排入江河水体的重金属污染物可以被表层沉积物吸附,这种水环境中所存在的自然吸附行为对上覆水有一定的净化作用。鉴于湘江水体重金属污染现状,本研究以湘江沉积物为研究对象,着重考察湘江沉积物吸附Cd²⁺、Pb²⁺的能力、Cd²⁺和Pb²⁺竞争吸附的规律及Cd²⁺、Pb²⁺吸附后防脱附的能力。首先考察在单一重金属离子吸附体系中不同反应条件对吸附的影响。研究表明p H值对Cd²⁺、Pb²⁺的吸附影响很大,Cd²⁺、Pb²⁺的去除率均随p H值的增大而增长,在Cd²⁺、Pb²⁺溶液p H分别为5⁷.5和4.2⁶.6时,其去除率均基本稳定且接近最大值;对于初始浓度分别为30mg/l和48.25mg/l的Cd²⁺、Pb²⁺溶液,在溶液p H均为6时,当沉积物投加量分别达到10g/l、7.5g/l时,溶液剩余的Cd²⁺=0.07mg/l、Pb²⁺=0.9mg/l,均达到国家污水综合排放标准。Cd²⁺、Pb²⁺的吸附在前30min内经历快速吸附阶段,可达吸附容量的92%、95%,均在2h时基本达到吸附平衡;Cd²⁺、Pb²⁺的吸附量均随离子强度的增加而减小,在离子强度达到0.2mol/l以后,Cd²⁺、Pb²⁺的吸附量不再减小,二者的最大减小值分别为20.4%和19.05%,说明溶液离子强度对Cd²⁺、Pb²⁺在沉积物上的吸附有一定抑制作用,且存在最大抑制值。动力学实验表明,伪二级动力学模型可以很好的描述Cd²⁺、Pb²⁺在沉积物上的吸附过程,说明Cd²⁺、Pb²⁺在沉积物上的吸附以化学吸附为主。热力学实验表明,沉积物对Cd²⁺、Pb²⁺的吸附在三种温度下均高度符合Langmuir等温吸附模型,说明吸附为单分子层吸附。Langmuir等温吸附模型所得Cd²⁺、Pb²⁺的最大吸附量分别为9.75mg/g、23.75mg/g,这表明湘江沉积物对Cd²⁺、Pb²⁺有很大的吸附潜力。Cd²⁺、Pb²⁺吸附过程中的焓变ΔH分别为2.996、3.16k J/mol,均大于零,说明沉积物对Cd²⁺、Pb²⁺的吸附为吸热反应。和单一重金属离子吸附相比,在竞争吸附中Cd²⁺、Pb²⁺吸附量都有所缩减,其中Cd²⁺吸附量减小了40%,Pb²⁺减小了17%,说明在竞争吸附中湘江沉积物吸附Pb²⁺的能力明显强于Cd²⁺,吸附选择也优先于Cd²⁺。对吸附平衡溶液进行曝气,导致溶液中Cd²⁺、Pb²⁺的吸附平衡浓度有所增加,产生了解吸现象,但解析作用并不明显。用双蒸水对吸附平衡溶液中的沉积物进行清洗,没有产生明显解吸作用,且随着清洗次数的增加,解析率逐渐减小。二者均说明湘江沉积物对Cd²⁺、Pb²⁺的吸附具有较强的稳定性,不易产生解吸现象。