皂角苷对土壤和矿物中Pb、Zn解吸的影响研究

摘要

为探讨表面电荷性质对重金属吸附解吸行为的影响，本文选取了两种土壤（红壤和黄褐土），经过添加和6个月陈化以模拟Pb、Zn污染，应用皂角苷进行解吸，并采用BCR连续提取法分析了皂角苷对模拟Pb、Zn污染土壤的解吸效果;同时以典型矿物（高岭石、蒙脱石、针铁矿）作为研究对象，通过系列平衡吸附实验，不同浓度、pH、震荡时间、解吸次数下皂角苷对重金属的解吸实验，结合Zeta电位及红外光谱(FTIR)等分析手段研究了Pb、Zn在矿物中吸附，和皂角苷对其解吸的影响。
　　本研究用Langmuir方程对Pb、Zn在三种矿物中的等温吸附结果进行拟合，结果表明，在25℃、pH=5条件下蒙脱石、高岭石和针铁矿对Pb的最大吸附量分别为30.09、11.60、13.17 g/kg，对Zn的最大吸附量分别为20.01、5.17、9.82 g/kg。蒙脱石、高岭石吸附皂角苷后体系的Zeta电位升高，而针铁矿吸附皂角苷后体系Zeta电位降低。随着皂角苷浓度升高(0-20 g/L)，其从土壤和三种矿物中解吸Pb和Zn的量均增大;皂角苷溶液pH越高(pH3-7范围内)，对Pb和Zn的解吸率越低;皂角苷解吸矿物中Pb和Zn的解吸动力学实验表明解吸反应在3h内即可达到平衡。皂角苷对土壤中Zn的解吸率明显高于Pb的;红壤中Pb和Zn的解吸率均大于黄褐土的。相同条件下皂角苷对蒙脱石中Pb、Zn的解吸率相差不大，其对高岭石和针铁矿中Zn的解吸率大于Pb的，而对高岭石中Pb和Zn的解吸率均大于对蒙脱石和针铁矿的。对于三种矿物，皂角苷解吸3次后（皂角苷浓度为5g/L，pH3），高岭石、蒙脱石和针铁矿中Pb累积解吸率分别达到了73.12％、27.07％、53.22％，Zn的分别为52.11％、30.22％、27.01％。3次解吸后Pb的累积解吸率大于Zn的。采用BCR连续提取法评价了皂角苷对土壤中不同形态Pb、Zn的解吸。结果表明，单次解吸，红壤中解吸量最大的是酸溶态Pb和酸溶态Zn，可氧化态和残渣态Zn解吸量较低;黄褐土中可还原态Pb解吸量最大，且各形态的解吸量均显著低于红壤的。增加解吸次数，不同形态的Pb或Zn的解吸量显著上升，且第二次解吸比第三次解吸更重要。皂角苷与金属离子Pb和Zn作用的红外光谱分析结果表明，皂角苷的羧基基团与Pb发生了配位反应，而皂角苷与Zn未完全络合，这说明皂角苷与Zn的络合能力较Pb的弱。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 土壤铅、锌污染现状与危害

1．2 铅、锌污染土壤修复技术

1．3 生物表面活性剂在土壤重金属污染修复中的应用

1．3．1 生物表面活性剂

1．3．2 皂角苷

1．3．3 粘土矿物的表面电荷性质对重金属吸附解吸的影晌

1．3．4 皂角苷在土壤／矿物中的吸附

1．3．5 皂角苷对土壤中重金属的去除及作用机理

1．4 课题的提出与研究目的

1．5 技术路线

2 皂角苷对红壤和黄褐土中重金属的解吸研究

2．1 实验材料

2．2 实验方法

2．2．1 不同浓度的皂角苷解吸

2．2．2 不同pH的皂角苷解吸

2．2．3 多次解吸

2．2．4 解吸前后土壤中重金属形态测定

2．2．5 土壤Zeta电位测定

2．2．6 解吸前后土壤红外光谱测定

2．3 实验结果

2．3．1 皂角苷浓度的影响

2．3．2 pH的影响

2．3．3 解吸次数的影响

2．3．4 解吸前后土壤中重金属形态变化

2．3．5 皂角苷对土壤Zeta电位的影响

2．3．6 解吸前后土壤红外光谱比较

3 粘土矿物吸附重金属以及不同条件下皂角苷的解吸

3．1 实验材料

3．2 实验方法

3．2．1 皂角苷的吸附

3．2．2 矿物Zeta电位的测定

3．2．3 Pb／Zn的等温吸附

3．2．4 不同浓度和pH的皂角苷解吸

3．2．5 解吸动力学

3．2．6 多次解吸

3．2．7 皂角苷与重金属离子的络合物红外光谱测定

3．3 实验结果

3．3．1 皂角苷在矿物上的吸附

3．3．2 矿物吸附皂角苷后体系Zeta电位的变化

3．3．3 Pb／Zn的等温吸附

3．3．4 皂角苷浓度和pH的影响

3．3．5 解吸时间的影响

3．3．6 解吸次数的影响

3．3．7 皂角苷与重金属离子的络合物分析

4 讨论

5 结论

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

硕士期间发表论文

致谢