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重金属污染一直是环境中的突出问题,它们在土壤和水体中的行为及归宿倍受人们的关注。锰氧化物是环境中最常见的矿物,对重金属污染元素的赋存、迁移和转化有着极其重要的作用。本文选择了最常见、最稳定且结构具有代表性的四种二氧化锰(α-MnO2、γ-MnO2、δ-MnO2和无定形MnO2),研究了四者对重金属离子(Pb2+、Cd2+)的吸附行为,同时探讨了环境因素对其吸附行为的影响,并在此基础上,选择了吸附能力最强的一种二氧化锰,深入研究了其重金属离子的吸附性能。结果表明:(1)不同形态二氧化锰对Pb2+的吸附量均大于对Cd2+的吸附量,但对同一重金属离子吸附性能差异明显。对Pb2+的吸附能力δ-MnO2﹥无定形MnO2﹥α-MnO2和γ-MnO2,对Cd2+的吸附能力δ-MnO2﹥α-MnO2﹥γ-MnO2﹥无定形MnO2。(2)α-MnO2和γ-MnO2对Pb2+和Cd2+的等温吸附过程均最适合Freundlich等温方程。δ-MnO2对Pb2+的等温吸附过程最符合Temkin方程,对Cu2+的等温吸附过程最符合Freundlich方程,对Cd2+的等温吸附过程最符合Langmuir方程。无定形MnO2对Pb2+的等温吸附过程与Langmuir方程拟合度最高,对Cd2+的等温吸附过程与Temkin方程拟合度最高。(3)pH值对四种形态二氧化锰重金属离子的吸附影响相似。低pH值不利于重金属离子的吸附,随着pH值的增加,吸附量和吸附率上升,但变化规律因形态而异。吸附体系中盐浓度,总体上抑制重金属的吸附,且浓度越高,其阳离子化合价越高,抑制作用越明显。(4)在实验温度范围内,δ-MnO2对Pb2+、Cu2+、Cd2+的饱和吸附量随温度升高而增大。且ΔG 0均为负,ΔH 0均为正,表明在该阶段三种重金属离子在δ-MnO2上的吸附反应为自发吸热过程。(5)δ-MnO2对Pb2+、Cu2+、Cd2+的吸附动力学特征有明显差异。δ-MnO2对Pb2+和Cd2+的动力学吸附过程符合Elovich方程和双常数方程,对Pb2+Elovich方程拟合效果更优,对Cd2+双常数方程拟合度更高。而δ-MnO2对Cu2+的动力学吸附过程仅符合双常数方程。(6)共存离子的存在影响重金属离子吸附效率。Pb2+与Cu2+共存时,Pb2+的竞争能力远大于Cu2+,δ-MnO2表现出对Pb2+的“选择吸附性”。Pb2+与Cd2+共存时,Pb2+对Cd2+影响大于Cd2+对Pb2+的影响,竞争能力Pb2+﹥Cd2+。Cu2+与Cd2+共存时,Cd2+对Cu2+吸附的影响略大于Cu2+对Cd2+的影响,但从吸附量考虑Cu2+的竞争能力大于Cd2+。