磷在聚合羥基鐵鋁-蒙脫石復(fù)合體上的吸附機(jī)理和競(jìng)爭(zhēng)吸附行為研究.pdf

1、土壤中磷的地球化學(xué)行為與土壤組成、pH等因素密切相關(guān)。天然酸性土壤和水體中(pH=4.0～5.5)，溶解的鐵鋁可與-OH形成不同聚合度的高價(jià)聚合羥基鐵鋁陽離子(HyFeAl-Mt)，這些陽離子可吸附在土壤中含量較高的蒙脫石礦物表面及層間，形成聚合羥基鐵鋁-蒙脫石(HyFeAl-Mt)復(fù)合體。這些復(fù)合體廣泛存在于自然界中，因此在很大程度上影響著土壤中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和污染物在土壤.溶液之間的吸附/解吸及遷移等行為。聚合羥基鐵、鋁-蒙脫石復(fù)合體對(duì)

2、重金屬離子、AsO43-的吸附已有廣泛研究，但作為酸性和弱酸性土壤中的重要組成HyFeAl-Mt復(fù)合體對(duì)磷的吸附行為還未見報(bào)道。 本文為模擬酸性和弱酸性土壤中的鐵鋁改性蒙脫石復(fù)合體，首先制備了OH/M(M為金屬離子)摩爾比為2.0，羥基鋁-蒙脫石(HyAl-Mt)、羥基鐵鋁.蒙脫石(HyFeAl-Mt)，F(xiàn)e：Al摩爾比為0.1、0.2、0.5；Fe/Mt比例不同的兩種羥基鐵-蒙脫石(HyFe-Mt)復(fù)合體，并對(duì)其進(jìn)行了表征；在

3、實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行了磷在蒙脫石復(fù)合體上吸附行為的研究，主要內(nèi)容包括： (1)溶液初始pH、吸附劑用量-的影響； (2)磷在蒙脫石復(fù)合體上的吸附動(dòng)力學(xué)、吸附等溫線以及各吸附劑對(duì)磷吸附行為的對(duì)比； (3)老化作用對(duì)磷吸附的影響； (4)低分子有機(jī)酸對(duì)磷在蒙脫石復(fù)合體上吸附的影響。同時(shí)，通過HyFeAl-Mt對(duì)磷的解吸實(shí)驗(yàn)，考察了磷在蒙脫石復(fù)合體上吸附的穩(wěn)定性，所得結(jié)論如下： (1)通過對(duì)蒙脫石及各蒙脫石

4、復(fù)合體進(jìn)行X射線衍射分析(XRD)、零電荷點(diǎn)測(cè)定(pHzpc)、陽離子交換容量(CEC)測(cè)定和比表面積分析表明：聚合羥基金屬離子成功交換進(jìn)入蒙脫石層間，羥基鐵離子的摻加以及Fe：Al摩爾比的變化都對(duì)蒙脫石復(fù)合體的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著影響；蒙脫石復(fù)合體的結(jié)構(gòu)特性與鈉基蒙脫石相比其結(jié)晶度降低、微孔結(jié)構(gòu)增加。 (2)酸性和弱酸性條件下，研究了磷在各蒙脫石復(fù)合體上的吸附行為。結(jié)果表明：磷在各蒙脫石復(fù)合體上的吸附，在實(shí)驗(yàn)pH范圍內(nèi)(3.0～6.5

5、)，pH升高，磷吸附量減小。蒙脫石復(fù)合體中鐵含量越高，磷吸附量受pH影響越?。?隨Fe：Al摩爾比增大，HyFeAl-Mt對(duì)磷的吸附能力增強(qiáng)，鐵含量是磷吸附的重要控制因素；蒙脫石復(fù)合體對(duì)磷吸附能力的大小，主要依靠吸附劑內(nèi)外表面提供的吸附位決定；磷在蒙脫石復(fù)合體上的吸附可用Langmuir吸附等溫線描述；磷在HyFeAl-Mt0.2和HyFeAl-Mt0.5上的吸附動(dòng)力學(xué)過程分快、慢兩過程，均能較好的符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程；也同時(shí)較

6、好的符合其他動(dòng)力學(xué)方程。 (3)研究了酸性條件下老化作用對(duì)磷吸附的影響，主要包括老化時(shí)間、老化酸度對(duì)磷吸附/解吸的影響。結(jié)果表明：隨著蒙脫石復(fù)合體中鐵含量增多，吸附磷后引起溶液pH變化越??；老化時(shí)間增長(zhǎng)，磷吸附量增加，但8d以后老化時(shí)間增長(zhǎng)，磷吸附量增加變緩；磷在蒙脫石復(fù)合體上吸附較穩(wěn)定，老化作用對(duì)磷的解吸影響較小。低pH時(shí)，磷吸附受老化作用影響較高pH時(shí)顯著，特別是在含鋁較多蒙脫石復(fù)合體上的吸附，其對(duì)磷吸附的影響受pH影響就更

7、加顯著。 (4)以檸檬酸、草酸和蘋果酸為代表，研究了酸性和弱酸性條件下低分子有機(jī)酸對(duì)磷在蒙脫石復(fù)合體上吸附的影響。結(jié)果表明：在酸性條件下，低分子有機(jī)酸對(duì)磷吸附的影響高于弱酸性條件，且隨著其濃度增大影響增加；低分子有機(jī)酸分子結(jié)構(gòu)中官能團(tuán)羧基個(gè)數(shù)越多、分子結(jié)構(gòu)越大，對(duì)磷在HyFe/Al-Mt上的吸附影響越大；酸性環(huán)境中磷與低分子有機(jī)酸共存時(shí)，吸附曲線較好的符合Freundlich方程，且其對(duì)磷在HyFe/Al-Mt0.2上的最大吸附