粘土礦物對(duì)鉛的吸附及其CD-MUSIC擬合.pdf

1、粘土礦物含量豐富，表面積較大，且含有正負(fù)電荷位點(diǎn)，是土壤和沉積物中吸附金屬陽離子的重要吸附劑之一。鉛是最具毒性的重金屬元素之一，可導(dǎo)致嚴(yán)重的健康紊亂，鉛的污染問題成為全球性的環(huán)境問題。本研究通過電位酸堿滴定實(shí)驗(yàn)及不同pH、離子強(qiáng)度、鉛濃度條件下的等溫吸附實(shí)驗(yàn)，分別研究質(zhì)子及鉛在高嶺石、蒙脫石上的吸附行為，并用CD-MUSIC模型進(jìn)行擬合，獲得礦物表面吸附態(tài)鉛的分布。主要結(jié)論如下：
　　 ⑴供試高嶺石、蒙脫石純度高，無其它雜質(zhì)，均

2、呈片狀，且后者片層遠(yuǎn)大于前者;ATR-FTIR分析表明，高嶺石、蒙脫石中含有較為豐富的鋁羥基(Al2O-H)和硅氧烷基(Si-O-Si)，二者的結(jié)構(gòu)及官能團(tuán)組成具有相似性。測(cè)定比表面積發(fā)現(xiàn)，高嶺石比表面積為23.4±0.6 m2/g，蒙脫石的外比表面積為83.8±0.8m2/g。乙二醇乙醚法(EGME)測(cè)定蒙脫石的全表面積為420±20 m2/g。
　　 ⑵高嶺石、蒙脫石不同pH和離子強(qiáng)度下的酸堿滴定實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，礦物表面質(zhì)子吸

3、附隨著pH的降低而增加，隨著離子強(qiáng)度的增加而降低。在實(shí)驗(yàn)的pH范圍內(nèi)，滴定曲線沒有交點(diǎn)，這不同于氧化物的酸堿滴定結(jié)果。粘土礦的這一特點(diǎn)是基面永久電荷和邊面可變電荷共同作用的結(jié)果。
　　 ⑶不同pH、離子強(qiáng)度、鉛濃度條件下，粘土礦物表面對(duì)鉛的等溫吸附實(shí)驗(yàn)表明，pH顯著影響礦物表面對(duì)鉛的吸附。隨著體系pH的增加，高嶺石、蒙脫石表面對(duì)鉛的吸附量增加。高嶺石、蒙脫石表面對(duì)鉛的吸附量隨著離子強(qiáng)度的減小而增大。離子強(qiáng)度對(duì)鉛吸附的影響隨體系p

4、H的增大而減小。2∶1型蒙脫石表面積大，永久電荷量多，對(duì)鉛的吸附量大于1∶1型高嶺石。
　　 ⑷CD-MUSIC模型擬合粘土礦物表面酸堿滴定結(jié)果表明，高嶺石表面反應(yīng)位點(diǎn)密度，dSOH=11.25 site/nm2，d x-=-7.07 site/nm2，質(zhì)子結(jié)合常數(shù)，log K SOH20.5+=-2.31，log K X-H=3.67，鹽離子結(jié)合常數(shù)，log K SOH-K0.5+=-7.29，log KSOH2-NO30.5

5、-=-6.11，log KX-K=-6.74;蒙脫石表面反應(yīng)位點(diǎn)密度，dSOH=1.2site/nm2，d XK=1815.94 site/nm2，質(zhì)子結(jié)合常數(shù)，log K SOH20.5+=7.39，log KXH=4.86，鹽離子結(jié)合常數(shù)，log K SOH-K0.5+=-0.41，log K SOH2-NO30.5-=7.27。通過擬合酸堿滴定數(shù)據(jù)得到的參數(shù)，進(jìn)一步擬合Pb吸附數(shù)據(jù)，得到Pb在礦物表面的結(jié)合形態(tài)和結(jié)合常數(shù)。高嶺石表