礦物-細(xì)菌-腐殖酸三元復(fù)合體的形成方式對(duì)鎘吸附的影響.pdf

1、土壤是由礦物、微生物、有機(jī)物等多種固相組分組成的復(fù)雜體系，在不同的環(huán)境條件下，三者會(huì)通過(guò)復(fù)雜的交互作用形成不同的有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合體，使其表面物理化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生差異，從而對(duì)重金屬在土壤中的形態(tài)、分布和轉(zhuǎn)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(xì)菌+腐殖酸(G/M-B+H)、礦物-腐殖酸+細(xì)菌(G/M-H+B)、細(xì)菌-腐殖酸+礦物(B

2、-H+G/M)、礦物-細(xì)菌-腐殖酸(G/M-B-H)四種復(fù)合體，考察不同方式形成的礦物、細(xì)菌、腐殖酸三元復(fù)合體的表面物理化學(xué)性質(zhì)，采用原子力顯微鏡(AFM)、激光粒度儀、自動(dòng)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(shù)手段，探究不同方式形成的復(fù)合體表面對(duì)Cd(Ⅱ)的吸附特點(diǎn)與機(jī)制，獲得以下主要結(jié)果:
　　1.不同方式形成的礦物、細(xì)菌、腐殖酸三元復(fù)合體具有不同的結(jié)合程度及粒徑分布。在針鐵礦體系中，

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

4、H在pH3～4區(qū)間去質(zhì)子化基團(tuán)更多，說(shuō)明其有更多的磷?；汪然?在蒙脫石體系中，復(fù)合體M-H+B、M-B-H在pH7～10.5區(qū)間去質(zhì)子化基團(tuán)更多，說(shuō)明其有更多的磷酸基。
　　3.不同方式形成的三元復(fù)合體對(duì)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(gè)快速反應(yīng)過(guò)程，且以化學(xué)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(yīng)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(diǎn)，且暴露了更多的磷酸基團(tuán)參與了對(duì)Cd(Ⅱ)的吸附。
　　4.針鐵礦體系中，四種復(fù)合體對(duì)Cd(Ⅱ)的吸附均為微量吸熱反應(yīng)，其中復(fù)合體G-H+B吸附Cd(Ⅱ)產(chǎn)生的總熱量最大;蒙脫石體系中，四種復(fù)合體對(duì)Cd(Ⅱ)的吸附均為吸熱反應(yīng)，其中復(fù)合體M-B-H吸附Cd(Ⅱ)產(chǎn)生的總熱量最大，所有復(fù)合體與Cd(Ⅱ)反應(yīng)均以生成內(nèi)圈絡(luò)合物