不同林分土壤对重金属吸附及离子间竞争吸附模型研究

摘要

通过对浙江安吉主要植被类型土壤对重金属的吸附性能的研究，并探求土壤有机质含量、CEC、pH值及颗粒组成与重金属吸附量之间的关系；以土壤中主要成分黏土矿物为吸附剂，采用等温吸附法，研究了重金属铜、铅、镉、镍在黏土矿物中的吸附特征，结果表明： (1)落叶栎林对Cu<'2+>的吸附量最大，灌木林次之，茶林与常绿苦槠-青冈混交林居中，毛竹林与湿地松林吸附量最小；不同层次土壤对Cu<'2+>的吸附量随土层深度增加而减少。 (2)土壤有机质含量和CEC是影响供试土壤Cu<'2+>吸附量的主要因素。建立了土壤有机质含量和CEC与土壤Cu<'2+>吸附量的关系模型。 (3)膨润土对Cu<'2+>、Pb<'2+>的吸附明显强于Cd<'2+>、Ni<'2+>，吸附强度大小顺序为pb<'2+>＞Cu<'2+>＞Ni<'2+>＞Cd<'2+>。Langmuir、Freundlich和Temkin方程对这4种金属离子等温吸附的拟合均呈极显著关系。 (4)Cu<'2+>高能位最大吸附量比低能位最大吸附量略大；对Pb<'2+>的吸附以高能位吸附为主；Cd<'2+>的高能位最大吸附量与低能位最大吸附量相当，分别为2.59mg/g和 2.45 mg/g，远远小于Pb<'2+>和Cu<'2+>的最大吸附量；Ni<'2+>的吸附过程主要由低能位控制。 (5)Pb<'2+>、Cd<'2+>、Ni<'2+>分别与Cu<'2+>的双组分竞争吸附表明，黏土矿物对4种离子具有“选择性吸附”。在 Pb<'2+>、Ni<'2+>、Cd<'2+>的存在条件下，黏土矿物对 Cu<'2+>的吸附产生不同程度的下降；100mg/L Cu<'2+>对Pb<'2+>的影响不大，但可完全抑制黏土矿物对 Ni<'2+>、Cd<'2+>的吸附。 (6)以Pb<'2+>和Cu<'2+>为例，研究双组分竞争吸附模型。结果表明，IAS和LCA模型对Pb<'2+>和Cu<'2+>的双组分竞争吸附拟合较差，在低浓度时与实测数据相差不大，但随着浓度的增加，逐渐偏离实际曲线，对双组分中Cu<'2+>吸附量的预测明显高于实际情况。引入一个修正系数<,Pi>，对LCA 模型进行改进后拟合效果较好。最后用LCA修正模型对Pb<'2+>与Cu<'2+>的双组分竞争吸附进行了模拟。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

第一章 绪论

1.1研究目的及意义

1.2国内外研究进展

1.2.1土壤对重金属吸附的研究

1.2.2黏土矿物对重金属吸附的研究

1.2.3重金属吸附影响因素的研究

1.2.4竞争吸附的研究

1.3本文研究内容

第二章 材料与方法

2.1样品采集与处理

2.2样品分析方法

2.2.1土壤理化性质

2.2.2膨润土的化学表征

2.3实验设计方法

2.3.1重金属元素的选择

2.3.2吸附实验的处理

2.4数据分析方法

第三章 主要植被类型土壤吸附性能比较

3.1不同植被类型、不同土层深度吸附量比较

3.1.1不同样地土壤吸附量比较

3.1.2土壤吸附重金属垂直变化规律分析

3.1.3双因素方差分析

3.2土壤理化性质对重金属吸附性能的影响

3.2.1土壤有机质含量对重金属吸附的影响

3.2.2土壤阳离子交换量对重金属吸附的影响

3.2.3土壤pH值对重金属吸附的影响

3.2.4土壤颗粒组成对重金属吸附的影响

3.2.5各理化性质对重金属吸附影响综合分析

第四章 膨润土的化学表征

4.1基本理化性质分析

4.2红外光谱分析

4.3热重-差热分析

4.4X-衍射分析

第五章 单组分金属离子等温吸附特征

5.1不同金属离子等温吸附规律的研究

5.1.1平衡吸附量的计算

5.1.2吸附量比较

5.2等温吸附模型的研究

5.2.1等温吸附模型

5.2.2吸附模型拟合与分析

5.3不同初始浓度对金属离子吸附的影响

5.4不同pH值对金属离子吸附的影响

第六章 双组分金属离子竞争吸附研究

6.1铅和铜竞争吸附研究

6.2镉和铜竞争吸附研究

6.3镍和铜竞争吸附研究

6.4双组分竞争吸附模型的研究

6.4.1模型建立与求解

6.4.2模型修正及检验

6.4.3计算机模拟

第七章 结论和建议

7.1结论

7.2建议

参考文献