檸檬酸對(duì)紫色土微團(tuán)聚體Pb2+吸附解吸的影響研究.pdf

1、為了有效預(yù)測(cè)石灰性紫色土區(qū)域重金屬的環(huán)境效應(yīng)，緩解土壤污染，提高土壤質(zhì)量，該實(shí)驗(yàn)選取名山河流域石灰性紫色土作為研究對(duì)象。在添加不同濃度檸檬酸的條件下，采用平衡液吸附法及檸檬酸、HCl解吸法，研究檸檬酸對(duì)全土及各粒徑微團(tuán)聚體(2-0.25mm、0.25-0.053mm、0.053-0.002mm、＜0.002mm) Pb2+吸附解吸的影響特性，及有機(jī)質(zhì)、碳酸鈣對(duì)其影響特性的影響。最終確定合適的檸檬酸濃度為提高重金屬污染土壤的植物修復(fù)效率提

2、供參考，進(jìn)而為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)，主要研究結(jié)論如下:
　　(1)在不同濃度檸檬酸的作用下，石灰性紫色土全土及微團(tuán)聚體對(duì)Pb2+的吸附量均隨Pb2+初始濃度的增大而增大，各粒徑微團(tuán)聚體吸附量大小關(guān)系為(＜0.002mm)＞(2-0.25mm)＞全土＞(0.053-0.002mm)＞(0.25-0.053mm)。在不同濃度的初始Pb2+溶液中吸附量呈單峰曲線，吸附量在檸檬酸(0.1 mmol·L-1)達(dá)到最高值，峰值過(guò)后隨著

3、檸檬酸濃度升高而不斷下降，在檸檬酸(100mmol·L-1)達(dá)到最低值。去除有機(jī)質(zhì)或碳酸鈣后，吸附特性與未處理土樣相似，吸附曲線仍呈相似的單峰曲線。去除有機(jī)質(zhì)或碳酸鈣后，吸附量均較未處理的未處理土樣有所下降，吸附減少量隨著檸檬酸濃度的升高而增大，在未添加檸檬酸時(shí)減少量最低，在檸檬酸（100mmol·L-1）達(dá)到最高值。
　　(2)用Langmuir、Freundlich和Temkin方程對(duì)未處理土樣、有機(jī)質(zhì)去除、碳酸鈣去除全土及各

4、粒徑微團(tuán)聚體的等溫吸附過(guò)程進(jìn)行擬合，吸附均以Freundlich方程擬合最佳，說(shuō)明全土及各粒徑微團(tuán)聚體對(duì)Pb2+均為多層吸附。方程n值表示等溫吸附線性程度，未處理土樣的n值與1均較接近，去除有機(jī)質(zhì)或碳酸鈣后的的n值不接近1，說(shuō)明去除有機(jī)質(zhì)或碳酸鈣后，Pb2+吸附量與Pb2+初始濃度不接近線性正相關(guān)。平衡常數(shù)KF值大小反映結(jié)合強(qiáng)度及吸附容量，未處理土樣、有機(jī)質(zhì)去除和碳酸鈣去除的各粒徑微團(tuán)聚體KF值大小關(guān)系與有機(jī)質(zhì)、游離氧化鐵含量及CEC大

5、小規(guī)律一致，以最大KF值排列遞增規(guī)律為檸檬酸(100mmol·L-1)＜檸檬酸(10mmol·L-1)＜檸檬酸(0mmol·L-1)＜檸檬酸（1mmol·L-1）＜檸檬酸(0.1 mmol·L-1)，與最大吸附量Xm規(guī)律一致，分別去除有機(jī)質(zhì)和碳酸鈣后KF值明顯降低。去除有機(jī)質(zhì)和碳酸鈣后，紫色土全土及微團(tuán)聚體的Pb2+分布系數(shù)Kd值降低，說(shuō)明土壤的吸附容量減小。
　　(3)用與吸附條件對(duì)應(yīng)濃度的檸檬酸作為解吸劑進(jìn)行解吸，未處理土樣、

6、有機(jī)質(zhì)去除土樣、碳酸鈣去除土樣的粒徑間檸檬酸解吸量與吸附量呈現(xiàn)一致關(guān)系:0.25-0.053 mm＜0.053-0.002 mm＜全土＜2-0.25 mm＜(＜0.002 mm)。未處理土樣檸檬酸解吸量隨著初始Pb2+濃度和檸檬酸濃度的增大而遞增，且在初始Pb2+濃度為190 mg·L-1、檸檬酸(100 mmol·L-1)時(shí)達(dá)到最大值。有機(jī)質(zhì)去除后，在檸檬酸（0-10mmol·L-1）區(qū)間，解吸量隨添加的檸檬酸濃度增加而升高，峰值過(guò)后

7、，檸檬酸(100mmol·L-1)解吸量開(kāi)始下降，在檸檬酸(10mmol·L-1)、初始Pb2+190mg·L-1達(dá)到最高值，碳酸鈣去除后，檸檬酸解吸曲線與去除有機(jī)質(zhì)的解吸曲線呈現(xiàn)一致趨勢(shì)。未處理土樣檸檬酸解吸率隨初始Pb2+和檸檬酸濃度的增大而增加，不同粒徑微團(tuán)聚體的解吸率大小關(guān)系為0.25-0.053 mm＞0.053-0.002 mm＞全土＞2-0.25 mm＞(＜0.002 mm)，與解吸量特性相反。分別去除有機(jī)質(zhì)和碳酸鈣后，紫

8、色土全土及微團(tuán)聚體的解吸率明顯增大，增加量隨檸檬酸解吸濃度增大而提高，在檸檬酸(100mmol·L-1)達(dá)到峰值，靜電和外層絡(luò)合吸附的Pb2+占總吸附量上升，非專性吸附所占比率越大，內(nèi)層絡(luò)合吸附相應(yīng)下降，吸附牢固程度明顯降低，并隨著初始Pb2+濃度的提高，非專性吸附率升高趨勢(shì)越明顯。
　　(4)用HCl進(jìn)行解吸，未處理土樣、去除有機(jī)質(zhì)土樣和去除碳酸鈣的全土及各微團(tuán)聚體呈現(xiàn)不一樣的解吸特性。未處理土樣的全土及微團(tuán)聚體間解吸量大小與C

9、EC、有機(jī)質(zhì)、碳酸鈣、游離氧化鐵含量仍呈正相關(guān):(＜0.002 mm)＞2-0.25mm＞全土＞0.25-0.053 mm＞0.053-0.002 mm，HCl解吸曲線呈峰型曲線，解吸量在檸檬酸0.1mmol·L-1時(shí)達(dá)到最高值，峰值過(guò)后隨著吸附試驗(yàn)檸檬酸濃度升高而降低。去除有機(jī)質(zhì)后，HCl解吸量隨檸檬酸濃度增大而降低，與初始Pb2+濃度增大呈負(fù)相關(guān);HCl解吸率明顯降低，解吸率減少量柱狀圖隨檸檬酸解吸濃度增大呈谷型曲線，HCl解吸率減

10、少量在檸檬酸(0.1mmol·L-1)最低;內(nèi)層螯合吸的Pb2+占總吸附量比例顯著下降，專性吸附率降低。去除碳酸鈣后，HCl解吸量隨檸檬酸濃度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，且趨勢(shì)隨初始Pb2+濃度增大而愈加明顯;HCl解吸率有所上升，在不同初始Pb2+濃度下，HCl解吸率增加量均隨檸檬酸解吸濃度增大而不斷降低;專性吸附率相較未處理土樣有所上升。未處理土樣、有機(jī)質(zhì)去除、碳酸鈣去除后的土樣非解吸率不同，非解吸率大小關(guān)系為未處理土樣＞有機(jī)質(zhì)去除＞碳

11、酸鈣去除。
　　(5)去除有機(jī)質(zhì)和去除碳酸鈣后，檸檬酸影響Pb2+吸附解吸的特性不同。去除碳酸鈣與去除有機(jī)質(zhì)相比，吸附量隨著檸檬酸濃度變化的幅度更大，檸檬酸解吸減少量更大，吸附和解吸曲線的升降幅度更明顯，說(shuō)明碳酸鈣對(duì)檸檬酸吸附解吸作用的影響力度更大。檸檬酸解吸率增加量、非解吸率減少量均為碳酸鈣去除大于有機(jī)質(zhì)去除。同時(shí)，碳酸鈣去除后，紫色土全土及微團(tuán)聚體的HCl解吸率較未處理土樣均有所上升，專性吸附率上升，而有機(jī)質(zhì)去除后，紫色土全土