湖泊沉積物中富里酸與重金屬的作用機(jī)制研究.pdf

1、本文以烏梁素海表層沉積物中的富里酸(FA)為吸附劑，研究了不同環(huán)境條件（pH、離子強(qiáng)度、FA濃度、M2+濃度及溫度）下，Pb2+、Cu2+、Cd2+在兩種FA(蘆葦區(qū)，Phra.Area;龍須眼子菜區(qū)，Pota.Area)上的結(jié)合特征，通過Langmuir、Freundlich、Bi-Langmuir及Ligand binding等模型及結(jié)合前后FA的熒光光譜、紅外光譜分析，揭示FA與M2+的作用機(jī)理，以期為控制和改善環(huán)境中Pb、Cu、

2、Cd的污染提供理論依據(jù)。主要結(jié)論如下:
　　(1)Phra.Area FA的芳香度、分子量、腐殖化程度和極性均高于Pota.Area FA，且Phra.Area FA與Pota.Area FA的酚羥基、羧基和脂肪物質(zhì)含量不盡相同。
　　(2)Phra.Area FA與Pota.Area FA對(duì)M2+的結(jié)合反應(yīng)分為快結(jié)合階段、慢結(jié)合階段和結(jié)合動(dòng)態(tài)平衡階段。FA濃度越高，F(xiàn)A對(duì)M2+的結(jié)合速率越快;離子強(qiáng)度越小，結(jié)合速率越大;M

3、2+濃度越低，結(jié)合速率越大。液膜擴(kuò)散阻力和化學(xué)吸附是控制FA對(duì)M2+結(jié)合過程的主要機(jī)制。
　　(3)Phra.Area FA與Pota.Area FA對(duì)M2+的結(jié)合量隨M2+初始濃度和FA濃度增加而增加，單位結(jié)合量隨FA濃度增加而降低;FA對(duì)M2+的結(jié)合量隨離子強(qiáng)度的增加而降低，隨pH升高而增加，隨溫度降低而增加且反應(yīng)是自發(fā)的放熱反應(yīng)。
　　(4)Langmuir、Freundlich及Bi-Langmuir模型擬合結(jié)果表明

4、Phra.Area、Pota.Area FA對(duì)M2+的結(jié)合不是單分子層的吸附及FA表面的異質(zhì)性。兩種FA對(duì)M2+的結(jié)合反應(yīng)均易進(jìn)行。
　　(5)FA中有兩種不同類型的結(jié)合位點(diǎn)參加與Pb2+的反應(yīng)，強(qiáng)結(jié)合位點(diǎn)的表觀穩(wěn)定常數(shù)KS,1比弱結(jié)合位點(diǎn)KS,2高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，但最大結(jié)合量Bmax，1比Bmax,2低1-3個(gè)數(shù)量級(jí)，表明FA結(jié)合位點(diǎn)的化學(xué)異質(zhì)性，且強(qiáng)結(jié)合位點(diǎn)數(shù)量極其有限。
　　(6)反應(yīng)前后FA的熒光光譜分析表明Phra

5、.Area FA與Pota.Area FA對(duì)M2+結(jié)合的異質(zhì)性，且芳香族物質(zhì)是決定FA與M2+結(jié)合作用的關(guān)鍵因子。反應(yīng)前后FA的紅外光譜分析表明M2+可與FA上胺類基團(tuán)（強(qiáng)結(jié)合位點(diǎn)）發(fā)生反應(yīng)，可與羧基、酚羥基（弱結(jié)合位點(diǎn)）形成雙齒螯合物。
　　(7)Phra.Area FA對(duì)M2+結(jié)合量由大到小依次為Pb2+＞Cu2+＞Cd2+，結(jié)合率由大到小依次為Cu2+＞Pb2+＞Cd2+; Pota.Area FA對(duì)M2+結(jié)合量由大到小依次

6、為Pb2+＞＞Cd2+＞＞Cu2+，結(jié)合率無顯著差異。
　　(8)pH對(duì)Phra.Area FA結(jié)合M2+的影響基本相同，對(duì)Pota.Area FA結(jié)合M2+的影響順序?yàn)镃u2+＞Pb2+＞Cd2+。Phra.Area FA濃度對(duì)Cu2+的影響程度約為Pb2+的1.12倍、Cd2+的3.86倍，Pota.Area FA濃度對(duì)Pb2+的影響程度約為Cu2+的1.36倍、Cd2+的3.05倍。離子強(qiáng)度對(duì)Phra.Area FA結(jié)合M2

7、+的影響順序?yàn)镻b2+＞Cd2+＞Cu2+，對(duì)Pota.Area FA結(jié)合M2+的影響順序?yàn)镻b2+＞Cu2+＞Cd2+。
　　(9)Freundlich及Bi-Langmuir模型能夠很好的擬合Phra.Area、Pota.Area FA對(duì)M2+的結(jié)合。Phra.Area FA對(duì)M2+的結(jié)合親和力大小順序?yàn)镻b2+＞Cd2+＞Cu2+(15℃，25℃);Pota.Area FA對(duì)M2+的結(jié)合親和力大小順序?yàn)镻b2+＞ Cd2+＞