基于不同方法的腐殖酸與重金屬相互作用機(jī)理及影響因素研究.pdf

1、重金屬與天然有機(jī)質(zhì)(natural organic matter, NOM)廣泛共存于天然水體中, NOM含有多種官能團(tuán),能與重金屬穩(wěn)定結(jié)合,對重金屬的環(huán)境行為和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生很大的影響。由于NOM種類、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的復(fù)雜性、來源的多樣性,NOM與重金屬之間的相互作用存在一些不確定性,近些年來越來越多的方法被應(yīng)用于研究NOM與重金屬之間的相互作用?，F(xiàn)有的研究發(fā)現(xiàn)NOM與重金屬的種類以及溶液環(huán)境的pH、離子強(qiáng)度等因素會(huì)影響重金屬與NOM之間的

2、結(jié)合,但是由于兩者相互作用的復(fù)雜性,對于重金屬與NOM間的結(jié)合機(jī)理和影響因素仍需更多研究。本論文利用不同方法研究了四種重金屬Ag、Pb、Cd和Cr與兩種腐殖酸( Humic acid, HA)的結(jié)合,系統(tǒng)研究了HA與重金屬的相互作用機(jī)理和影響因素。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)加入重金屬后,HA中H+會(huì)被置換出來,使溶液的pH降低。當(dāng)初始pH為4.0時(shí),加入重金屬不會(huì)影響溶液的pH;初始pH為5.0和6.0時(shí),加入重金屬濃度越高,

3、pH變化越大。從HA的熒光淬滅情況來看,重金屬對HA的結(jié)合可分為三個(gè)階段,其中前兩階段的熒光淬滅符合Stern-Volmer模型,可用結(jié)合常數(shù)Ksv描述,第I階段的Ksv高于第II階段。從HA的zeta電位和水力學(xué)半徑變化來看,隨著重金屬的加入,兩者先是不產(chǎn)生明顯變化,之后隨著重金屬濃度的逐漸升高,HA的zeta電位逐漸升高,水力學(xué)半徑變大( Cr例外,Cr的加入引起HAzeta電位由負(fù)變正,水力學(xué)半徑先變大后變小)。比較四種重金屬對H

4、A的沉淀量,發(fā)現(xiàn)隨著重金屬濃度的增加,HA沉淀也分為三個(gè)階段,先是不產(chǎn)生沉淀,之后沉淀量迅速上升,最后趨于平衡。HA與重金屬的相互作用主要包括與官能團(tuán)結(jié)合和通過靜電吸附作用結(jié)合兩種,當(dāng)加入重金屬濃度較低時(shí),HA與重金屬主要通過官能團(tuán)發(fā)生相互作用,而當(dāng)加入的重金屬濃度超過一定值后,HA中的官能團(tuán)全部被結(jié)合,重金屬開始通過靜電吸附作用與HA結(jié)合。
　　(2)pH對HA與重金屬相互作用的影響很大。隨pH升高,HA與重金屬的結(jié)合能力明顯增

5、強(qiáng),這主要是因?yàn)楦遬H條件下,H+更容易從HA中解離出來,與金屬離子的競爭作用較弱,而且在高pH條件下,HA的zeta電位更低,負(fù)電性更強(qiáng),更容易與重金屬通過靜電吸附作用結(jié)合。
　　(3)兩種HA相比,購自巨楓的HA對重金屬的吸附常數(shù)明顯高于購自Aldrich的HA,這主要是因?yàn)榫迼鱄A中官能團(tuán)含量較高,負(fù)電性也較強(qiáng),更容易通過官能團(tuán)結(jié)合及靜電吸附的作用與重金屬相互作用,但HA性質(zhì)對重金屬與HA結(jié)合的影響明顯小于pH的影響。