礦物-細菌-腐殖酸三元復合體的形成方式對鎘吸附的影響.pdf

1、土壤是由礦物、微生物、有機物等多種固相組分組成的復雜體系，在不同的環(huán)境條件下，三者會通過復雜的交互作用形成不同的有機-無機復合體，使其表面物理化學性質產生差異，從而對重金屬在土壤中的形態(tài)、分布和轉化造成不同的影響。本文以兩種代表性土壤礦物（針鐵礦、蒙脫石）、枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）、腐殖酸為材料，以不同添加順序制備礦物-細菌+腐殖酸(G/M-B+H)、礦物-腐殖酸+細菌(G/M-H+B)、細菌-腐殖酸+礦物(B

2、-H+G/M)、礦物-細菌-腐殖酸(G/M-B-H)四種復合體，考察不同方式形成的礦物、細菌、腐殖酸三元復合體的表面物理化學性質，采用原子力顯微鏡(AFM)、激光粒度儀、自動電位滴定、傅里葉變換紅外光譜(ATR-FTIR)、等溫滴定微量熱(ITC)等技術手段，探究不同方式形成的復合體表面對Cd(Ⅱ)的吸附特點與機制，獲得以下主要結果:
　　1.不同方式形成的礦物、細菌、腐殖酸三元復合體具有不同的結合程度及粒徑分布。在針鐵礦體系中，

3、復合體G-H+B中細菌輪廓及邊緣清晰，細菌表面暴露更多的位點;復合體G-B+H、G-H+B的平均粒徑最大，各組分結合的不夠緊密，形成的復合體不太穩(wěn)定。在蒙脫石體系中，復合體M-B+H與H-B+M中的各組分結合相對緊密，游離的礦物較少。復合體M-H+B團聚效果相對較差，且平均粒徑最小。
　　2.在pH3～4、7～10.5區(qū)間內，不同方式形成的礦物、細菌、腐殖酸三元復合體位點濃度差異顯著(p＜0.05)。在針鐵礦體系中，復合體G-B+

4、H在pH3～4區(qū)間去質子化基團更多，說明其有更多的磷酰基和羧基;在蒙脫石體系中，復合體M-H+B、M-B-H在pH7～10.5區(qū)間去質子化基團更多，說明其有更多的磷酸基。
　　3.不同方式形成的三元復合體對Cd(Ⅱ)的吸附量差異顯著(p＜0.05)。Cd(Ⅱ)的吸附容量大小為: H-B+G＞G-B-H＞G-H+B＞G-B+H; H-B+M＞M-B-H＞M-B+H＞M-H+B。吸附是一個快速反應過程，且以化學吸附為主。針鐵礦G-H+

5、B、G-B-H與蒙脫石M-H+B、M-B-H的初始反應速率較大，在pH=7條件下其表面存在更多的重金屬吸附位點，且暴露了更多的磷酸基團參與了對Cd(Ⅱ)的吸附。
　　4.針鐵礦體系中，四種復合體對Cd(Ⅱ)的吸附均為微量吸熱反應，其中復合體G-H+B吸附Cd(Ⅱ)產生的總熱量最大;蒙脫石體系中，四種復合體對Cd(Ⅱ)的吸附均為吸熱反應，其中復合體M-B-H吸附Cd(Ⅱ)產生的總熱量最大，所有復合體與Cd(Ⅱ)反應均以生成內圈絡合物