红层砂岩风化土壤中有机质对土壤去除水体As(V)的影响研究

摘要

随着经济的高速发展，砷污染问题给人类带来的影响也在日趋突显。因此，开展砷污染治理的相关课题已经被越来越多的国内外科研工作者所关注，特别对于除砷材料，找到一种低成本高效益的吸附剂具有很强的现实意义。红层砂岩风化土壤具有良好的除砷效果，但其效果受土壤有机质的影响较大。因此，本文主要针对其所含有机质对吸附效果的影响开展研究，在土壤理化性质分析的基础上，采用单因素影响试验，动力学分析，五步提取法解吸试验等探究土壤中有机质对土壤除砷的影响。主要研究结果如下:
　　(1)单因素影响试验表明，红层风化土壤对砷的吸附效果较好，对砷的吸附可以达到90％以上的去除效率，去除有机质后土壤除砷效果能够进一步的提升。在不同温度、pH值、反应时间等条件因素下，去除有机质后，去除效率会有2％-7％的提高。
　　(2)动力学试验显示，去除有机质的土壤在吸附过程的初期有更高的吸附速率，但达到吸附平衡后，土壤对砷的吸附总量与原始土壤相差不大。认为土壤活性有机质中胡敏酸与富里酸在对砷吸附过程起到了抑制的作用，但随着吸附时间的延续，这类有机质逐渐被氧化或被微生物分解，失去抑制作用，最终表现出只改变了吸附速率。
　　(3)解吸试验结果表明，土壤对砷吸附过程中，起主要的作用是土壤中的铁锰氧化物和有机质，这类物质是土壤中吸附砷的主体。
　　(4)综合分析认为，有机质对吸附的影响主要表现在两个方面，一是可以提升土壤对砷的吸附总量，二是在吸附过程中有机质降低了对砷的吸附速率。这是由不同种类的有机质造成的，土壤中的有机质可以归为两大类，一类是小分子活性有机酸，主要代表有胡敏酸和富里酸，这类有机质化学性质活泼，其分子集团与砷氧酸根的电荷类型一致，均带有正电荷，能够通过覆盖土壤表面吸附位点与砷酸根发生竞争吸附，进而在吸附过程中降低了土壤对砷的吸附速率，但该类有机质由于具有活跃的化学性质，因而在吸附过程中会慢慢的发生氧化分解，再次把占有的吸附位点返还出来。另一类大分子有机质，主要代表是胡敏素，该类有机质与土壤颗粒结合较紧密并能形成胶体，为砷的吸附提供位点，提高土壤对砷的整体吸附率。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 砷污染形成机制研究

1．2．2 砷污染处理技术研究

1．2．3 砷吸附处理材料研究

1．2．4 土壤有机质对砷吸附的影响研究

1．3 研究内容

1．4 技术路线

第二章 材料与方法

2．1 供试土壤

2．2 试剂与仪器

2．3 土壤的理化性状测定

2．3．1 土壤零点电荷的测定

2．3．2 土壤含有的矿物类型

2．3．3 土壤有机质含量

2．3．4 土壤其他基本理化性质的测定

2．4 试验方法

2．4．1 原始土壤吸附砷的影响因素试验

2．4．2 除去有机质后土壤吸附砷的影响因素试验

2．4．3 土壤对砷的吸附解吸实验

2．4．4 水体砷含量测量

第三章 砷吸附的影响因素研究

3．1 选取土壤材料

3．2 确定初步实验条件

3．2．1 初始砷液对土壤吸附砷的影响

3．2．2 土壤粒径对土壤吸附砷的影响

3．3 有机质对土壤砷吸附影响研究

3．3．1 pH值对土壤吸附砷的影响

3．3．2 温度对土壤吸附砷的影响

3．3．3 反应时间对土壤吸附砷的影响

3．4 小结

第四章 土壤有机质对吸附砷的动力学研究

4．1 土壤有机质对砷吸附动力学影响

4．2 土壤有机质对砷吸附影响的动力学模型拟合

4．2．1 Lagrange一级动力学模型拟合

4．2．2 Lagrange二级动力学模型拟合

4．2．3 Elovich模型方程模型拟合

4．2．4 抛物线模型方程拟合

4．3 吸附动力学模型的确定

4．4 小结

第五章 砷在土壤中的吸附形态研究

5．1 制备实验土壤

5．2 砷在土壤中存在形态的测定

5．3 实验结果分析

5．4 小结

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

致谢

附录