷的羧基基團(tuán)與Pb發(fā)生了配位反應(yīng),而皂角苷與Zn未完全絡(luò)合,這說(shuō)明皂角苷與Zn的絡(luò)合能力較Pb的弱。
【圖文】：

近年來(lái)很多學(xué)者嘗試將其應(yīng)用于重金屬污染土壤的環(huán)境修復(fù)中。皂角苷的代表物如圖 1 所示。圖1-1 皂角苷代表物Fig. 1-1 Representatives of saponin皂角苷除了具有如降低溶液表面張力、潤(rùn)濕性、穿透性和乳化分散性等表面活性劑共同的性質(zhì)之外，在環(huán)境介質(zhì)中大量使用時(shí)還具有以下優(yōu)點(diǎn)：①可生物降解，生物表面活性劑在環(huán)境介質(zhì)中易被微生物利用和分解，不存在二次污染的問(wèn)題；②無(wú)毒或低毒，未表現(xiàn)出生物毒性；③一般對(duì)生物群落的危害小；④來(lái)源廣泛，多為天然農(nóng)副產(chǎn)品（如油脂、蔗糖、氨基酸、葡萄糖等），甚至可以利用工業(yè)廢料和農(nóng)副產(chǎn)品加工的下腳料，可大大降低生產(chǎn)成本；⑤環(huán)境中容易降解，洗滌、乳化、發(fā)泡、分散能力強(qiáng)；⑥特殊條件下（如極端溫度、pH 和高鹽濃度等）也適用；⑦化學(xué)結(jié)構(gòu)多樣，可用于醫(yī)療等特殊領(lǐng)域（張?zhí)靹?2005；麥有斌等 2006；黃斌 2011）。1.3.3 粘土礦物的表面電荷性質(zhì)對(duì)重金屬吸附解吸的影響粘土礦物是土壤的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是硅氧四面體片和鋁氧八面體片

的生物表面活性劑形成的單分子層結(jié)構(gòu)在土壤固液界面上進(jìn)行定向重排使得親水基團(tuán)朝外并以膠束的形式進(jìn)入水溶液從而離開(kāi)土壤顆粒表面，，達(dá)到去除目的。圖1-2 表面活性劑從固相顆粒表面解吸重金屬離子示意圖 (Chen et al 2008)Fig. 1-2 Mechanism of surfactants in heavy metals desorption by surface of solid particle (Chen et al2008)1.4 課題的提出與研究目的國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)皂角苷去除土壤中重金屬已有初步的嘗試和研究，但是土壤環(huán)境復(fù)雜，整個(gè)修復(fù)過(guò)程受各種因素的共同影響，如土壤類型、淋洗劑與重金屬及土壤間的相互作用、淋洗劑的使用條件等。粘土礦物作為土壤重要組成部分，因不同元素組成及空間結(jié)構(gòu)而具有不同的表面電荷性質(zhì)，這會(huì)對(duì)重金屬-皂角苷-礦物三者之間的相互作用產(chǎn)生重要影響。因此，本文從表面電荷差異的角度入手，探討其對(duì)皂角苷去除土壤和礦物中重金屬的影響，以對(duì)皂角苷去除重金屬的機(jī)理進(jìn)行深入研究。本文以亞熱帶地區(qū)典型土壤（紅壤和黃褐土）及粘土礦物（高嶺石、蒙脫石、
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S153.6

【參考文獻(xiàn)】

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1 呂青松;蔣煜峰;楊帆;朱琨;;重金屬污染土壤淋洗技術(shù)研究進(jìn)展[J];甘肅農(nóng)業(yè)科技;2010年03期

2 王丹麗,董曉丹,王恩德;針鐵礦對(duì)重金屬離子的吸附作用[J];黃金;2002年02期

3 吳平霄,廖宗文,毛小云;高表面活性礦物對(duì)Zn~(2+)的吸附機(jī)理及其環(huán)境意義[J];礦物學(xué)報(bào);2001年03期

4 周東美,鄧昌芬;重金屬污染土壤的電動(dòng)修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2003年04期

5 可欣,李培軍,鞏宗強(qiáng),尹煒,蘇丹;重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)中有關(guān)淋洗劑的研究進(jìn)展[J];生態(tài)學(xué)雜志;2004年05期

6 王英輝;伍乃東;;鉛污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)研究[J];中國(guó)土壤與肥料;2007年05期

7 李志博;駱永明;宋靜;趙其國(guó);劉志全;;土壤環(huán)境質(zhì)量指導(dǎo)值與標(biāo)準(zhǔn)研究 Ⅱ·污染土壤的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J];土壤學(xué)報(bào);2006年01期

8 周東美,郝秀珍,薛艷,倉(cāng)龍,王玉軍,陳懷滿;污染土壤的修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J];生態(tài)環(huán)境;2004年02期

本文編號(hào)：2578005